输入自适应的自激式Cuk变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种输入自适应的自激式Cuk变换器，由输入电路、包含输入自适应控制单元和续流子电路的主电路、输出电路组成，在适当取值时可使主电路中的L1的电流最大值iL1m或Q3的集电极电流最大值ic3m与直流电压源Vi成负线性关系、正线性关系或零特性。该电路工作范围宽，具有输入自适应特性的限流保护功能，电流检测损耗和续流导通损耗均较小，适用于辅助开关电源、LED驱动、能量收集等领域。

【技术实现步骤摘要】
输入自适应的自激式Cuk变换器
本专利技术涉及一种自激式直流-直流变换器，尤其是指一种应用于辅助开关电源、LED驱动、能量收集等领域的输入自适应的自激式Cuk变换器。
技术介绍
自激式DC-DC变换器具有电路结构简单、元器件数目少、成本低、自启动和自保护性能好、适用工作电压范围宽、效率高等优点。图1所示为一种主开关管驱动损耗小的BJT型自激式Cuk变换器。它包括由输入电容C1、电感L1、NPN型BJT管Ql、电容C、二极管D、电感L2、二极管Dl和电容Co组成的主电路，由电阻R1、电阻R2、电容Cl、稳压管Zl和PNP型BJT管Q2组成的主开关管NPN型BJT管Ql的驱动单元，由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C2、二极管D2和NPN型BJT管Q3组成的电流反馈支路。图1中，输入电容Ci与直流电压源Vi并联，直流电压源Vi的正端与电感LI的一端、电阻Rl的一端、电容Cl的一端、电阻R4的一端以及电容C2的一端相连，电感LI的另一端与NPN型BJT管Ql的集电极、稳压管Zl的阴极以及电容C的一端相连，电容C的另一端与二极管D的阳极以及电感L2的一端相连，电感L2的另一端与二极管Dl的阴极相连，二极管Dl的阳极与输出电压Co的一端、NPN型BJT管Q3的发射极、电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与二极管D2的阴极、负载Ro的一端以及输出电压Vo的负端相连，输出电压Vo的正端与负载Ro的另一端、输出电容Co的另一端、二极管D的阴极、电阻R2的一端、NPN型BJT管Ql的发射极以及Vi的负端相连，电阻Rl的另一端与PNP型BJT管Q2的发射极相连，PNP型BJT管Q2的基极与电容Cl的另一端、稳压管Zl的阳极以及电阻R2的另一端相连，PNP型BJT管Q2的集电极与NPN型BJT管Ql的基极以及电阻R3的一端相连，NPN型BJT管Q3的集电极与电阻R3的另一端相连，NPN型BJT管Q3的基极与二极管D2的阳极、电容C2的另一端以及电阻R4的另一端相连。该电路的不足之处在于:电流反馈支路采用电阻R5直接检测负载电流，不但损耗较大，而且对主电路中的重要器件NPN型BJT管Ql的工作电流的限制保护能力较弱；主电路采用二极管D用于续流，续流导通损耗较大。
技术实现思路
为克服图1所示的主开关管驱动损耗小的BJT型自激式Cuk变换器在电流检测损耗、重要器件限流保护能力、续流导通损耗等方面的不足，本专利技术提供一种输入自适应的自激式Cuk变换器，不但具有输入自适应特征的限流保护能力，而且电流检测损耗较小、续流导通损耗较小。本专利技术所采用的技术方案是:一种输入自适应的自激式Cuk变换器，包括输入电路、主电路和输出电路，输入电路包含直流电压源Vi和输入电容Ci，输出电路包括电感L2、二极管D3、输出电容Co和负载R，主电路包括电感L1、PNP型BJT管NPN型BJT管Ql、NPN型BJT管Q3、电阻R3、电阻R6、二极管D1、二极管D2，还包括输入自适应控制单元和续流子电路，所述的输入自适应控制单元包括电阻R2、电阻R4、电阻R5和NPN型BJT管Q2，所述输入电容Ci与直流电压源Vi并联，所述输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载R与所述输出电容Co并联，直流电压源Vi的正端与电感LI的一端、PNP型BJT管Ql的发射极以及电阻R2的一端相连，电感LI的另一端与NPN型BJT管Q3的集电极、二极管Dl的阳极相连，PNP型BJT管Ql的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与二极管D2的阴极、电阻R6的一端相连，二极管D2的阳极与二极管Dl的阴极相连，PNP型BJT管Ql的集电极与NPN型BJT管Q3的基极、NPN型BJT管Q2的集电极相连，NPN型BJT管Q3的发射极与电阻R5的一端、电阻R4的一端相连，NPN型BJT管Q2的基极与电阻R2的另一端以及电阻R4的另一端相连,二极管D3的阳极与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与直流输出电压Vo的负端相连，直流输出电压Vo的正端与电阻R6的另一端、电阻R5的另一端、NPN型BJT管Q2的发射极以及输入直流电压源Vi的负端相连，所述续流子电路接于二极管D3的阴极和直流输出电压Vo的正端之间。本专利技术的输入自适应控制单元，可获得具有输入自适应特征的限流功能和较小的电流检测损耗。所述电阻R2的阻值、电阻R3的阻值、电阻R6的阻值、PNP型BJT管Ql的直流增益β I以及NPN型BJT管Q2的直流增益β 2满足下列条件时，电感L的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m根据直流电压源Vi的大小进行自适应调节:当β 1R2_0 2(R3+R6)〈O时，所述的输入自适应的自激式Cuk变换器具有输入自适应的负特性，电感LI的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m与直流电压源Vi成负线性关系；当β 1R2-0 2(R3+R6)>O时，所述输入自适应的自激式Cuk变换器具有输入自适应的正特性，电感LI的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m与直流电压源Vi成正线性关系；当β 1R2-0 2(R3+R6) = O时，所述输入自适应的自激式Cuk变换器具有输入自适应的零特性，电感LI的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m与直流电压源Vi无关，其中直流增益β I是PNP型BJT管NPN型BJT管Ql的直流增益，直流增益β 2是NPN型BJT管PNP型BJT管Q2的直流增益。作为优选，所述的主电路还包括二极管D4、电容C3、电容C4和电容C6，二极管D4的阳极与PNP型BJT管NPN型BJT管Ql的基极相连，二极管D4的阴极与直流电压源Vi的正端相连，电容C3的一端与二极管D2的阳极相连，电容C3的另一端与直流输出电压Vo的正端相连，电容C4的一端与二极管Dl的阳极相连，电容C4的另一端与二极管D2的阴极相连，电容C6的两端分别连接NPN型BJT管Q3的基极与集电极。二极管D4、电容C3、电容C4可以改善PNP型BJT管NPN型BJT管Ql的开关速度，电容C6可以改善NPN型BJT管Q3的开关速度。所述的输入自适应控制单元包括电容C2，电容C2并联在电阻R4的两端。电容C2可以改善输入自适应控制单元的动态性能。作为优选，所述的续流子电路包括NPN型BJT管Q4、PNP型BJT管Q5、电阻R7、电阻R8和电容C5，NPN型BJT管Q4的集电极与二极管D3的阴极相连，NPN型BJT管Q4的基极与电阻R8的一端相连，PNP型BJT管Q5的集电极与电阻R8的另一端相连，PNP型BJT管Q5的发射极与二极管Dl的阳极相连，PNP型BJT管Q5的基极与电阻R7的一端相连，NPN型BJT管Q4的发射极、电阻R7的另一端与直流输出电压Vo的正端相连，电容C5的一端与二极管Dl的阳极相连，电容C5的另一端与二极管D3的阴极相连。本专利技术的续流电路，可获得较小的续流导通损耗。作为进一步的优选，所述的续流子电路还包括电容C7、电容CS、电阻R9和电阻R10,电容C7并联在电阻R7两端，电容C8并联在电阻R8两端，电阻R9的一端与PNP型BJT管Q5的基极与相连，电阻R9的另一端与PNP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输入自适应的自激式Cuk变换器，包括输入电路、主电路和输出电路，输入电路包含直流电压源Vi和输入电容Ci，输出电路包括电感L2、二极管D3、输出电容Co和负载R，主电路包括电感L1、PNP型BJT管NPN型BJT管Q1、NPN型BJT管Q3、电阻R3、电阻R6、二极管D1、二极管D2，还包括输入自适应控制单元和续流子电路，所述的输入自适应控制单元包括电阻R2、电阻R4、电阻R5和NPN型BJT管Q2，所述输入电容Ci与直流电压源Vi并联，所述输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载R与所述输出电容Co并联，直流电压源Vi的正端与电感L1的一端、PNP型BJT管Q1的发射极以及电阻R2的一端相连，电感L1的另一端与NPN型BJT管Q3的集电极、二极管D1的阳极以及电容C5的一端相连，电容C5的另一端与二极管D3的阴极相连，PNP型BJT管Q1的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与二极管D2的阴极、电阻R6的一端相连，二极管D2的阳极与二极管D1的阴极相连，PNP型BJT管Q1的集电极与NPN型BJT管Q3的基极、NPN型BJT管Q2的集电极相连，NPN型BJT管Q3的发射极与电阻R5的一端、电阻R4的一端相连，NPN型BJT管Q2的基极与电阻R2的另一端以及电阻R4的另一端相连，二极管D3的阳极与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与直流输出电压Vo的负端相连，直流输出电压Vo的正端与电阻R6的另一端、电阻R5的另一端、NPN型BJT管Q2的发射极以及输入直流电压源Vi的负端相连，所述续流子电路接于二极管D3的阴极和直流输出电压Vo的正端之间。...

【技术特征摘要】
1.一种输入自适应的自激式Cuk变换器,包括输入电路、主电路和输出电路，输入电路包含直流电压源Vi和输入电容Ci，输出电路包括电感L2、二极管D3、输出电容Co和负载R，主电路包括电感L1、PNP型BJT管NPN型BJT管Ql、NPN型BJT管Q3、电阻R3、电阻R6、二极管D1、二极管D2，还包括输入自适应控制单元和续流子电路，所述的输入自适应控制单元包括电阻R2、电阻R4、电阻R5和NPN型BJT管Q2，所述输入电容Ci与直流电压源Vi并联，所述输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载R与所述输出电容Co并联，直流电压源Vi的正端与电感LI的一端、PNP型BJT管Ql的发射极以及电阻R2的一端相连，电感LI的另一端与NPN型BJT管Q3的集电极、二极管Dl的阳极以及电容C5的一端相连，电容C5的另一端与二极管D3的阴极相连，PNP型BJT管Ql的基极与电阻R3的一端相连，电阻R3的另一端与二极管D2的阴极、电阻R6的一端相连，二极管D2的阳极与二极管Dl的阴极相连，PNP型BJT管Ql的集电极与NPN型BJT管Q3的基极、NPN型BJT管Q2的集电极相连，NPN型BJT管Q3的发射极与电阻R5的一端、电阻R4的一端相连，NPN型BJT管Q2的基极与电阻R2的另一端以及电阻R4的另一端相连，二极管D3的阳极与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与直流输出电压Vo的负端相连，直流输出电压Vo的正端与电阻R6的另一端、电阻R5的另一端、NPN型BJT管Q2的发射极以及输入直流电压源Vi的负端相连，所述续流子电路接于二极管D3的阴极和直流输出电压Vo的正端之间。2.根据权利要求1至5任意一项所述的输入自适应的自激式Cuk变换器，其特征在于:所述电阻R2的阻值、电阻R3的阻值、电阻R6的阻值、PNP型BJT管Ql的直流增益β I以及NPN型BJT管Q2的直流增益β 2满足下列条件时，电感L的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m根据直流电压源Vi的大小进行自适应调节: 当β lR2-13 2(R3+R6)〈0时，所述的输入自适应的自激式Cuk变换器具有输入自适应的负特性，电感LI的电流最大值iLlm或NPN型BJT管Q3的集电极电流最大值ic3m与直流电压源Vi成负线性关系； 当β IR2- β 2 (R3+R6) >0时，所述输入自适应的自激式Cuk变换器具有输入自适应的正特性，电感LI的电流最大值iLlm或N...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，陈筠，
申请(专利权)人：杭州钛丽能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33