[发明专利]一种基于两级级联电压转换的降压电源电路及方法

权利要求书

1.一种基于两级级联电压转换的降压电源电路，其特征是：包括直流输入电压VIN，输入电压信号地GND，输出直流电压VOUT,输出电压信号地SGND，电阻器R1、R2，电容器C1～C7，电感器L1、L2，MOS管Q1～Q6，单片机U1，MOS驱动器U2～U6，变压器T1～T3；

直流输入电压VIN接电阻器R1、电容器C1、电容器C3和MOS管Q1的一端；电阻器R1另一端接电阻器R2、电容器C1、电容器C2、变压器T1初级一端；MOS管Q1的另一端接电感器L1和MOS管Q2的一端；电感器L1另一端接变压器T1初级另一端；电阻器R2、电容器C2、电容器C3和MOS管Q2另一端接输入电压信号地GND；

变压器T1次级一端接MOS管Q3一端；变压器T1次级另一端接MOS管Q4一端；变压器T1次级中心抽头一端接MOS管Q5、电容器C4、电容器C5一端；MOS管Q5另一端接电感器L2和MOS管Q6的一端；MOS管Q6的另一端接电容器C6、C7的一端；MOS管Q3、Q4、电容器C4、C5、C6、C7和电感器L2的另一端接输出电压信号地SGND。

2.根据权利要求1所述一种基于两级级联电压转换的降压电源电路，其特征是：所述的直流输入电压VIN为9V～600V直流电压，LLC电路为开环控制，Buck-Boost电路闭为环控制。

3.一种基于两级级联电压转换的降压电源方法，是采用源变换器通过滤波器与负载变换器相连组成LLC+Buck两级级联拓扑电路的降压方法，其步骤如下：

1)制作半桥LLC谐振变换器，由两个串联的开关管Q1、Q2通过串联的二极管D1、D2与串联的寄生电容C1、C2相连，谐振电容Cr通过谐振电感Lr与励磁电感Lm连接组成谐振回路；采用中心抽头结构的变压器次级通过同步整流二极管D3、D4与滤波电容Co相连；

LLC谐振变换器采取的是的调频控制方式，即开关管Q1和Q2的导通占空比都为50％交替工作；为防止开关管Q1和Q2同时导通，在两个开关管的驱动信号之间加入设置的死区时间；

LLC谐振变换器设置有两个谐振频率，其中一个由谐振电感Lr与谐振电容Cr所产生的串联谐振频率fr：

另一个由谐振电感Lr加励磁电感Lm串联后与共同与谐振电容Cr产生的并联谐振频率fr2：

根据变换器输入电压与所带负载情况的不同，两个谐振频率fr与fr2将变换工作频率区间大致分为三个部分,即fr2<fs<fr、fs＝fr和fs>fr；在每个频率区间内，变换器的工作情况都有所区别；

2)制作Buck变换器电路，由开关管V1、滤波电感L、续流管V2、滤波电容C和负载电阻R组成，开关管V1一端与滤波电感L、续流管V2的一端连接，滤波电感L的另一端与滤波电容C和负载电阻R的一端连接，续流管V2的另一端与滤波电容C和负载电阻R的另一端连接接地；工作时：

开关管V1导通，续流管V2关断，输入给输出滤波电感储能，并向负载提供能量；

开关管V1关断，续流管V2导通，由于电感上的电流不能突变，此时电感上的电流经过续流管V2形成回路，其储存的能量继续提供给负载；输出滤波电容用来限制输出电压上的开关频率纹波分量，使其远小于稳态时输出的电压；由于续流管V2导通时内阻非常低产生的功耗非常小，适用于低压大电流电路；

其中LLC谐振电路为开环工作状态，BUCK电路为闭环反馈工作状态。