[发明专利]一种Boost变换器

说明书

技术领域

本发明属于开关电源领域，尤其涉及一种Boost变换器。

背景技术

开关电源是一种通过控制开关器件的开关占空比来调整输出电压大小的装置，被广泛应用在智能终端等各类电子设备中。升压型（Boost）变换器是开关电源的一种常见拓扑结构。

如图1示出了现有技术提供的Boost变换器的典型电路，其中，反馈控制及脉宽调制电路用于输出一定占空比的脉宽调制信号，以驱动开关管Q1的导通或截止。该Boost变换器可工作在三种状态：电感L1电流连续状态、电感L1电流临界连续状态、电感L1电流不连续状态，其中的开关管Q1均工作在高电压开通和高电流关断的硬开关状态。以下将对开关管Q1分别在如上三种状态下的开关损耗进行分析：

一、电感L1电流连续状态。此状态下，开关管Q1的开通损耗包括三部分：第一部分是在开关管Q1开通时刻，由于开关管Q1的栅-源电压从高电压下降到低电压过程中伴随着流过开关管Q1的电流从零上升到电感L1的电流，从而在开关管Q1从截止到导通的过渡时间内，由同时存在的高电压和大电流所形成的开通交叉损耗；第二部分是在开关管Q1导通期间，开关管Q1的栅极与源极之间的结电容在截止状态储存的能量通过开关管Q1本体释放而形成的结电容损耗；第三部分是在开关管Q1导通期间，二极管D1由导通状态过渡到截止状态的反向恢复电流通过开关管Q1而形成的反向恢复损耗。同时，此状态下，开关管Q1在大电流时关断，开关管Q1由导通到截止的过渡时间内同时存在的高电压和大电流形成关断交叉损耗，该关断交叉损耗即为开关管Q1的关断损耗。

二、电感L1电流临界连续状态。此状态下，电感L1的电流在开关管Q1截止期间逐渐下降，并在开关管Q1下一次开通时刻来临时下降到零，此时，由于电感L1的电流近似为零，因而前述的开通交叉损耗和反向恢复损耗接近零，即是说，开关管Q1的开通损耗只包括前述的结电容损耗。此状态下，开关管Q1在大电流时关断，开关管Q1由导通到截止的过渡时间内同时存在的高电压和大电流形成关断交叉损耗，该关断交叉损耗即为开关管Q1的关断损耗。

三、电感L1电流不连续状态。此状态下，电感L1的电流在开关管Q1截止期间逐渐下降，而在下降到零后，开关管Q1还未导通，则在开关管Q1的导通时刻来临时，由于电感L1的电流近似为零，因而前述的开通交叉损耗和反向恢复损耗接近零，即是说，开关管Q1的开通损耗只包括前述的结电容损耗。此状态下，开关管Q1在大电流时关断，开关管Q1由导通到截止的过渡时间内同时存在的高电压和大电流形成关断交叉损耗，该关断交叉损耗即为开关管Q1的关断损耗。

在如上三种工作状态下，开关管Q1的总损耗为开通损耗、关断损耗、开关管Q1在导通期间的通态损耗、以及开关管Q1的门极驱动损耗之和。而由于开通损耗和关断损耗在开关管Q1的每个周期均会产生，因此，开关管Q1的开关损耗与开关管Q1的开关频率成正比，开关管Q1开关频率的升高会成比例的增加其开关损耗。这样，为了使得开关损耗和散热性能满足设计条件，需要限制开关管Q1的开关频率，一般是使得开关频率在20KHz到200KHz范围内。而公知地，开关频率越高，磁性元件的尺寸越小，重量越轻，因此，受限的开关频率使得磁性元件的尺寸无法做得更小，从而使得现有的Boost变换器的体积和重量都较大。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种Boost变换器，旨在解决现有技术提供的Boost变换器由于开关管工作在硬开关状态而存在开通损耗和关断损耗，使得开关管的开关频率受到限制，进而使得Boost变换器的体积和重量都较大的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种Boost变换器，包括主开关管Q2，所述Boost变换器还包括：

辅助谐振网络，所述辅助谐振网络的第一端连接所述主开关管Q2的高电位端，所述主开关管Q2的低电位端连接Boost变换器的参考地；

反馈控制及脉宽调制电路，用于生成并输出第一脉宽调制信号；

高频信号调制电路，所述高频信号调制电路的输入端连接所述反馈控制及脉宽调制电路的输出端，所述高频信号调制电路的输出端连接所述主开关管Q2的控制端，所述高频信号调制电路用于在所述第一脉宽调制信号的高电平期间，生成并向所述主开关管Q2的控制端输出第二脉宽调制信号，利用所述辅助谐振网络的内部谐振，在所述第二脉宽调制信号的关断时刻，使得所述主开关管Q2的高电位端-低电位端之间的电压由零开始上升，并在所述第二脉宽调制信号的开通时刻或关断期间，使得所述主开关管Q2的高电位端-低电位端之间的电压下降至零。