一种缓冲开关电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种缓冲开关电路，该电路包括通过导线相连的缓冲模块、开关模块、整流模块，其中所述缓冲模块用于缓冲所述开关模块的开通脉冲上升沿和关断脉冲下降沿；所述开关模块用于实现电路通路的闭合与断开；所述整流模块用于将输出电压进行整形，所述整流保护模块用于防止所述整流模块被反向击穿。本实用新型专利技术的缓冲开关电路在现有技术开关电路的基础上增加缓冲模块，使得开关管高速且低导通损耗；整流保护模块能够防止整流二极管被反向击穿，保证开关电路正常工作。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及开关电路，尤其涉及ー种缓冲开关电路。
技术介绍
开关电源主要用于功率转换，其中能量转换部分主要通过开关管的导通和关断完成能量的转换过程。如图I至图3所示，开关电源能量转换器部分最基本的拓扑形式为两种，即升压斩波(Boost)拓扑和降压斩波(Buck)拓扑，其他任何拓扑都是这两种基本拓扑的变种。自从开关电源出现以来，业界就一直致力于提高开关电源的功率密度，其中ー个主 要的手段就是提高工作频率。随着工作频率的提高，能量转换拓扑中的主要储能器件如电感L和电容C的容量都可以线性下降，从而可以减小电路的尺寸。但是，随着开关频率的提升，拓扑中ー个重要的器件开关S的损耗也会线性上升，于是转换的效率下降，这是阻碍开关电源小型化的ー个重要因素。以开关电源中常用的开关器件MOSFET为例来分析(对于IGBT也可以适用)，MOSFET开关管是沟道型相当于ー个水闸，水闸越宽即沟道越宽导通电阻越小，但是闸门越宽开关的时间越长，而开关损耗是和开关时间成正比的。所以这是ー个矛盾，不可能用单个开关管做到高速且低导通损耗的开关电路。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种降低开关器件上产生的损耗，提高开关频率的电路，解决现有技术存在的缺憾。本技术采用如下技术方案实现ー种缓冲开关电路，其特征在干，该电路包括通过导线相连的缓冲模块、开关模块、整流模块，其中所述缓冲模块通过ー饱和电感缓冲所述开关模块的开通脉冲上升沿，通过一高速开关高导通电阻的MOS管缓冲所述开关模块的关断脉冲下降沿；所述开关模块通过ー低速开关低导通电阻的MOS管实现电路通路的闭合与断开；所述整流模块用于将输出电压进行整形。进ー步地，还包括与整流模块相连的整流保护模块，所述整流保护模块用于防止所述整流模块被反向击穿。进ー步地，所述开关模块包括第一 MOS管和第一电感，所述缓冲模块包括第二电感和第二 MOS管，所述整流滤波模块包括第一整流ニ极管、第二整流ニ极管、第三整流ニ极管，其中所述第一电感一端连接在输入端，另一端与第二电感相连，所述第二电感与第一MOS管的漏极相连，所述第二 MOS管的漏极连接在第一电感和所述第一整流ニ极管之间，所述第二整流ニ极管和第三整流ニ极管同向串联后，其正极连接在所述第二电感和所述第一MOS管的漏极之间，其负极与第一整流ニ极管的负极相连后再与一用于滤除负载两端输出电压杂波的滤波电容相连，所述第一、ニ MOS管的源极和所述滤波电容、所述负载等电势连接。进ー步地，所述第一电感为功率电感。进ー步地，所述第一 MOS管的型号是FDB8832，所述第二 MOS管的型号是IPD135N03L。进ー步地，还包括第五电感和第三MOS管，所述第五电感一端与所述第二电感相连，另一端连接在第三MOS管的漏极上，所述第三MOS管与第一、ニ MOS管、滤波电容和负载等电势连接。进ー步地，所述整流保护模块包括第三电感、第四电感、限流电阻，所述第三电感通过励磁电源供电并与所述整流模块相连，所述限流电阻一端与第三电感相连，另一端与所述第四电感串联，所述第四电感与第一、三MOS管的源极、和所述滤波电容、所述负载等电势连接。进ー步地，所述第三电感为饱和电感，所述第四电感为恒流源电感。本技术具备的有益技术效果是在现有技术开关电路的基础上增加缓冲模块，使得开关管做高速且低导通损耗；整流保护模块能够防止整流ニ极管被反向击穿，保证开关电路正常工作。附图说明图I是开关电源能量转换器升压斩波(Boost)的拓扑结构图。图2是开关电源能量转换器降压斩波(Buck)的拓扑结构图。图3是开关电源的功率转换原理框图。图4是MOSFET的等效电路图。图5是本技术缓冲开关电路第一实施例的电路原理图。图6是本技术缓冲开关电路第二实施例的电路原理图。图7是本技术缓冲开关电路第三实施例的电路原理图。图8是本技术开关周期状态分析饱和电感的磁滞回线图。图9是本技术缓冲开关电路饱和变压器波形分析图。图10是第一 MOS管Ql的开通波形图。图11是第二 MOS管Q2的开通波形图。图12是漏极电容震荡引起的Ql电流变化图。图13是第一 MOS管Ql的关断波形图。图14是第二 MOS管Q2的关断波形图。图15是第一 MOS管Ql向第二 MOS管Q2转移电流的软关断波形图。具体实施方式通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本技术，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本技术技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变和/或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本技术的技术方案所限定的保护范围。如图I至图3所 示，开关电源主要用于功率转换。其中能量转换部分主要通过开关管的导通和关断完成能量的转换过程。开关电源能量转换器部分最基本的拓扑形式为两种，即升压斩波(Boost)拓扑和降压斩波(Buck)拓扑，其他任何拓扑都是这两种基本拓扑的变种，图I和图2中虚线框内部为基本能量转换拓扑。如图4所示对现有技术MOSFET的等效模型进行损耗分析导通损耗主要是电阻Rdson上的有效电流产生的损耗。驱动损耗是栅极Gate对结电容Cgs和结电容Cgd充放电所造成的能量损失，主要和驱动电压的平方成正比，与频率和电容量成正比。漏极电荷损耗是指漏极电压存储在结电容Cgd和结电容Cds上的电荷在MOS开关时不断的充放电而造成能量损失。这部分与驱动损耗类似，只是电压为漏极电压的平方。开通损耗主要是因为 Ton在开通的过程中漏极因结电容的影响电压不能突变，I Vds.Id假如电 开通损耗=*，路为漏极接电感的Boost拓扑,考虑最坏情况此处损耗功率为输出电压与电感最大电流的乘积的二分之一。由于开通损耗是存在于每个周期的，所以随着开关频率的提高，开通损耗线性增长。关断损耗产生的原因主要是功率电感上电流不能突变，因而当MOS管关断时造成漏极电压突变(考虑漏极结电容的影响，电压并不会突变，但在大电流情况下因结电容很小所以可以近似为突变)。与开通损耗类似的，最坏情况损耗功率为输出电压与电感最大电流的乘积的二分之一。开通损耗与关断损耗的和为MOS的开关损耗,从开通损耗=厂ゐ ん可以得出三种方法降低开关损耗1、提高开关速度；2、开关动作时，使得漏极电压为零(或很低);3、开关动作时，使得漏极电流为零(或很低)。在图5和图6中本技术的缓冲开关电路包括通过导线相连的开关模块I、缓冲模块2、整流模块3，其中缓冲模块2通过ー饱和电感缓冲所述开关模块的开通上升沿，通过一高速开关高导通电阻的MOS管缓冲所述开关模块的关断脉冲下降沿；开关模块I通过ー低速开关低导通电阻的MOS管实现电路通路的闭合与断开；整流模块3用于将输出电压进行整形，整流保护模块4用于防止整流模块3被反向击穿。如图5所不本技术第一实施例,第一电感LI 一端连接在输入端IN,另一端与第二电感L2相连，第二电感L2与第一 MOS管Ql的漏极D相连，第二 MOS管Ql的漏极D连接在第一电感LI和第一整流ニ极管Dl之间，第二整流ニ极管D2和第三整流ニ极管D3同向串联后，其负极连接在所述第二电感L2和第一 MOS管Ql的漏极D之间，其正极连接与第一整流ニ极管Dl的正极相连后再与一用于滤除负载两端输出电压杂波的滤波电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种缓冲开关电路，其特征在干，该电路包括通过导线相连的缓冲模块、开关模块、整流模块，其中 所述缓冲模块通过ー饱和电感缓冲所述开关模块的开通脉冲上升沿，通过一高速开关高导通电阻的MOS管缓冲所述开关模块的关断脉冲下降沿； 所述开关模块通过ー低速开关低导通电阻的MOS管实现电路通路的闭合与断开； 所述整流模块用于将输出电压进行整形。2.根据权利要求I所述的缓冲开关电路，其特征在于，还包括与整流模块相连的整流保护模块，所述整流保护模块用于防止所述整流模块被反向击穿。3.根据权利要求I或2所述的缓冲开关电路，其特征在于，所述开关模块包括第一MOS管和第一电感，所述缓冲模块包括第二电感和第二 MOS管，所述整流滤波模块包括第一整 流ニ极管、第二整流ニ极管、第三整流ニ极管，其中 所述第一电感一端连接在输入端，另一端与第二电感相连，所述第二电感与第一 MOS管的漏极相连，所述第二 MOS管的漏极连接在第一电感和所述第一整流ニ极管之间，所述第二整流ニ极管和第三整流ニ极管同向串联后，其正极连接在所述第二电感和所述第一MOS管的漏极之间，其负极与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东，
申请(专利权)人：李东，
类型：实用新型
国别省市：