[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

说明书

本发明涉及电源领域技术领域，公开了一种基于两级级联电压转换降压电源电路及方法，该方法采用的降压电源电路，是采用源变换器通过滤波器与负载变换器相连组成的LLC+Buck两级级联拓扑电路，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。本发明旨在解决宽范围输入电压情况下电路效率低、MOSFET等功率器件较难选型等问题。

技术领域

本发明涉及电源领域技术领域，尤其涉及一种基于两级级联电压转换的降压电源电路及方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，开关电源越来越趋向于高频化。变压器和电感电容等元件的体积重量是随着开关频率的提高而减少的，因而高频化既提高了开关电源的功率密度，促进了开关电源的小型化。经典的Buck、Boost及隔离型的桥式电路、反激、正激变换器等能够满足大部分系统下的正常应用。但是在一些比较特殊的场合，通常的单级功率变换器无法满足性能指标。比如一些需要高功率因数电源的场合，通常都是Boost PFC+Flyback电路级联组成。如今，在越来越多的场合，使用单一的电力电子变换器来满足各种要求已经显得十分困难，因此对级联式变换器的研究显得尤为重要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于两级级联电压转换的降压电源电路及方法。旨在解决宽范围输入电压情况下电路效率低、MOSFET等功率器件较难选型等问题。

为了实现上述发明目的解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种基于两级级联电压转换的降压电源电路，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。

一种基于两级级联电压转换的降压电源电路：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。

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：