[发明专利]无损电流缓冲器电路及其变换器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源及电力变换领域，具体地说，涉及一种用于Boost升压型变换器的无损电流缓冲器电路。

背景技术

Boost升压变换器是常用的开关电源电路，变换器有两种工作模式，即电流连续模式(CCM)和电流不连续模式(DCM)。电流连续模式下开关管和整流管的峰值电流较低，适合大功率输出。Boost升压变换器工作在电流连续的工作模式时，在开关管开通时刻会存在开关管和整流管共通状态的换流过程，此过程中整流管的电流将急剧转向开关管，开关管的电流过快上升造成开关管损耗较大，而整流管的电流过快下降可能造成大的反向恢复电流。最终导致变换器效率降低、以及电磁噪声较大等不良影响。在线路中增加损耗型的缓冲器可以抑制电流的过快变化，但缓冲器自身的损耗大，对变换器效率的改善很有限。使用零电压转换(ZVT)技术可以较好地解决这一问题，但需要增加开关器件和控制线路，电路复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的即是解决上述换流过程的电流变化过快的问题，而设计的一种无损电流缓冲器电路，并在变换器中增加该无损电流缓冲器电路，构成两种变换器电路，实现抑制开关管和整流管换流过程中过快的电流变化，并可对整流管的反向恢复能量进行回收。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无损电流缓冲器电路，包括缓冲电感L2、缓冲二极管D2、储能电容C2、缓冲复位电感L3和泄放二极管D3。缓冲电感L2、缓冲二极管D2和储能电容C2以三角形方式两两相连构成一个闭合电流环路；其中缓冲二极管D2的阳极连接缓冲电感L2，阴极连接储能电容C2，缓冲电感L2的另一管脚与储能电容C2的另一管脚相连；缓冲复位电感L3一端与缓冲二极管D2的阴极连接，另一端与泄放二极管D3阳极连接。

第一种由无损电流缓冲器电路构成的变换器电路，包括无损电流缓冲器电路和Boost电路。断开Boost升压变换器中整流管D1的阳极与原电路的连接；将缓冲电感L2和储能电容C2的连接点与整流管D1的阳极相连；将缓冲电感L2和缓冲二极管D2阳极的连接点与开关管Q1的漏极和升压电感L1相连，泄放二极管D3的阴极与整流管D1的阴极相连。

第一种变换器电路在实际使用时，可能会因为器件特性不理想而产生寄生振荡，影响电路运行的可靠性。一个简单的解决方法是增加钳位二极管D4，钳位二极管D4的阳极接地，阴极与泄放二极管D3的阳极相连。

第二种由无损电流缓冲器电路构成的变换器电路，包括无损电流缓冲器电路和Boost电路。断开Boost升压变换器中开关管Q1的漏极与原电路的连接；缓冲电感L2和储能电容C2的连接点与整流管D1的阳极及升压电感L1相连；缓冲电感L2和缓冲二极管D2阳极的连接点与开关管Q1的漏极相连，泄放二极管D3的阴极与整流管D1的阴极相连。

第二种变换器电路在实际使用时，也可能会因为器件特性不理想而产生寄生振荡，影响电路运行的可靠性。同样可以增加钳位二极管D4，钳位二极管D4的阳极接地，阴极与泄放二极管D3的阳极相连。

本发明的有益效果是：本发明由无损电流缓冲器电路构成的变换器电路，其Boost变换器开关管与整流管之间的换流过程得到缓冲，电流变化率降低，从而减少了变换器的损耗，降低了变换器的电磁噪声发射。由于缓冲器采用了无源的无损型电路结构，在不需要增加额外的控制线路的情况下，避免了缓冲器自身损耗大的问题。

附图说明

图1是Boost升压变换器电路图。

图2是由无损电流缓冲器与Boost升压变换器构成的第一种变换器电路图。

图3是由无损电流缓冲器与Boost升压变换器构成的第二种变换器电路图。

图4至图8分别是图2所示电路不同工作模式下的等效原理电路示意图。

图9是图2所示电路工作时的主要电参数波形图。

图10到图14是图3所示电路不同工作模式下的等效原理电路示意图。

图15是图3所示电路工作时的主要电参数波形图。

图16是在图2基础上增加了钳位二极管的原理图。

图17是在图3基础上增加了钳位二极管的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，是目前常见的Boost升压变换器电路图。