[发明专利]一种大电流电源转换电路

说明书

本发明公开了一种大电流电源转换电路，属于开关电源、DC‑DC变换器以及保护电路领域，解决了现有技术中的主控制驱动电路结构复杂，成本较高的问题；其包括主功率电路单元、预充电电路单元、开关管驱动控制电路单元和整流管驱动控制电路单元；电阻分压及稳压管过压导通特性采集输出电压，通过三极管组合方式控制主功率开关管的导通和截止状态，实现输出电压的稳定调节；电压基准源配合三级管实现对输出电压的精确采集，并根据输出电压大小控制主功率电路单元中整流功率MOS管的导通和截止，实现大电流输出状态，采集电压精度高；通过稳压管降低三极管基级电压，控制三极管工作于线性区，实现对主功率开关MOS管的栅极驱动电平调节。

技术领域

本发明涉及开关电源、DC-DC变换器以及保护电路领域，特别是低成本大电流电子应用场合，具体是涉及一种大电流电源转换电路。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电源转换电路在各个领域得到了广泛的应用，开关电源更是逐步取代了线性电源，成为主流电源。目前开关电源转换电路以PWM主控芯片为主，通过采集输出电压大小，驱动控制主功率电路单元开关管，主控芯片调节驱动占空比大小以保证输出电压稳定。但在电动汽车和其他大批量低成本工业设备上，对成本要求较高，常用的主控制芯片及其辅助电路价格昂贵，很难把电源变换电路产品价格降到更低，并且在输出功率较大，大电流应用场合，输出二极管整流功耗大，发热高，难以满足高可靠特性要求，采用同步整流方案时其驱动芯片和驱动变压器等驱动相关电路方案复杂，涉及器件多，成本高，可靠性低，因此常规电源变换电路难以更好满足批量大、低成本、大电流、高可靠性的综合特性要求。

现有电源变换电路以PWM主控芯片为主，搭配辅助功能电路，电路结构复杂，占用空间大，并且成本较高，难以满足电子设备批量大，低成本，高可靠的应用场合要求，并且功率较大，大电流输出时，主功率管关断期间，采用二极管续流导通压降大则导通损耗大，功率二极管发热严重，如果采用功率MOS管续流，常用的驱动芯片或驱动变压器及其辅助电路结构复杂、成本高，难以满足电子设备批量大，低成本，高可靠的应用场合要求，所以急需同时解决这两个问题。

为此，本专利设计一种大电流电源转换电路，不仅解决常用开关电源变换器采用PWM主控制芯片价格高、辅助电路复杂的问题，并且为了降低电路损耗，提高效率，提出一种同步整流控制电路设计方法，确保电源变换电路适用于大电流输出应有场合，降低功率器件发热，提高变换电路效率，确保大电流变换电路长时可靠稳定的工作。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大电流降压变换电路以及其设计方法，用于解决现有技术中的主控制驱动电路结构复杂，成本较高，实现一种可靠、低成本的电压转换电路，以解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大电流电源转换电路，其包括主功率电路单元、预充电电路单元、开关管驱动控制电路单元和整流管驱动控制电路单元。

主功率电路单元作为功率传递电路，通过对主功率电路单元功率器件开关斩波的作用，将输入母线电压变换为输出目标电压，开关管驱动控制电路单元通过一种简单有效的控制方式采集输出电压，控制主开关管的通断实现电能转换的过程；当开关管截止状态时，通过整流管续流为输出提供能量，保证输出电压的稳定性，为确保大电流输出时整流管功耗低，整流管采用功率MOS管，通过设计一种简洁可靠的整流管驱动电路，实现整流功率MOS管的开关特性，以达到在开关管关断期间为输出提供续流通路。为确保大电流电压变换电路上电时的初始电能输出能力，通过设计预充电电路单元实现功率开关管初始状态的导通。

主功率电路单元和开关管驱动控制电路单元包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7及电阻R8，电感L1、电感L2，功率三级管VT1、功率三级管VT3、功率三级管VT4、MOS管VT2，电容C1、电容C2和稳压管DZ1。