[发明专利]一种缓冲开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电路，尤其涉及一种缓冲开关电路。

背景技术

开关电源主要用于功率转换，其中能量转换部分主要通过开关管的导通和关断完成能量的转换过程。如图1至图3所示，开关电源能量转换器部分最基本的拓扑形式为两种，即升压斩波(Boost)拓扑和降压斩波(Buck)拓扑，其他任何拓扑都是这两种基本拓扑的变种。自从开关电源出现以来，业界就一直致力于提高开关电源的功率密度，其中一个主要的手段就是提高工作频率。随着工作频率的提高，能量转换拓扑中的主要储能器件如电感L和电容C的容量都可以线性下降，从而可以减小电路的尺寸。但是，随着开关频率的提升，拓扑中一个重要的器件开关S的损耗也会线性上升，于是转换的效率下降，这是阻碍开关电源小型化的一个重要因素。

以开关电源中常用的开关器件MOSFET为例来分析(对于IGBT也可以适用)，MOSFET开关管是沟道型相当于一个水闸，水闸越宽即沟道越宽导通电阻越小，但是闸门越宽开关的时间越长，而开关损耗是和开关时间成正比的。所以这是一个矛盾，不可能用单个开关管做到高速且低导通损耗的开关电路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低开关器件上产生的损耗，提高开关频率的电路，解决现有技术存在的缺憾。

本发明采用如下技术方案实现：

一种缓冲开关电路，其特征在于，该电路包括通过导线相连的缓冲模块、开关模块、整流模块，其中：

所述缓冲模块通过一饱和电感缓冲所述开关模块的开通脉冲上升沿，通过一高速开关高导通电阻的MOS管缓冲所述开关模块的关断脉冲下降沿；

所述开关模块通过一低速开关低导通电阻的MOS管实现电路通路的闭合与断开；

所述整流模块用于将输出电压进行整形。

进一步地，还包括与整流模块相连的整流保护模块，所述整流保护模块用于防止所述整流模块被反向击穿。

进一步地，所述开关模块包括第一MOS管和第一电感，所述缓冲模块包括第二电感和第二MOS管，所述整流滤波模块包括第一整流二极管、第二整流二极管、第三整流二极管，其中：

所述第一电感一端连接在输入端，另一端与第二电感相连，所述第二电感与第一MOS管的漏极相连，所述第二MOS管的漏极连接在第一电感和所述第一整流二极管之间，所述第二整流二极管和第三整流二极管同向串联后，其正极连接在所述第二电感和所述第一MOS管的漏极之间，其负极与第一整流二极管的负极相连后再与一用于滤除负载两端输出电压杂波的滤波电容相连，所述第一、二MOS管的源极和所述滤波电容、所述负载等电势连接。

进一步地，所述第一电感为功率电感。

进一步地，所述第一MOS管的型号是FDB8832，所述第二MOS管的型号是IPD135N03L。

进一步地，还包括第五电感和第三MOS管，所述第五电感一端与所述第二电感相连，另一端连接在第三MOS管的漏极上，所述第三MOS管与第一、二MOS管、滤波电容和负载等电势连接。

进一步地，所述整流保护模块包括第三电感、第四也感、限流电阻，所述第三电感通过励磁电源供电并与所述整流模块相连，所述限流电阻一端与第三电感相连，另一端与所述第四电感串联，所述第四电感与第一、三MOS管的源极、和所述滤波电容、所述负载等电势连接。

进一步地，所述第三电感为饱和电感，所述第四电感为恒流源电感。

本发明具备的有益技术效果是：

在现有技术开关电路的基础上增加缓冲模块，使得开关管做高速且低导通损耗；整流保护模块能够防止整流二极管被反向击穿，保证开关电路正常工作。

附图说明

图1是开关电源能量转换器升压斩波(Boost)的拓扑结构图。

图2是开关电源能量转换器降压斩波(Buck)的拓扑结构图。

图3是开关电源的功率转换原理框图。

图4是MOSFET的等效电路图。

图5是本发明缓冲开关电路第一实施例的电路原理图。

图6是本发明缓冲开关电路第二实施例的电路原理图。

图7是本发明缓冲开关电路第三实施例的电路原理图。

图8是本发明开关周期状态分析饱和电感的磁滞回线图。

图9是本发明缓冲开关电路饱和变压器波形分析图。

图10是第一MOS管Q1的开通波形图。

图11是第二MOS管Q2的开通波形图。

图12是漏极电容震荡引起的Q1电流变化图。