[发明专利]一种分压式降压Cuk变换器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种降压Cuk变换器电路，尤其是一种具有提高输入输出降压变比的分压式降压Cuk变换器电路。

背景技术

LED照明驱动、通讯、IPM（Intelligent Power Module）驱动、MCU供电、继电器和交流开关供电等领域中，许多应用场合都需要降压电路。非隔离型DC-DC变换器的电路因其结构简单，成本低廉，转换效率高并且有很多相应的商用控制芯片，在中小功率不需要电气隔离的场合中被广泛地应用。随着科技的发展，这些拓扑在一些应用场合也存在着局限。如在供电电压与用电设备所需电压具有大降压变比的应用场合中，使用传统非隔离降压型变换器，如Buck变换器，由电感电流连续工作模式的输入输出电压关系所得到的占空比是一个非常小的数值，故存在以下问题：

(1)现有开关器件的开关速度不够快，在非常小的开通时间或关断时间内，开关可能会来不及响应。这就可能使电路达不到应有的控制效果并造成开关器件的损坏。

(2)电路电流纹波大，开关器件的损耗大且应力大，变换器效率低。

本发明提出一种新型分压式降压Cuk变换器电路，以实现较大降压变比和高效转换电路及其方便控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种分压式降压Cuk变换器电路以实现较大的降压变比。

本发明采用以下方案实现：一种分压式降压Cuk变换器电路，包括一功率开关管，其特征在于：所述功率开关管S的控制端连接一PWM控制信号，所述功率开关管S的一端作为所述分压式降压Cuk变换器电路的输出端负极并连接一输出电解电容Co的负极和一二极管D1的阳极；所述二极管D1的阴极连接一电感L2的一端、一电容C1的一端和一二极管D2的阴极；所述输出电解电容Co的正极作为所述分压式降压Cuk变换器电路的输出端正极并连接所述第二电感L2的另一端和一电感L1的一端；所述电感L1的另一端作为所述分压式降压Cuk变换器电路的输入端正极；所述二极管D2的阳极连接一二极管D3的阴极和一电容C2的一端；所述电容C1的另一端连接所述二极管D3的阳极和一二极管D4的阴极；所述二极管D4的阳极作为所述分压式降压Cuk变换器电路的输入端负极并连接所述电容C2的另一端和所述功率开关管S的另一端。

在本发明一实施例中，还包括一输入直流电压源；所述输入直流电压源的正极连接所述分压式降压Cuk变换器电路的输入端正极，输入直流电压源的负极连接所述分压式降压Cuk变换器电路的输入端负极。

在本发明一实施例中，还包括一负载；所述负载连接在所述分压式降压Cuk变换器电路的输出电容Co正极和负极之间。

在本发明一实施例中，所述功率开关管S是一MOSFET；所述功率开关管S的一端是所述MOSFET的漏极，所述功率开关管S的另一端是所述MOSFET的源极，所述功率开关管S的控制端是所述MOSFET的栅极。

在本发明一实施例中，所述二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4是快恢复二极管。

在本发明一实施例中，所述电容C1和电容C2均是高频电容。

在本发明一实施例中，所述分压式降压Cuk变换器电路的工作模式是电感电流连续(CCM)。

本发明通过电容C1、电容C2、二极管D2、二极管D3和二极管D4组成分压电路结构，拓宽了降压范围。本发明能实现较大的降压变比，实现合理的PWM占空比控制和开关落地控制，具有输入输出电流连续且脉动小，控制方便等特点。

本发明的有益效果是：

1.输入输出都有一个电感，输入输出电流连续且脉动小，EMI效果好；

2.中间电容（即电容C1和电容C2）采用分压结构，提高输入输出降压比关系，拓展降压的范围；

3.在整个开关周期，输入电源都向负载提供能量，提高了变换器的工作效率；

4.功率MOSFET开关管源极接地，PWM驱动器更加容易设计和实现。

附图说明

图1是本发明一种分压式降压Cuk变换器电路的原理图。

图2是本发明一种分压式降压Cuk变换器电路在CCM模式下功率开关管S导通时的工作模态示意图。

图3是本发明一种分压式降压Cuk变换器电路在CCM模式下功率开关管S关断时的工作模态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。