[实用新型]降压型电源电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及电源电路，尤其与降压型电源电路的有源可控开关的控制有关。 

背景技术

现有的降压型电源电路，参见图1，通常包括有源可控开关K1，用以控制该有源可控开关K1动作的控制单元KC0，与该有源可控开关K1相连的由电感L1和电容C1构成的低通滤波器以及电感电流泄放管D1。该控制单元KC0则进一步包括控制电路和与该控制电路相连的触发器，该控制电路能够提供复位控制信号和脉宽控制信号给该触发器进而控制该有源可控开关K1的通断。其中，有源可控开关K1可以是高压三极管、高压MOS管、IGBT等开关器件。该降压型电源电路的基本工作原理大致包括：有源可控开关K1工作在脉宽调整状态，电感L1和电容C1组成低通滤波器。电容C1的设计原则是确保电容C1上的纹波电压小到一定程度。由于开关工作频率很高，电路稳态工作时，电容C1上的电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，考虑到一个开关周期内电容充放电引起的纹波远小于电容C1上输出的直流电压Uo，因此电容C1上电压基本可以视为恒定直流。电感L1上的电流iL在时间上的变化量为ΔiL=(UL/L1)* Δt，在有源可控开关K1处于导通状态时，电感L1上的电压UL=Ud-Uo，在有源可控开关K1处于截止状态时，电感L1上的电压UL=-Uo。 

参见图2，当有源可控开关K1导通时，电感L1上的电压UL>0，电感L1上的电流iL增大，电感L1储能，参见图3，当有源可控开关K1截止时，电感L1上的电压UL<0，电感L1上的电流iL减小，电感L1释能。如果在电感L1上的电流iL减小到0之前使有源可控开关K1切换到导通状态，则电感L1上会一直有电流流过，这种工作模式称为CCM模式(连续电流模式)。 

从理论而言，电感上的电流会在电感上产生磁链，磁链的大小为ψ=L*i，磁链是电感的储能形式，其储能的能量大小为 W=L*i*i/2.(J)，对于确定的电感L，磁链有个最高值，如果电感上的磁链超过这个值，电感的电感量将急剧下降，从而可以使系统失控。也就是说，对确定的电感，磁链大小由其上流过的电流决定，对应于某个确定的电感，其有个最大电流值的限制，一旦超出这个限制的电流值，电感量会急剧下降，使系统失控。 

参见图4，在CCM模式下的稳态工作过程大致包括： 

在一个周期内电感L1上的电流iL在T1阶段上升和T2阶段下降的量是相等的，也就是，(VI-VO)/L1*T1= VO/L1*T2 。其中，忽略了续流二极管D1和有源可控开关K1的正向导通压降；T1+T2=T，TI是开关周期中的导通时间段，T2是开关周期中的关闭时间段，T是开关周期；D=T1/T，D为开关周期的占空比。由上述公式变换可以得到: VO=VI*D，该公式是控制有源可控开关K1动作以输出稳定电压的基本原理，也就是说，根据确定的VI和占空比D，就可以得到确定的输出电压VO。

该电路应对电流iRL变化的调整过程大致包括：如果输出电流iRL突然增加，则输出电压VO会下降，这样一来，T1时间内（VI-VO）值会上升，从而，ΔiL（T1）=(（VI-VO）/L1)* T1会增加；由于T2时间内VO下降，ΔiL（T2）=(-VO/L1)* T2，电流下降量减小，这就导致一个周期T内电感L1上的电流iL变化量ΔiL（T1）+ΔiL（T2）>0，进而导致下个周期T电感L1上的电流iL从一个新的更高的基础上开始变化，使得电感L1在后一个周期里的平均电流大于前个周期的平均电流。只要输出电压VO达不到设定值，这个过程会不停地进行下去，直到电感L1的平均电流提高到足以弥补输出电流增加而引起的输出电压VO下降，使输出电压VO重新回到设定的VO值，达到一个新的平衡。反之，如果输出电流iRL突然将小，也会出现类似上述的不断震荡并提升电感L1的平均电流，直至达到一个新的平衡。参见图5，在输出电压VO<设定的VI*D的情况下，电感L1上的电流iL会持续上升。