[发明专利]双极型晶体管型自激式Buck变换器

说明书

技术领域

本发明涉及自激式直流-直流变换器，应用于小功率开关稳压/稳流电源、高亮度LED驱动电路等，尤其是一种自激式Buck变换器。

背景技术

与小功率线性电源和小功率他激式DC-DC变换器相比，小功率自激式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。

中国专利ZL99108088.2公开了一种自激式降压DC-DC变换器，如图1所示。由PNP晶体管Q1、耦合电感L1、二极管D1和电容C2组成Buck变换器的主回路，Vi、Vo分别为直流输入、输出电压，R7为负载。耦合电感L2通过电容C1和电阻R3分别与Q1的发射极和基极相连，PNP晶体管Q2的发射极和集电极也分别与Q1的发射极和基极相连。Q1的基极由电阻R4接到Vi的负端。R1和R2相串联并接于Q1的发射极和NPN晶体管Q3的集电极两端，R1和R2的接点与Q2的基极相连。R5和R6的串联支路并接于Vo两端，R5和R6的接点与Q3的基极相连。Q3的发射极接于Vi的负端。该自激式降压DC-DC变换器的工作原理如下：当电路刚上电时，Q1饱和导通，D1、Q2均截止，Vi、Q1、L1、C2、R7、R5、R6形成回路，L1和C2都处于充电储能状态。在充电过程中，L1的电流增加，电路的输出电压增加，相应地Q1的射集极电压也随之增加，Q1的工作点逐渐退出饱和区，同时L1两端的电压下降。通过耦合L2两端的电压也随之减小，同时加大了对Q1基极电流的分流量，造成Q1的基极电流和集电极电流减小，进一步增加Q1的射集极电压，电路进入一种强烈的正反馈。这种正反馈工作的结果是Q1的集电极电流迅速减小，当小于L1的电流时D1就开始导通为L1续流，随后Q1截止。此时，L1、C2、R7、R5、R6和D1形成回路，L1进入放电释能状态。待L1放电结束，D1截止，Q1又重新饱和导通，进入下一个自激周期。经历若干个周期后，当输出电压达到设定值Vo，电压反馈支路R5、R6、Q3、R1、R2和Q2开始工作。当输出电压高于设定值时，Q3导通，导致Q2导通并分流一部分Q1的基极电流，达到缩短Q1导通时间、延长Q1关断时间的目的；当输出电压低于设定值时，Q3截止，导致Q2截止，Q1的开关时间又恢复原样。由此，电路实现输出稳压。该电路的不足之处在于：必需耦合电感L2参与电路的自激工作，耦合电感L1和L2制作较复杂，电路元器件数目较多，对减小产品的成本和体积不利。

发明内容

为了克服现有的自激式DC-DC变换器的电路结构复杂、元器件数目较多的不足，本发明提供一种电路结构简单、元器件数目少的双极型晶体管型自激式Buck变换器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双极型晶体管型自激式Buck变换器，包括由PNP晶体管Q1、电感L1、二极管D1和电容C2组成Buck变换器的主回路，负载R6两端的电压为直流输出电压Vo，直流输入电压Vi的负端与直流输出电压Vo的负端相连，所述负载R6与电容C2并联，所述直流输出电压Vo的正端和电容C2的接点与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端与二极管D1的阴极连接，所述二极管D1的阳极与直流输入电压Vi的负端相连，所述直流输出电压Vo的负端和电容C2的接点与直流输入电压Vi的负端相连；所述自激式Buck变换器还包括PNP晶体管Q2，PNP晶体管Q1的发射极与直流输入电压Vi的正端相连，电感L1和二极管D1的接点与PNP晶体管Q1的集电极相连，PNP晶体管Q2的发射极和集电极分别与PNP晶体管Q1的发射极和基极相连，PNP晶体管Q1的基极还通过电阻R1接于直流输入电压Vi的负端，电阻R2和电阻R3的串联支路并接于Q1的发射极和集电极两端，电阻R2和电阻R3的接点与PNP晶体管Q2的基极相连。

作为优选的一种方案：所述自激式Buck变换器还包括电压反馈支路，稳压管Z1和电阻R5的串联支路并接于直流输出电压Vo两端，稳压管Z1和电阻R5的接点和NPN晶体管Q3的基极相连；NPN晶体管Q3的集电极通过电阻R4和PNP晶体管Q2的基极相连，NPN晶体管Q3的发射极接于直流输入电压Vi的负端。

作为优选的另一种方案：所述自激式Buck变换器还包括电流反馈支路：检测电阻R5和电容C3的并联支路一端与电阻R6和NPN晶体管Q3的基极相连，另一端则与直流输入电压Vi的负端相连；NPN晶体管Q3的集电极通过电阻R4和PNP晶体管Q2的基极相连，NPN晶体管Q3的发射极接于直流输入电压Vi的负端。

进一步，所述电阻R3两端并联电容C1。