[发明专利]一种Buck变换器及其反流控制电路有效

专利信息
申请号: 201410640451.1 申请日: 2014-11-13
公开(公告)号: CN105591542B 公开(公告)日: 2017-12-26
发明(设计)人: 刘祖贵;于吉永;黄昌斌 申请(专利权)人: 中国长城科技集团股份有限公司
主分类号: H02M3/155 分类号: H02M3/155;H02M1/08
代理公司: 深圳中一专利商标事务所44237 代理人: 张全文
地址: 518000 广东省*** 国省代码: 广东;44
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 一种 buck 变换器 及其 控制电路
【说明书】:

技术领域

发明属于开关电源技术领域,尤其涉及一种Buck变换器及其反流控制电路。

背景技术

目前,在开关电源领域,普遍采用同步整流(Synchronous Rectification,SR)技术,但采用了SR技术的开关电源的各类拓扑电路中,往往存在能量双向流动的问题。

以采用SR技术的降压型(Buck)变换器为例,如图1所示。典型的Buck变换器包括主开关管Q1、同步开关管Q2、输出功率电感L1、滤波电容C1、以及控制电路。控制电路用以驱动主开关管Q1和同步开关管Q2以互补形式交替导通。在该Buck变换器中,若输出功率电感L1在同步开关管Q2开通阶段的伏秒积大于其在主开关管Q1开通阶段的伏秒积时,电流将会由输出端流向输入端,出现电流反向流动的现象。

这种电流反向流动的现象在实际应用时可能造成一些问题,特别是当Buck变换器在预偏置情况下软启动时,即Buck变换器在输出端已经存在一定电压的情况下启动,且主开关管Q1的驱动信号占空比由0%逐渐增大、而同步开关管Q1的驱动信号占空比由100%逐渐减小时,假设在启动前输出功率电感L1中的电流为IL,由于是软启动,启动后主开关管Q1的驱动信号占空比很小,主开关管Q1的导通时间很短,电流IL逐渐上升一个较小的值。之后,主开关管Q1关断而同步开关管Q2导通,受到输出端预偏置电压的作用,输出功率电感L1中储存的能量经过同步开关管Q2释放,使得电流IL下降。由于电流IL值较小,在将为零后,同步开关管Q2持续导通,使得电流IL变为负值,即出 现电流反向,如图2示出了Buck变换器在预偏置且采用软启动技术时,主开关管Q1的驱动信号Vgs1、同步开关管Q2的驱动信号Vgs2、以及输出功率电感的电流IL之间的波形关系图。若反向电流太大,则可能造成器件应力过大而导致失效。

另外,采用SR技术的Buck变换器在正常工作时处于连续电流模式(Continuous Current Mode,CCM),当负载降低而出现空载或轻载时,在每个开关周期,主开关管Q1导通时,输入端向负载输出的能量大于负载实际所需的能量,因此,通过同步开关管Q2的导通,使得输出电压对输出功率电感L1反向激磁,将多余的能量储存在电感中,以保证输出电压平衡在设定值,如图3示出了Buck变换器在空载条件下,主开关管Q1的驱动信号Vgs1、同步开关管Q2的驱动信号Vgs2、以及输出功率电感的电流IL之间的波形关系图。虽然这部分多余的能量并未消耗在负载上,但由于能量在双向传递过程中会带来额外的铜损,从而使得空载和轻载条件下的转换效率降低,同时,由于主开关管Q1和同步开关管Q2在每个开关周期均工作,开关功耗大,进一步降低了系统效率。特别是在采用SR技术的隔离型直流-直流变换器中,如果产生负向电流的能量不能通过变压器有效馈回到原边母线,那么这个能量将会在同步开关管Q2的漏极-源极上形成电压应力,严重时会使器件造成过电压应力击穿。

综上所述,现有的Buck变换器中,由于同步开关管Q2在主开关管Q1关断期间,在输出功率电感L1中的电流降为零后持续导通,而出现电流反向流动的现象,使得系统效率降低,且容易造成器件失效。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种Buck变换器的反流控制电路,旨在解决现有的Buck变换器中,由于同步开关管Q2在主开关管Q1关断期间,在输出功率电感L1中的电流降为零后持续导通,而出现电流反向流动的现象,使得系统效率降低,且容易造成器件失效的问题。

本发明实施例是这样实现的,一种Buck变换器的反流控制电路,所述Buck变换器包括主开关管Q1、同步开关管Q2、输出功率电感L1、滤波电容C1,所述输出功率电感L1的第一端连接所述主开关管Q1,所述滤波电容C1的第一端作为所述Buck变换器的正输出端,所述反流控制电路包括:

饱和电感L2,所述饱和电感L2的第一端连接所述输出功率电感L1的第二端,所述饱和电感L2的第二端连接所述滤波电容C1的第一端;

通断控制电路,用于检测所述饱和电感L2两端的交变电压,当所述输出功率电感L1的最大电流值小于所述饱和电感L2的饱和电流值而在所述饱和电感L2两端出现交变电压时,向所述同步开关管Q2输出驱动信号,以强制关断所述同步开关管Q2。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于中国长城科技集团股份有限公司,未经中国长城科技集团股份有限公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201410640451.1/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top