[发明专利]一种DC/DC变换器

说明书

本发明公开了一种DC/DC变换器，包括BUCK变换器、推挽变换器、控制电路、电压检测电路、隔离传输电路和驱动电路，推挽变换器为同步整流管整流。本发明通过电压检测电路检测输出电压来控制推挽变换器的同步整流管的工作状态，当输出电压未建立到稳态工作的电压值前，推挽变换器的副边同步整流管工作在二极管整流状态，切断DC/DC变换器输出端的电流往输入端倒灌的路径，从而保护了BUCK变换器的功率开关管不被损坏，同时稳态工作时不影响DC/DC变换器的效率。

技术领域

本发明涉及DC/DC变换器，特别涉及具有同步整流的BUCK+推挽两级电路拓扑的DC/DC变换器。

背景技术

输入电压范围在18-75V的DC/DC隔离式大功率DC/DC铁路电源产品中，为降低输入开关管电压应力、减少变压器匝数，以及提高变换器的效率，通常采用具有同步整流的BUCK+推挽两级电路拓扑的电源电路。

如图1所示的即为具有同步整流的BUCK+推挽两级电路拓扑变换器的原理图，包括BUCK变换器，推挽变换器，控制电路，隔离传输电路和驱动电路，BUCK变换器的输入端即为DC/DC变换器的输入端，BUCK变换器的正输出端连接推挽变换器的正输入端，BUCK变换器的负输出端连接推挽变换器的负输入端，推挽变换器的输出端即为DC/DC变换器的输出端，推挽变换器为同步整流管整流。

BUCK变换器通常由输入电容C1、功率开关管Q1、续流管Q2、储能电感L1和输出端电容组成；推挽变换器通常由输入电容、功率开关管Q3和Q4、变压器T1、输出端同步整流管Q5和Q6以及输出端电容C3组成；其中，电容C2既作为BUCK变换器的输出端电容，又作为推挽变换器的输入电容。

控制电路至少包含四个信号端：BUCK变换器功率开关管Q1的控制信号输出端HD，BUCK变换器续流管Q2的控制信号输出端LD，推挽变换器功率开关管Q3的控制信号输出端PUSH，推挽变换器功率开关管Q4的控制信号输出端PULL，控制电路还有个开启电压VCC(图1中未给出)。控制电路的输出端HD和输出端LD输出两个互补的驱动信号。输出端PUSH和输出端PULL输出两个互补的驱动信号；输出端HD输出的驱动信号开关频率是输出端PUSH输出的驱动信号的2倍。输出端HD与输出端LD端输出的驱动信号受控于输出电压Vo。

隔离传输电路至少包含4个信号端：输入信号端VIA，输入信号端VIB，输出信号端VOA，输出信号端VOB；输入信号VIA与输出信号VOA为时间同步的驱动信号，输入信号VIB与输出信号VOB为时间同步的驱动信号。隔离传输电路用于把控制电路输出端PUSH和控制电路输出端PULL输出的驱动信号隔离传输到驱动电路的输入端。

驱动电路至少包含5个信号端：输入信号端INA，输入信号端INB，输出信号端OUTA，输出信号端OUTB和供电信号端VDD1，输入信号INA与输出信号OUTA为时间同步的驱动信号，输入信号INB与输出信号OUTB为时间同步的驱动信号。驱动电路用于把隔离传输电路的驱动信号传输到推挽变换器副边，用于驱动功率开关管Q5与功率开关管Q6，当驱动电路的输入信号端INA或输入信号端INB的电平信号高于第一比较基准电压时，驱动电路的输出信号端OUTA或输出信号端OUTB输出高电平的驱动信号，当驱动电路输入信号端INA或输入信号端INB的电平信号低于第二比较基准电压时，驱动电路的输出信号端OUTA或输出信号端OUTB停止输出高电平的驱动信号。其中，第一比较基准电压高于第二比较基准电压。

功率开关管Q1和续流管Q2为典型的电子开关管，比如为MOSFET管。当功率开关管Q1导通时，输入端VIN电压通过功率开关管Q1给储能电感L1进行充电，并给电容C2提供能量。当功率开关管Q1截止后，续流管Q2导通，流经储能电感L1的电流经续流管Q2进行续流，同时电容C2放电，使BUCK变换器的输出电压V1得以维持。