一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；第一采样电路中的电流采样变压器T

【技术实现步骤摘要】
一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路
本专利技术属于电流采样
，尤其涉及一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路。
技术介绍
Superbuck变换器属于降压类变换器拓扑结构，在开关电源拓扑中具有与Buck基本型变换器相同的电压变比，即输出电压等于输入电压乘以占空比。参照图1，示出了一种现有的Superbuck变换器的拓扑原理图；图2，示出了一种现有的基本Buck变换器的拓扑原理图。由图1和2可知，Superbuck变换器为双电感和双电容结构，具有高效率、输入输出电流连续等特点，因此，Superbuck变换器逐渐被广泛应用于航天电源系统中。与传统的Buck变换器相比，Superbuck变换器的输入电流为第一电感L1的电感电流，输出电流等于第一电感L1与第二电感L2的电感电流之和，因此其输入输出电流连续，适合用于对EMC要求严格的场合。另一方面，对于降压型变换器而言，根据能量守恒原理，由于输出电压小于输入电压，因此，降压类变换器的输出电流总大于输入电流。对于Superbuck变换器而言，输出电流等于第一电感L1与第二电感L2的电感电流之和，因此，以输出电流纹波相同为条件设计时，Superbuck变换器中电感造成的损耗远低于Buck变换器中的电感损耗。由于上述特性，Superbuck变换器拓扑广泛应用于航天电源系统的单机设计中，用于接口太阳电池阵和蓄电池设备，从而保证高效率传输能量以及低电磁干扰效果。由于航天电源系统中对于电子设备的接地有着严格的规定，因此应用于航天电源系统中的Superbuck变换器无法采用在回线中串联接入采样电阻的方式进行电流采样，这是由于采用回线加入采样电阻的方式将造成采样电阻两端电位不同，另一方面采样电阻上流经的电流较大，容易造成采样电路中功耗较大，使变换器拓扑效率降低。另外，由于航天系统中辐照环境对霍尔传感器等磁电类传感器测量精度有着不同程度的影响，同时由于霍尔传感器采样信号的延迟时间较大，因此在采样电路的设计上应尽量避免霍尔传感器的使用。综合上述原因，在航天电源系统领域，现阶段对于Superbuck变换器的输入和输出电流的采样，通常采用正线电流采样方法：以采样电阻为基础，通过运算放大器进行差模电压放大得到采样值。对于现有的正线电流采样方法，当电流较大时，采样电阻产生的损耗会随之升高，这将影响整机效率；当正线电压较高时，采样电路中所采用的元器件的耐压等级也需要提高；此外，采样电路与控制电路在电气上没有隔离。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，实现了对Superbuck变换器的输入电流的隔离采样，减少了延迟，同时降低了损耗。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；所述第一采样电路中的电流采样变压器T1的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p1～p3点，用于采集p1至p3点电流iQ1，将采集的电流iQ1传输至所述电流采样变压器T1的副边，形成第一电流信号；其中，所述电流iQ1为断续电流；所述第二采样电路中的电流采样变压器T2的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p1～p2点，用于采集p1至p2点电流iC1，将采集的电流iC1传输至所述电流采样变压器T2的副边，形成第二电流信号；其中，所述电流iC1为断续电流；其中，所述电流采样变压器T1和所述电流采样变压器T2为两组完全独立相同的电流采样变压器；所述电流采样变压器T1和电流采样变压器T2的原副边绕组匝比相同，均为1:N；所述p1点为所述Superbuck变换器主电路中的第一电感L1与第一电容C1的连接点；所述p2点为所述p1点与所述Superbuck变换器主电路中的第一电容C1之间的任意一点；所述p3点为所述p1点与所述Superbuck变换器主电路中的开关管Q1之间的任意一点。在上述适用于Superbuck变换器的电流采样电路中，所述第一采样电路包括：所述电流采样变压器T1、电阻Rs1和二极管D2；所述第二采样电路包括：所述电流采样变压器T2和电阻Rs2；其中，所述电阻Rs1与所述电阻Rs2的阻值相同；所述电流采样变压器T1的副边绕组连接所述电阻Rs1和二极管D2；所述二极管D2阳极接入所述电流采样电路所在的地；其中，所述电流采样电路与Superbuck变换器主电路隔离或短接；所述电流采样变压器T2的副边绕组连接所述电阻Rs2；所述电流采样变压器T2的副边绕组的低电位与所述电流采样变压器T1的副边绕组的高电位短接。在上述适用于Superbuck变换器的电流采样电路中，当所述Superbuck变换器主电路中的开关管Q1的占空比大于0.5时，所述电流采样电路还包括：限流电阻Rcom和辅助电源VCC；所述限流电阻Rcom分别与所述辅助电源VCC和所述二极管D2的阴极连接；其中，所述限流电阻Rcom和辅助电源VCC，用于对所述电流采样变压器T1进行磁复位；所述辅助电源VCC相对于采样信号的地电位为正极性电压。在上述适用于Superbuck变换器的电流采样电路中，所述Superbuck变换器主电路包括：输入电源Vg、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、开关管Q1、二极管D1和负载电阻R。本专利技术具有以下优点：本专利技术所述的适用于Superbuck变换器的电流采样电路，通过设置的两组完全独立相同的电流采样变压器实现了对Superbuck电路输入电流的隔离采样，通过对电流采样变压器匝比和采样电阻的设计，通过采样电压即可计算得到所需的输入电流值。与传统的电阻采样方法相比降低了采样损耗，同时在采样过程中造成的延迟可以忽略，具有高精度、快速响应的特点。附图说明图1是一种现有的Superbuck变换器的拓扑原理图；图2是一种现有的基本Buck变换器的拓扑原理图；图3是本专利技术实施例中一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路与Superbuck变换器主电路的连接示意图；图4是本专利技术实施例中一种电流波形示意图；图5是本专利技术实施例中一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路的电路结构示意图；图6是本专利技术实施例中一种仿真结果示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术公共的实施方式作进一步详细描述。参照图3，示出了本专利技术实施例中一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路与Superbuck变换器主电路的连接示意图。在本实施例中，所述适用于Superbuck变换器的电流采样电路包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路。其中，需要说明的是，在本实施例中，所述Superbuck变换器主电路可以包括：输入电源Vg、第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2、开关管Q1、二极管D1和负载电阻R。其中，Superbuck变换器的输入电流即为第一电感L1的电流iL1，电流iL1可分解为流过开关管Q1的电流iQ1和流过第一电容C1的电流iC1。其中，开关管Q1所在支路的电流iQ1为断续电流，第一电容C1所在支路的电流iC1同样也为断续电流。参照图4，示出了本专利技术实施例中一种电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，其特征在于，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；所述第一采样电路中的电流采样变压器T

【技术特征摘要】
1.一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，其特征在于，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；所述第一采样电路中的电流采样变压器T1的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p1～p3点，用于采集p1至p3点电流iQ1，将采集的电流iQ1传输至所述电流采样变压器T1的副边，形成第一电流信号；其中，所述电流iQ1为断续电流；所述第二采样电路中的电流采样变压器T2的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p1～p2点，用于采集p1至p2点电流iC1，将采集的电流iC1传输至所述电流采样变压器T2的副边，形成第二电流信号；其中，所述电流iC1为断续电流；其中，所述电流采样变压器T1和所述电流采样变压器T2为两组完全独立相同的电流采样变压器；所述电流采样变压器T1和电流采样变压器T2的原副边绕组匝比相同，均为1:N；所述p1点为所述Superbuck变换器主电路中的第一电感L1与第一电容C1的连接点；所述p2点为所述p1点与所述Superbuck变换器主电路中的第一电容C1之间的任意一点；所述p3点为所述p1点与所述Superbuck变换器主电路中的开关管Q1之间的任意一点。2.根据权利要求1所述的电流采样电路，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏宇，邹仁炜，李雅琳，朱劲梅，邢杰，李红林，盛北飞，张文爽，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11