[发明专利]降压式直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种降压式直流变换器。

背景技术

随着电子技术的发展，电压转换电路中功率开关管的功率转换频率越来越高，对于用功率开关管进行电路开关的场合，开关损耗一般都非常大，而且会产生强烈的电磁干扰。

现有的非隔离降压电路如图1所示，在图1中，器件处于硬开关状态，在开关导通或关断的瞬间，开关两端的电压瞬间发生很大的变化，导致了电磁干扰严重，开关损耗也较大，影响了电源转换效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种降压式直流变换器，以实现非隔离电压转换电路中功率器件工作于软开关状态下，减小了开关损耗，提高了电压转换效率，减小了电磁干扰。

第一方面，本发明实施例提供了一种降压式直流变换器，所述降压式直流变换器包括：第一开关管、第二开关管、第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电感、第二电感；

所述第一开关管的第一端与输入电源的正极、所述第二二极管的负极相连接，所述第一开关管的第二端与所述第二二极管的正极、所述第二开关管的第一端、所述第三二极管的负极、所述第一电容的第一端相连接；

所述第二开关管的第二端与所述第三二极管的正极、所述第一电感的第一端、所述第二电容的第一端相连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第二端、所述第一二极管的负极相连接；

所述第一二极管的正极通过第二电容与输入电源的负极、所述第二电容的第二端相连接；

其中，所述第一开关管的驱动信号和所述第二开关管的驱动信号为互补信号，并且所述第一开关管的驱动信号和第二开关管的驱动信号之间存在死区；

当所述第一开关管导通时，所述输入电源为所述第一电感和所述第一电容充电；当所述第一开关管关断、所述第二开关管也关断时，所述第一电感通过所述第三二极管续流，并对所述第一电容充电；当所述第二开关管导通时，由于与所述第二开关管并联的所述第三二极管处于导通状态，因此所述第二开关管的导通实现了零电压开关，随着所述第二开关管保持导通状态，所述第一电感、所述第一电容通过所述第二开关管、所述第一二极管对所述第二电容放电，实现电压输出；当所述第二开关管关断时，所述第二电感通过所述第二二极管续流，并对所述第二电容放电，实现电压输出；当所述第一开关管导通时，由于与所述第一开关管并联的所述第二二极管处于导通状态，因此所述第一开关管的导通实现了零电压开关。

根据第一方面，在第一种可能的实现方式中，当所述输入电源同步整流时，所述电路还包括整流开关管，并且所述整流开关管与所述第二开关管同相驱动。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述输入电源同步整流具体为：所述第一二极管替换为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET，并且所述替换后的MOSFET在电流方向与体二极管方向一致时导通。

根据第一方面或者第一方面的第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述第一开关管和所述第二开关管为金属-氧化层-半导体-场效晶体管MOSFET；或者，所述第一开关管和所述第二开关管为绝缘栅双极型晶体管IGBT；或者，所述第一开关管和所述第二开关管为双极结型晶体管BJT。

根据第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述第一二极管、所述第二二极管和所述第三二极管为独立的半导体二极管，或者为MOSFET器件的寄生二极管。

根据第一方面或者第一方面的第一种、第二种、第三种、第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述降压式直流变换器还包括第三电容；所述第三电容的第一端与输入电源的正极相连接，所述第三电容的第二端与所述第二电容的第一端相连接；所述第三电容为滤波电容，用于对所述输入电源的电压和输出的电源电压实现滤波功能。

本发明实施例提供的降压式直流变换器中，当第一开关管导通时，输入电源为第一电感和第一电容充电；当第一开关管关断、第二开关管也关断时，第一电感通过第三二极管续流，并对第一电容充电；当第二开关管导通时，第二开关管的导通实现了零电压开关，随着第二开关管保持导通状态，第一电感、第一电容通过第二开关管、第一二极管对第二电容放电，实现电压输出；当第二开关管关断时，第二电感通过第二二极管续流，并对第二电容放电，实现电压输出；当第一开关管导通时，第一开关管的导通实现了零电压开关。由此本发明实施例中的开关管工作于零电压开关状态，减少了开关损耗，减小了电磁干扰，提高了电压转换效率，而且两个开关管的驱动信号为互补信号，因此驱动简单化。