一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构制造技术

本实用新型专利技术的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，包括连接在输入电压V

【技术实现步骤摘要】
一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构


[0001]本技术涉及工业电源
，尤其涉及一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构。

技术介绍

[0002]随着开关电源技术的快速发展，高效率、高功率密度已经成为开关电源的一种发展趋势。为了实现开关电源系统的小型化，轻量化，开关电源的工作频率不断提高。开关电源中，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制技术的应用十分广泛，其特点是工作频率固定，通过电压反馈调整占空比，达到稳定的输出电压。
[0003]PWM变换器中最重要的部件就是电感器，通过有源开关控制电感的电流变化，实现电感储能与放电的作用，在PWM控制方式下，电感的纹波电流是一个很重要的设计参数。根据电感电流是否连续，可以将电路工况分为CCM(Continuous Conduction Mode，连续导通模式)、DCM(Discontinuous Conduction Mode，断续导通模式)和BCM(Boundary Conduction Mode，临界导通模式)模式。常见的电路拓扑结构包括Buck(降压变换器)、Boost(升压变换器)和Buck
‑
boost(升降压变换器)三种基本变换结构，再通过插入隔离变压器和其他变形，又可以衍生出正激、反激、推挽和桥式变换器等等。
[0004]以宽范围输入的CCM buck变换器为例进行分析，采用PWM控制方式，由于输出电压和负载是固定的，对不同的输入电压，Buck输出电感的纹波电流会对应的发生变化。
[0005]在低输入电压条件下，占空比较大，输出电感的纹波电流峰峰值较小；在输入电压逐渐变高时，占空比逐渐减小，造成输出电感的纹波电流峰峰值逐渐增大。当电感纹波电流设计偏小时，输出电容的纹波电流和输出电压纹波较小，同时流过开关管的电流有效值较小，效率较高。但是过小的电感纹波电流需要比较大的电感量，会造成更大的整机尺寸；当电感纹波电流设计偏大时，可以获得比较小的电感量，输出电感的尺寸也可以设计得比较小，但同时输出电压纹波和开关管电流有效值都会增大，会降低整机效率。
[0006]因此CCM的Buck变换器在用于输入电压的变换范围较大的情形时，会获得不同大小的电感纹波电流，导致效率不稳定。而在同样条件下，电感纹波电流越大，输出电压纹波和开关管的电流有效值越大，效率就越低，而这并不能被目前的电路结构所改善。同样的，对于工作于CCM模式下的Buck
‑
boost、正激、反激等变换器，电感纹波电流的变化也会有类似的效果。

技术实现思路

[0007]本技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、适用于宽范围输入电压、不改变电感参数、不影响变换器正常工作并能有效避免电感纹波电流因为输入电压升高而增大的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构。
[0008]为解决上述技术问题，本技术提出的技术方案为：
[0009]一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，包括连接在输入电压V
in
和
负载R
L
之间的变换电路，还包括输入电压补偿电路和控制芯片，所述输入电压补偿电路一端连接输入电压V
in
并采样，另一端接入控制芯片的震荡引脚V
OSC
，控制芯片的输出引脚V
Q
连接至变换电路中开关管Q
u
的控制极。
[0010]所述输入电压补偿电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，输入电压V
in
依次通过第一电阻R1和第一电容C1后接地，第二电阻R2的一端连接至第一电阻R1和第一电容C1之间，另一端连接控制芯片的震荡引脚V
OSC
。
[0011]所述输入电压补偿电路包括比例放大器和第二电阻R2，比例放大器的输入端连接输入电压V
in
，第二电阻R2的一端连接至比例放大器的输出端，另一端连接控制芯片的震荡引脚V
OSC
。
[0012]所述变换电路还包括续流二极管D1、第一输出电感L
o
和输出电容C
o
；所述开关管Q
u
的第一端连接输入电压V
in
，第二端连接续流二极管D1的阴极，续流二极管D1的阳极接地，续流二极管D1的阴极和阳极之间还依次连接有输出电感L
o
和输出电容C
o
，输出电容C
o
的两端并联有所述负载R
L
。
[0013]所述变换电路还包括续流二极管D1、第二输出电感L
m
和输出电容C
o
；所述第二输出电感L
m
的一次侧一端连接输入电压V
in
，另一端连接开关管Q
u
的第一端，开关管Q
u
的第二端接地；第二输出电感L
m
的二次侧两端之间串联连接续流二极管D1和输出电容C
o
，续流二极管D1的阳极连接第二输出电感L
m
的一端，阴极通过输出电容C
o
连接第二输出电感L
m
的另一端，输出电容C
o
的两端并联有所述负载R
L
。
[0014]所述控制芯片还包括定时电阻R
T
和定时电容C
T
，控制芯片的基准引脚V
REF
和震荡引脚V
OSC
之间连接定时电阻R
T
，震荡引脚V
OSC
通过定时电容C
T
接地，所述输入电压补偿电路连接至震荡引脚V
OSC
上。
[0015]所述开关管Q
u
的类型包括但不限于三极管、MOS管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor,金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管)以及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)。
[0016]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0017]本技术的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，包括连接在输入电压V
in
和负载R
L
之间的变换电路。并为了改善电感纹波电流变化，增设了输入电压补偿电路和控制芯片，输入电压补偿电路一端连接输入电压V
in
并采样，另一端接入控制芯片的震荡引脚V
OSC
，控制芯片的输出引脚V
Q
连接至变换电路中开关管Q
u
的控制极。即通过引入输入电压V
in
信号，注入到控制芯片的震本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，包括连接在输入电压V
in
和负载R
L
之间的变换电路(1)，其特征在于：还包括输入电压补偿电路(2)和控制芯片(3)，所述输入电压补偿电路(2)一端连接输入电压V
in
并采样，另一端接入控制芯片(3)的震荡引脚V
OSC
，控制芯片(3)的输出引脚V
Q
连接至变换电路(1)中开关管Q
u
的控制极。2.根据权利要求1所述的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，其特征在于：所述输入电压补偿电路(2)包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，输入电压V
in
依次通过第一电阻R1和第一电容C1后接地，第二电阻R2的一端连接至第一电阻R1和第一电容C1之间，另一端连接控制芯片(3)的震荡引脚V
OSC
。3.根据权利要求1所述的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，其特征在于：所述输入电压补偿电路(2)包括比例放大器和第二电阻R2，比例放大器的输入端连接输入电压V
in
，第二电阻R2的一端连接至比例放大器的输出端，另一端连接控制芯片(3)的震荡引脚V
OSC
。4.根据权利要求1所述的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，其特征在于：所述变换电路(1)还包括续流二极管D1、第一输出电感L
o
和输出电容C
o
；所述开关管Q
u
的第一端连接输入电压V
in
，第二端连接续流二极管D1的阴极，续流二极管D1的阳极接地，续流二极管D1的阴极和阳极之间还依次连接有输出电感L
o
和输出电容C

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟杰，
申请(专利权)人：湖南麦格米特电气技术有限公司，
类型：新型
国别省市：