[发明专利]一种输出连续可调的变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电压变换器电路的改进，尤其涉及一种输出电压宽范围(线性)连续可调的变换器电路。

背景技术

在许多现代化设备的应用场景中都会涉及到在一定的输入电压条件下，要求输出电压宽范围连续可调，尤其在医疗设备超声系统中需要多路发射脉冲，发射脉冲由输出电压通过FPGA控制MOSFET开关得到，输出电压受控制电压控制，在一较大范围内连续可调，并且在其调节范围内，输出电压可能高于或低于输入电压。

目前宽输出电压的实现方案主要采用BUCK-BOOST变换器，该变换器既可以实现升压功能，又可以实现降压功能。图1是一种BUCK-BOOST电路，此变换器中Q1、Q2同时开通同时关断。当输入电压高于输出电压时，Q1的作用和BUCK开关一样，D1作续流二极管，Q1、Q2同时开通时，输入电压加到电感L1两端，电流上升；Q1、Q2关断时，电感电流换到D1上，D2自动正向导通，和BUCK变换器工作模式相同。当输入电压低于输出电压时，Q2的作用类似于反激式开关，同样Q1、Q2同时导通和关断，当Q1、Q2关断时，电感电流换到D2上，D1自动导通。从而可以实现，相同的主电路，不经过工作模式转换，既可以实现升压功能又可以实现降压功能，通过调整控制电压，完成宽范围电压的输出。但是，该BUCK-BOOST变换器具有以下的缺点：1)与BUCK或BOOST变换器相比，BUCK-BOOST能够实现更大的输出电压范围，但是它的输入电流是断续的，且脉动很大，这在超声供电系统中是不允许的，特别是输入电流的高频交流成分会产生严重的电磁干扰，影响超声图像质量。虽然可以在输入端增加低通滤波器缓解，但会带来电路体积增大，成本增加。2)驱动电路复杂。电路中需要有2个开关管Q1、Q2，Q1需要采用高边驱动，Q2采用低边驱动，通常采用门极驱动变压器来实现，增加了驱动电路的梯级、成本和复杂性，更重要的是，由于驱动变压器需要有复位时间，使得电路的最大占空比受到限制，同时输出电压受到限制。

另外还有一种比较常见的方法为降低输入电压，直接使用BOOST电路来实现，但在程控电压变换范围较大，最低输出电压较低的场合将因占空比过大，输入电流过大等难以实际实施。

发明内容

本发明的目的是，设计一种电压变换器电路，该电路能够实现BUCK-BOOST电路的功能，即在一定的输入电压条件下，通过控制电压，实现输出电压在低于或高于输入电压的较大范围内连续调节，并且电路简单可靠，干扰低。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种输出连续可调的变换器，包括一BOOST变换电路，一PWM控制器，所述PWM控制器的第一输入端连接变换器输出电压采样电路的采样端，其第二输入端为控制端，所述PWM控制器的输出信号用于控制BOOST变换电路中开关管的通断；所述BOOST变换电路的输出端串接一用于产生固定压差的恒压电路，并且所述恒压电路的输出为所述变换器的输出电压。

所述的变换器，其中：还包括一控制电压转换电路，所述控制电压转换电路的输入端接控制电压，其输出端与所述PWM控制器的控制端相连，所述控制电压转换电路用于使所述变换器的输出电压与所述控制电压成线性关系。

所述的变换器，其中：所述控制电压转换电路包括一运算放大器，一参考电压源；所述运算放大器同相输入端分成两支路，其中一支路经第一电阻连接所述控制电压，另一支路经第二电阻连接所述参考电压源；所述运算放大器反相输入端和输出端之间连接一反馈电阻，运算放大器反相输入端经第三电阻接地；并且所述变换器输出电压采样电路采用电阻分压方式。

所述的变换器，其中：所述恒压电路包括一稳压二极管、一调整管以及第六电阻，所述第六电阻连接在调整管的射极与基极之间，所述稳压管的阳极接调整管的集电极，其阴极接调整管的基极；所述调整管的射极作为恒压电路的输入端，其集电极作为恒压电路的输出端。

所述的变换器，其中：所述恒压电路包括一调整管、一可调分流基准源，所述调整管的射极与基极之间连接第六电阻，可调分流基准源的阳极连接调整管的集电极，其阴极连接调整管的基极；所述调整管射极与集电极之间串接第四和第五电阻，并且可调分流基准源的参考端与第四第五电阻的连接点相接。

所述的变换器，其中：所述PWM控制器采用固定频率电压模式控制器。

所述的变换器，其中：所述PWM控制器采用TL594实现。