專(zhuān)利名稱(chēng)：一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)dc－dc變換的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電壓變換電路技術(shù)，特別涉及一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
直流(DC，Direct current)電壓變換電路也稱(chēng)為直流斬波器，它是將直流電壓變換為另一固定電壓或大小可調(diào)的直流電壓的電路，廣泛地應(yīng)用于可控直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制和焊接電源等領(lǐng)域。在高頻開(kāi)關(guān)領(lǐng)域中，采用高頻DC-DC變換器，將輸入電壓經(jīng)以半導(dǎo)體功率器件作為開(kāi)關(guān)的主電路轉(zhuǎn)變成另一形態(tài)輸出，轉(zhuǎn)換時(shí)采用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并具有保護(hù)環(huán)節(jié)，從而獲得用戶所需的各種電壓電流輸出。
圖1為現(xiàn)有隔離高頻開(kāi)關(guān)系統(tǒng)全橋隔離變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該系統(tǒng)包括變壓器初級(jí)側(cè)電路11、變壓器13、變壓器次級(jí)側(cè)電路14及脈寬調(diào)制(PWM，Pulse Width Modulation)控制器12。
變壓器初級(jí)側(cè)電路11，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器13，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路11和變壓器次級(jí)側(cè)電路14及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓；變壓器次級(jí)側(cè)電路14，用于將變壓器輸出電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓；PWM控制器12，用于控制變壓器初級(jí)側(cè)電路11，接收反饋的電壓電流等信號(hào)，根據(jù)反饋的電壓電流等信號(hào)輸出PWM控制信號(hào)控制變壓器初級(jí)側(cè)電路11，對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
圖2為基于圖1的系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，該系統(tǒng)包括變壓器初級(jí)側(cè)電路11、PWM控制器12、變壓器13及變壓器次級(jí)側(cè)電路14。其中，變壓器初級(jí)側(cè)電路11，包括金屬互補(bǔ)氧化物半導(dǎo)體管(MOS，Metal-Oxide Semiconductor)Q1、Q2、Q3及Q4；PWM控制器12，用于接收反饋的電壓電流等信號(hào)，根據(jù)反饋的電壓電流等信號(hào)輸出占空比可調(diào)的PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3、Q4柵極，控制其導(dǎo)通截止，對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)；變壓器13，為隔離主變壓器，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路11和變壓器次級(jí)側(cè)電路14；變壓器次級(jí)側(cè)電路14，包括MOS管Q5和Q6、輸出儲(chǔ)能濾波電感L1和L2以及輸出儲(chǔ)能濾波電容C；MOS管Q1、Q2、Q3、Q4組成全橋變換變壓器初級(jí)側(cè)電路11的兩個(gè)橋臂，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，PWM控制器12輸出PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3、Q4柵極，控制其導(dǎo)通截止。變壓器13為隔離主變壓器；MOS管Q5、Q6為變壓器次級(jí)側(cè)電路裝置14的同步整流MOS管，MOS管Q5、Q6可以通過(guò)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制，也可以通過(guò)其他電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制。MOS管Q5、Q6、電感L1、L2、電容C構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)電路裝置14的倍流整流電路，其工作原理簡(jiǎn)述如下當(dāng)變壓器13與電感L1相連端為高電平時(shí)，MOS管Q5導(dǎo)通，變壓器13輸出的交流電壓經(jīng)電感L1和電容C儲(chǔ)能濾波。當(dāng)MOS管Q5導(dǎo)通時(shí)，電流is＝il1，電流流過(guò)電感L1，電流線性增加，負(fù)載流過(guò)電流Io，負(fù)載兩端輸出電壓Vo。當(dāng)is＞Io時(shí)，電容C處于充電狀態(tài)。
在MOS管Q5導(dǎo)通時(shí)，MOS管Q6截止，由于電感L2中的磁場(chǎng)將改變電感L2兩端的電壓極性，以維持其電流il2連續(xù)，這時(shí)，MOS管Q5、電容C及電感L2構(gòu)成續(xù)流環(huán)路，當(dāng)il1＜Io時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，維持負(fù)載電流Io、電壓Vo不變。
反之，當(dāng)變壓器13與電感L2兩相連端為高電平時(shí)，MOS管Q6導(dǎo)通，其工作原理與MOS管Q5導(dǎo)通時(shí)相類(lèi)似，這里不再贅述。
由上可見(jiàn)，負(fù)載輸出電壓Vo調(diào)節(jié)是通過(guò)PWM控制器輸出的占空比可調(diào)的PWM控制信號(hào)控制MOS管Q1、Q2、Q3、Q4的導(dǎo)通和截止時(shí)間來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在現(xiàn)有技術(shù)中，PWM控制器控制變壓器初級(jí)側(cè)電路的MOS管，輸出電壓電流等信號(hào)往往需要通過(guò)隔離光藕等隔離器件反饋至PWM控制器，再由PWM控制器輸出變壓器初級(jí)側(cè)的PWM控制信號(hào)對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
但當(dāng)前有些隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換電源，由于用戶特殊需求，需要輸出的電壓調(diào)節(jié)范圍寬(如有些功放電源要求輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為16.8V～30.8V)，而且要求調(diào)節(jié)響應(yīng)很快。依照現(xiàn)有技術(shù)方案，負(fù)載輸出電壓的調(diào)整是通過(guò)PWM控制器輸出的占空比可調(diào)PWM控制信號(hào)控制隔離變壓器初級(jí)側(cè)MOS管的導(dǎo)通和截止時(shí)間來(lái)調(diào)整，當(dāng)輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍較寬時(shí)，PWM控制器輸出的占空比可調(diào)PWM控制信號(hào)的占空比變化將很大，這樣容易使變壓器工作磁感應(yīng)強(qiáng)度超過(guò)變壓器飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度而導(dǎo)致變壓器磁飽和風(fēng)險(xiǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中造成隔離變壓器嘯叫等問(wèn)題，同時(shí)由于連接到變壓器初級(jí)側(cè)的電壓反饋隔離光藕等隔離器件反饋電壓信號(hào)引起的延時(shí)，因此實(shí)際應(yīng)用中，進(jìn)行電路輸出寬范圍電壓調(diào)節(jié)時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)很低。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的主要目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)，提高輸出電壓寬范圍調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的速度。
本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法，改善輸出電壓寬范圍調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度低的現(xiàn)象。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括變壓器初級(jí)側(cè)電路、變壓器，所述變壓器初級(jí)側(cè)電路將要變換的方波電壓輸出給變壓器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括脈寬調(diào)制PWM控制器及變壓器次級(jí)側(cè)電路，其中，
變壓器次級(jí)側(cè)電路，包含BUCK變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；PWM控制器，用于輸出PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)電路，接收變壓器次級(jí)側(cè)電路負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法，該方法包括變壓器初級(jí)側(cè)電路在PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制下，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，經(jīng)變壓器輸出方波電壓給變壓器次級(jí)側(cè)電路；變壓器次級(jí)側(cè)電路按照PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，對(duì)變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋至PWM控制器。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法及系統(tǒng)，通過(guò)PWM控制器對(duì)變壓器次級(jí)側(cè)MOS管柵極輸出PWM控制信號(hào)進(jìn)行控制，從而避免了從變壓器次級(jí)側(cè)與變壓器初級(jí)側(cè)之間的電壓反饋隔離光藕等隔離器件反饋電壓信號(hào)引起的延時(shí)，利用非隔離BUCK變換電路自身具有的高動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，從而提高了整個(gè)電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度。同時(shí)，通過(guò)與變壓器次級(jí)側(cè)直接相耦合的具有BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的BUCK變換電路調(diào)整，直接對(duì)變壓器輸出方波電壓斬波，獲得負(fù)載需要的寬范圍輸出電壓，避免了變壓器工作磁感應(yīng)強(qiáng)度可能超過(guò)變壓器飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度而導(dǎo)致的變壓器磁飽和風(fēng)險(xiǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能造成的隔離變壓器嘯叫等問(wèn)題。


圖1為現(xiàn)有隔離高頻開(kāi)關(guān)系統(tǒng)全橋隔離變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為基于圖1的系統(tǒng)一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例一變壓器次級(jí)側(cè)MOS管工作時(shí)序示意圖。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例一在T1時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例一在T2時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例一在T3時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例一在T4時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例一在T5時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例一在T6時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例二實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例二在T2時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖14為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)另一結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15為本發(fā)明實(shí)施例三實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖16為本發(fā)明實(shí)施例四實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖17為本發(fā)明實(shí)施例五實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖18為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。
圖19為本發(fā)明實(shí)施例六實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。
圖20為本發(fā)明實(shí)施例七實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明是通過(guò)PWM控制器控制變壓器次級(jí)側(cè)電路，根據(jù)接收的負(fù)載的輸出信號(hào)對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用非隔離降壓(BUCK)變換電路自身具有的高動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，提高了整個(gè)電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度。同時(shí)，PWM控制器輸出占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，控制變壓器初級(jí)側(cè)電路的通斷時(shí)間，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，避免了變壓器工作磁感應(yīng)強(qiáng)度可能超過(guò)變壓器飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度而導(dǎo)致的變壓器磁飽和風(fēng)險(xiǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中可能造成的隔離變壓器嘯叫等問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)。
圖3為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖3，包括變壓器初級(jí)側(cè)電路31、變壓器33、變壓器次級(jí)側(cè)電路34及PWM控制器32。
變壓器初級(jí)側(cè)電路31，用于接收PWM控制器32輸出的PWM控制信號(hào)，根據(jù)該P(yáng)WM控制信號(hào)對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器33，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路31和變壓器次級(jí)側(cè)電路34及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓；變壓器次級(jí)側(cè)電路34，包含BUCK變換電路，用于接收PWM控制器32輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32；PWM控制器32，用于輸出PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)電路31和次級(jí)側(cè)電路34，接收變壓器次級(jí)側(cè)電路34負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
基于圖3，下面舉兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)在實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)中使用本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例一圖4為本發(fā)明實(shí)施例一實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖4，該系統(tǒng)包含變壓器初級(jí)側(cè)電路31、PWM控制器32、變壓器33及變壓器次級(jí)側(cè)電路34。其中，變壓器初級(jí)側(cè)電路31，包括MOS管Q1、Q2、Q3及Q4，MOS管Q1源極與MOS管Q3漏極及變壓器輸入電壓一端相連，MOS管Q2源極與MOS管Q4漏極及變壓器輸入電壓另一端相連；MOS管Q1、Q2的漏極接輸入電壓一端，MOS管Q3、Q4的源極接輸入電壓另一端，MOS管Q1、Q3及Q2、Q4分別組成隔離DC-DC變換變壓器初級(jí)側(cè)全橋的兩個(gè)橋臂，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；實(shí)際應(yīng)用中，變壓器初級(jí)側(cè)電路31的MOS管也可以是三極管，還可以是雙極型晶體管(BJT，Bipolar Junction Transistor)。
變壓器次級(jí)側(cè)電路34，包括MOS管Q5、OS管Q6、MOS管Q7、第四MOS管Q8、電感L1和電感L2以及電容C，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1、電容C構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)具有兩相BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的變換電路拓?fù)渲械囊幌郆UCK變換電路，即上半周期BUCK變換電路，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2、電容C構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)具有兩相BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的變換電路拓?fù)渲辛硪幌郆UCK變換電路，即下半周期BUCK變換電路，將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32，可以直接將輸出的電壓信號(hào)反饋給PWM控制器32，也可以將負(fù)載輸出的電流信號(hào)反饋給PWM控制器32；變壓器次級(jí)側(cè)電路34電路結(jié)構(gòu)連接關(guān)系如下MOS管(Q5)與Q6串聯(lián)，MOS管Q5的漏極與變壓器的輸出端相連，源極與MOS管Q6的漏極及電感L1的第一端相連，柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；電感L1的第二端與電感L2的第二端、電容C的第一端及負(fù)載輸出端相連；MOS管Q6的柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；電容C的第二端與MOS管Q6的源極及和MOS管Q8的源極相連；MOS管Q7與MOS管Q8串聯(lián)，MOS管Q7的漏極與變壓器的第二輸出端相連，源極與MOS管Q8的漏極及電感L2的第一端相連，柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；MOS管Q8的柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)。
MOS管Q5～MOS管Q8的柵極由PWM控制器32輸出的占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)控制，控制其導(dǎo)通和截止時(shí)間。
PWM控制器32，用于輸出占空比固定約為50％或變化可調(diào)的一路PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3及Q4柵極，控制MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的導(dǎo)通和截止；同時(shí)，根據(jù)接收的負(fù)載輸出信號(hào)輸出占空比變化可調(diào)的另一路PWM控制信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，驅(qū)動(dòng)MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7及MOS管Q8的柵極，控制MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7及MOS管Q8的導(dǎo)通和截止；變壓器33，為隔離主變壓器，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路31和變壓器次級(jí)側(cè)電路34及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓輸出。
圖5為本發(fā)明實(shí)施例一變壓器次級(jí)側(cè)MOS管工作時(shí)序示意圖。參見(jiàn)圖5，該時(shí)序示意圖由變壓器次級(jí)側(cè)正半周期輸出時(shí)序和變壓器次級(jí)側(cè)負(fù)半周期輸出時(shí)序組成，正負(fù)半周期輸出時(shí)序信號(hào)相反。在T1時(shí)段，系統(tǒng)工作在正半周期，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1、電容C工作在BUCK變換狀態(tài)，MOS管Q7、MOS管Q8同時(shí)導(dǎo)通；而在T4時(shí)段，系統(tǒng)工作在負(fù)半周期，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2、電容C工作在BUCK變換狀態(tài)，MOS管Q5、MOS管Q6同時(shí)導(dǎo)通。
下面分別對(duì)實(shí)施例一工作的各個(gè)時(shí)序進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖6為本發(fā)明實(shí)施例一在T1時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，在T1時(shí)段，系統(tǒng)工作在正半周期，即上半周期，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1工作在BUCK變換狀態(tài)，MOS管Q7、MOS管Q8由于柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是高電平信號(hào)而同時(shí)導(dǎo)通，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1構(gòu)成傳統(tǒng)的BUCK變換電路，此BUCK變換電路直接對(duì)變壓器輸出的方波電平斬波獲得輸出電壓VO。
圖7為本發(fā)明實(shí)施例一在T2時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，T2時(shí)間段內(nèi)，MOS管Q5的柵極驅(qū)動(dòng)輸出為高電平，與MOS管Q5相連的變壓器的第一輸出端輸出為高電平，與MOS管Q6相連的變壓器的第二輸出端輸出為低電平，MOS管Q5導(dǎo)通，MOS管Q6截止；變壓器33輸出的方波電壓經(jīng)電感L1和電容C儲(chǔ)能濾波，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q5、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路1，同時(shí)，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路2。
當(dāng)MOS管Q5導(dǎo)通時(shí)，電流is＝il1，電流流過(guò)電感L1，電流線性增加，負(fù)載流過(guò)電流Io，負(fù)載兩端輸出電壓Vo。與負(fù)載相連的電感L1的第二端，電壓為輸出電壓Vo，與MOS管Q5的源極相連的第一端，電壓為Vs，電感L1兩端電壓差為(Vs-Vo)。
在MOS管Q5導(dǎo)通的同時(shí)，MOS管Q6截止，由于MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成的續(xù)流電流環(huán)路2，在il1+il2＜Io時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，反之，電容C處于充電狀態(tài)，維持負(fù)載電壓Vo、電流Io不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32。
圖8為本發(fā)明實(shí)施例一在T3時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，在T3時(shí)段內(nèi)，與MOS管Q5相連的變壓器的第一輸出端輸出為低電平，MOS管Q5截止，與MOS管Q6相連的變壓器的第二輸出端輸出為高電平，MOS管Q6導(dǎo)通；MOS管Q7、MOS管Q8由于柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)還是高電平信號(hào)而導(dǎo)通，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路1，同時(shí)，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路2。
由于電感L1中的磁場(chǎng)將改變電感L1兩端的電壓極性，以維持其電流il1連續(xù)，此時(shí)，電感L1的第二端，電壓為輸出電壓Vo，與MOS管Q5源極相連的第一端，電壓為零，MOS管Q6、電容C及電感L1構(gòu)成續(xù)流環(huán)路。
同時(shí)，MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載仍然構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路2，在il1+il2＜Io時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，反之，電容C處于充電狀態(tài)，維持負(fù)載輸出電壓Vo、電流Io不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32。
圖9為本發(fā)明實(shí)施例一在T4時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，在T4時(shí)段，系統(tǒng)工作在負(fù)半周期，即下半周期，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2工作在BUCK變換狀態(tài)，MOS管Q5、MOS管Q6由于柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)都是高電平信號(hào)而同時(shí)導(dǎo)通，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2構(gòu)成傳統(tǒng)的BUCK變換電路，該BUCK變換電路直接對(duì)變壓器輸出的方波電平斬波獲得輸出電壓VO。
在T4時(shí)段內(nèi)，又可以進(jìn)一步分為T(mén)5時(shí)段和T6時(shí)段。
圖10為本發(fā)明實(shí)施例一在T5時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，與MOS管Q7的漏極相連的變壓器的第一輸出端輸出為高電平，MOS管Q7導(dǎo)通，MOS管Q8截止。變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q5、MOS管Q6、電容C、電感L2、MOS管Q7及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路1，同時(shí)，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路2。其工作原理與T2時(shí)段內(nèi)相類(lèi)似，在此不再贅述。
圖11為本發(fā)明實(shí)施例一在T6時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示，與MOS管Q7的漏極相連的變壓器的第一輸出端輸出為低電平，MOS管Q7截止，與MOS管Q8的源極相連的變壓器的第二輸出端輸出為高電平，MOS管Q8導(dǎo)通；MOS管Q5、MOS管Q6由于柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)還是高電平信號(hào)而導(dǎo)通，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路1，同時(shí)，變壓器33次級(jí)側(cè)繞組MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路2。其工作原理與T3時(shí)段內(nèi)相類(lèi)似。
實(shí)際應(yīng)用中，PWM控制器輸出兩路PWM控制信號(hào)，一路為占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，用于控制變壓器初級(jí)側(cè)電路的MOS管Q1～Q4柵極，控制MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的導(dǎo)通和截止；另一路為根據(jù)負(fù)載的輸出信號(hào)輸出變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，用于控制變壓器次級(jí)側(cè)電路的MOS管Q5～MOS管Q8的柵極，控制MOS管Q5～MOS管Q8的導(dǎo)通和截止，PWM控制器根據(jù)接收的負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)控制變壓器次級(jí)側(cè)電路的變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。所述的兩路PWM控制信號(hào)可以由PWM控制器內(nèi)部同一硬件電路產(chǎn)生或內(nèi)部硬件電路結(jié)合軟件產(chǎn)生，也可以分別由內(nèi)部獨(dú)立的硬件電路產(chǎn)生或內(nèi)部硬件電路結(jié)合軟件產(chǎn)生。
PWM控制器輸出的占空比固定的PWM控制信號(hào)可以由內(nèi)部硬件電路產(chǎn)生或內(nèi)部硬件電路結(jié)合軟件產(chǎn)生。
PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，可以直接與MOS管相連驅(qū)動(dòng)MOS管，也可以通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)變壓器轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)MOS管，還可以經(jīng)驅(qū)動(dòng)集成芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)MOS管。
實(shí)際應(yīng)用中，也可能在電感L1、電感L2與電容C之間串接電阻進(jìn)行電流檢測(cè)。
由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明負(fù)載輸出的反饋電壓不再需要通過(guò)電壓反饋隔離光藕等隔離器件，直接輸出至PWM控制器，由PWM控制器控制變壓器次級(jí)側(cè)MOS管的占空比來(lái)對(duì)輸出電壓進(jìn)行寬范圍調(diào)節(jié)；利用非隔離BUCK變換電路自身具有的高動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)能力，提高了輸出電壓寬范圍調(diào)節(jié)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的速度。同時(shí)，PWM控制器通過(guò)輸出占空比固定的PWM控制信號(hào)控制變壓器初級(jí)側(cè)MOS管的固定的通斷時(shí)間，可以保證輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)范圍較寬時(shí)，變壓器工作磁感應(yīng)強(qiáng)度不會(huì)超過(guò)變壓器飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而避免變壓器磁飽和風(fēng)險(xiǎn)，以及隔離變壓器嘯叫等問(wèn)題。
實(shí)施例二在實(shí)施例一中，具有兩相BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的變換電路拓?fù)潆娐分?，兩相BUCK變換電路構(gòu)成單輸出電壓變換電路。也可以將兩相BUCK變換電路中的每一相BUCK變換電路獨(dú)立輸出，構(gòu)成雙輸出電壓變換電路。
圖12為本發(fā)明實(shí)施例二實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖12，該系統(tǒng)包含變壓器初級(jí)側(cè)電路31、PWM控制器32、變壓器33及變壓器次級(jí)側(cè)電路34。其中，變壓器初級(jí)側(cè)電路31，包括MOS管Q1、Q2、Q3及Q4，組成隔離DC-DC變換變壓器初級(jí)側(cè)全橋的兩個(gè)橋臂，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器次級(jí)側(cè)電路34，包括MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8、電感L1和電感L2以及電容C和電容C2，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1、電容C構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)具有BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的一相BUCK變換電路，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2、電容C2構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)具有BUCK變換與同步整流復(fù)合功能的另一相獨(dú)立的BUCK變換電路，將變壓器輸出電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32；PWM控制器32，用于輸出占空比固定約為50％或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3及Q4柵極，控制MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的導(dǎo)通和截止；同時(shí)，根據(jù)負(fù)載的輸出信號(hào)輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7及MOS管Q8的柵極，控制MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7及MOS管Q8的導(dǎo)通和截止，接收負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；變壓器33，為隔離主變壓器，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路31和變壓器次級(jí)側(cè)電路34及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓輸出。
參見(jiàn)圖5，在T1時(shí)段，系統(tǒng)工作在上半周期，MOS管Q7、MOS管Q8同時(shí)導(dǎo)通，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L1、電容C構(gòu)成上半周期BUCK變換電路，直接對(duì)變壓器輸出的方波電平斬波獲得輸出電壓Vo1；MOS管Q8、電感L2、電容C2構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路，維持輸出電壓Vo2不變；而在T4時(shí)段，系統(tǒng)工作在下半周期，MOS管Q5、MOS管Q6同時(shí)導(dǎo)通，MOS管Q7、MOS管Q8、電感L2、電容C2構(gòu)成下半周期BUCK變換電路，直接對(duì)變壓器輸出的方波電平斬波獲得輸出電壓Vo2；MOS管Q6、電感L1、電容C構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路，維持輸出電壓Vo1不變。
在T1時(shí)段內(nèi)，又可以進(jìn)一步分為T(mén)2時(shí)段和T3時(shí)段；在T4時(shí)段內(nèi)，又可以進(jìn)一步分為T(mén)5時(shí)段和T6時(shí)段。
圖13為本發(fā)明實(shí)施例二在T2時(shí)段內(nèi)的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖130 所示，T2時(shí)段內(nèi)，MOS管Q5、MOS管Q7、MOS管Q8導(dǎo)通，電流is＝il1，電流流過(guò)電感L1，電流線性增加，負(fù)載流過(guò)電流Io1，負(fù)載兩端輸出電壓Vo1。與負(fù)載相連的電感L1的第二端，電壓為輸出電壓Vo，與MOS管Q5源極相連的的第一端，電壓為變壓器輸出電壓Vs，電感L1兩端電壓差為(Vs-Vo)，在il1＜Io時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，反之，電容C處于充電狀態(tài)，維持負(fù)載電壓Vo1、電流Io1不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32。
MOS管Q8、電感L2、電容C2及負(fù)載構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路2，在il2＜Io2時(shí)，電容C2處于放電狀態(tài)，反之，電容C2處于充電狀態(tài)，維持負(fù)載電壓Vo2、電流Io2不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32。
在T3、T5、T6時(shí)段內(nèi)，圖12所示的等效電路結(jié)構(gòu)示意圖分別與圖8、圖10、圖11相似，其工作原理與上述T2時(shí)段內(nèi)相類(lèi)似，在此不再贅述。
實(shí)際應(yīng)用中，控制MOS管Q1～Q4柵極的PWM控制信號(hào)及控制MOS管Q5～MOS管Q8的柵極的PWM控制信號(hào)可以由同一PWM控制器控制輸出，也可以由兩個(gè)PWM控制器控制輸出，當(dāng)為兩個(gè)PWM控制器時(shí)，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)電路的PWM控制器控制變壓器初級(jí)側(cè)電路，輸出占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3及Q4柵極，控制MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的導(dǎo)通和截止；驅(qū)動(dòng)變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制器控制變壓器次級(jí)側(cè)電路，根據(jù)反饋信號(hào)輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOS管Q5～MOS管Q8的柵極，控制MOS管Q5～MOS管Q8的導(dǎo)通和截止，接收負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
實(shí)際應(yīng)用中，圖3所示的變壓器次級(jí)側(cè)電路還可以包括中間電壓變換電路及后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，中間電壓變換電路將變壓器輸出電壓轉(zhuǎn)換成合適的中間電壓，利用后級(jí)非隔離DC-DC變換電路的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，改善電路的輸出電壓電流動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)。
圖14為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)另一結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖14，包括變壓器初級(jí)側(cè)電路31、變壓器33、中間電壓變換電路、PWM控制器32及后級(jí)非隔離DC-DC變換電路。
變壓器初級(jí)側(cè)電路31，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器33，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路31和中間電壓變換電路及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓輸出；中間電壓變換電路，用于接收變壓器33輸出的方波電壓，進(jìn)行倍流整流或倍壓整流，轉(zhuǎn)換成合適的中間電壓，輸出給后級(jí)非隔離DC-DC變換電路；PWM控制器32，輸出PWM控制信號(hào)給后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，驅(qū)動(dòng)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，接收后級(jí)非隔離DC-DC變換電路負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，用于接收PWM控制器32輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)對(duì)中間電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將輸出信號(hào)反饋到PWM控制器32，改善電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)。
基于圖14，下面再舉三個(gè)實(shí)施例，對(duì)在實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)中使用本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例三圖15為本發(fā)明實(shí)施例三實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖15，包括變壓器初級(jí)側(cè)電路31、變壓器33、中間電壓變換電路、PWM控制器32及后級(jí)非隔離DC-DC變換電路。
變壓器初級(jí)側(cè)電路31，包括MOS管Q1、Q2、Q3及Q4，組成隔離DC-DC變換變壓器初級(jí)側(cè)全橋的兩個(gè)橋臂，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器33，為帶中心抽頭的隔離主變壓器，中心抽頭作為變壓器的第三輸出端；用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路和中間電壓變換電路及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓輸出；PWM控制器32，用于控制變壓器初級(jí)側(cè)電路31MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的通斷時(shí)間，接收輸出反饋電壓，根據(jù)反饋電壓輸出PWM控制信號(hào)控制后級(jí)非隔離DC-DC變換電路MOS管Q5、MOS管Q6的柵極，進(jìn)而控制其通斷時(shí)間，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；中間電壓變換電路，包括變壓器次級(jí)側(cè)電感L1、中間電壓輸出電容C1、整流二極管D1、D2；后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，用于將中間電壓轉(zhuǎn)換成用戶所需的輸出電壓，同時(shí)將輸出電壓反饋到PWM控制器32，改善電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)，包括MOS管Q5、MOS管Q6、電感L2及電容C2。
整流二極管D1正極與變壓器的第一輸出端相連，整流二極管D2正極與變壓器的第二輸出端相連，整流二極管D1、D2的負(fù)極與電感L1的第一端相連，電感L1的第二端與中間電壓輸出電容C1的第一端相連，中間電壓輸出電容C1的第二端與變壓器的第三輸出端相連，用于輸出中間電壓。
由整流二極管D1、D2、電感L1、中間電壓輸出電容C1構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)倍壓整流電路，將變壓器輸出電壓變換成一合適的中間電壓，再通過(guò)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路把中間電壓變換成負(fù)載需要的輸出電壓，并通過(guò)將輸出電壓反饋至PWM控制器32進(jìn)行反饋控制。
實(shí)際應(yīng)用中，變壓器次級(jí)側(cè)整流二極管D1、D2也可以為同步整流MOS管，柵極上的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)可以通過(guò)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制，也可以通過(guò)其他電路產(chǎn)生的控制信號(hào)控制柵極驅(qū)動(dòng)電壓；后級(jí)非隔離DC-DC變換電路也可以是多相BUCK變換電路。
實(shí)施例四圖16為本發(fā)明實(shí)施例三實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖16，包括變壓器初級(jí)側(cè)電路31、變壓器33、中間電壓變換電路、PWM控制器32及后級(jí)非隔離DC-DC變換電路。
變壓器初級(jí)側(cè)電路31，包括MOS管Q1、Q2、Q3及Q4，組成隔離DC-DC變換變壓器初級(jí)側(cè)全橋的兩個(gè)橋臂，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換；變壓器33，用于隔離變壓器初級(jí)側(cè)電路和中間電壓變換電路及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓輸出；中間電壓變換電路，包括變壓器次級(jí)側(cè)電感L1和電感L2及中間電壓輸出電容C1、整流二極管D1、D2；整流管D1的負(fù)極與變壓器的第一輸出端及電感L1的第一端相連，整流管D2的負(fù)極與變壓器的第二輸出端及電感L2的第一端相連，中間電壓輸出電容C1的第二端與整流管D1和整流管D2的正極相連，中間電壓輸出電容C1的第一端與電感L2的第二端及電感L1的第二端相連，用于輸出中間電壓。
整流二極管D1、D2、電感L1、電感L2、中間電壓輸出電容C1構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)倍流整流電路，用于將變壓器輸出電壓轉(zhuǎn)換成合適的中間電壓；PWM控制器32，用于控制變壓器初級(jí)側(cè)電路31MOS管Q1、Q2、Q3及Q4的通斷時(shí)間，接收輸出反饋電壓，根據(jù)反饋電壓輸出PWM控制信號(hào)控制后級(jí)非隔離DC-DC變換電路MOS管Q5、MOS管Q6的柵極，進(jìn)而控制其通斷時(shí)間，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整；后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，用于將中間電壓轉(zhuǎn)換成用戶所需的輸出電壓，同時(shí)將輸出電壓反饋到PWM控制器32，改善電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)，包括MOS管Q5、MOS管Q6、電感L3及電容C2。
壓器初級(jí)側(cè)電路31的MOS管Q1、Q2、Q3、Q4組成全橋變換變壓器初級(jí)側(cè)兩個(gè)橋臂，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，PWM控制器32輸出PWM控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管Q1、Q2、Q3、Q4柵極，控制其導(dǎo)通截止，輸出另一路PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路MOS管Q5、MOS管Q6的柵極，控制其導(dǎo)通截止。整流二極管D1、D2、電感L1、電感L2、中間電壓輸出電容C1構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)倍流整流電路，將輸入電壓變換成合適的中間電壓，其工作原理與前述相似，MOS管Q5、MOS管Q6、電感L3、電容C2構(gòu)成后級(jí)BUCK非隔離DC-DC變換電路，將中間電壓變換成負(fù)載需要的輸出電壓，并通過(guò)將輸出電壓輸出至PWM控制器32進(jìn)行反饋控制，具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)，改善了電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)。
實(shí)際應(yīng)用中，變壓器次級(jí)側(cè)整流二極管D1、D2也可以為同步整流MOS管，后級(jí)非隔離DC-DC變換電路也可以是多相BUCK變換電路。
實(shí)施例五圖17為本發(fā)明實(shí)施例五實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。參見(jiàn)圖17，整流管D1的正極與變壓器的第一輸出端及整流管D2的負(fù)極相連，整流管D1的負(fù)極與整流管D3的負(fù)極及電感L1的第一端相連，整流管D3的正極與變壓器的第二輸出端及整流管D4的負(fù)極相連，中間電壓輸出電容C1的第一端與電感L1的第二端相連，中間電壓輸出電容C1的第二端與整流管D2和整流管D4的正極相連，用于輸出中間電壓。與圖16不同的是，整流二極管D1、D2、D3、D4、電感L1、中間電壓輸出電容C1構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)全橋變換電路，將變壓器輸出電壓變換成一合適的中間電壓，再通過(guò)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路把中間電壓變換成用戶需要的輸出電壓。
實(shí)際應(yīng)用中，后級(jí)非隔離DC-DC變換電路也可以是多相BUCK變換電路。
由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制變壓器次級(jí)側(cè)電路，在隔離DC/DC變換輸出后級(jí)增加一級(jí)非隔離DC-DC變換，通過(guò)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)提高整個(gè)電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)，提高了輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)的速度。
圖18為本發(fā)明實(shí)施例實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。參見(jiàn)圖18，該流程包括步驟181，變壓器初級(jí)側(cè)電路在PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制下，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，經(jīng)變壓器輸出方波電壓給變壓器次級(jí)側(cè)電路；本步驟中，PWM控制器輸出占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，控制變壓器初級(jí)側(cè)電路的通斷時(shí)間，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換成變壓器輸出方波電壓。
步驟182，變壓器次級(jí)側(cè)電路根據(jù)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，對(duì)變壓器輸出的方波電壓直接進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋至PWM控制器。
本步驟中，PWM控制器輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，控制變壓器次級(jí)側(cè)電路的通斷時(shí)間，對(duì)變壓器輸出的方波電壓直接進(jìn)行上半周期和下半周期二相BUCK變換，并將輸出電壓反饋至PWM控制器；或者，PWM控制器輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，控制變壓器次級(jí)側(cè)電路的通斷時(shí)間，中間電壓變換電路將變壓器輸出的方波電壓直接變換為中間電壓；后級(jí)單相BUCK非隔離變換或多相BUCK非隔離變換再將中間電壓變換成負(fù)載需要的輸出電壓，并將輸出電壓反饋至PWM控制器，PWM控制器接收反饋電壓信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
基于圖18，下面舉兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)在實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)中使用本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例六圖19為本發(fā)明實(shí)施例六實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。參見(jiàn)圖19，該流程包括步驟191，MOS管Q5、MOS管Q7、MOS管Q8在PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制下導(dǎo)通，變壓器輸出正半周期電壓信號(hào)，經(jīng)電感與電容濾波及整流，向負(fù)載輸出電壓；本步驟中，MOS管Q5、MOS管Q7、MOS管Q8在PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制下導(dǎo)通，變壓器輸出正半周期電壓信號(hào)，MOS管Q7、MOS管Q8、MOS管Q5、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路，MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，MOS管Q5輸出高電平，流過(guò)電感L1的電流為變壓器次級(jí)側(cè)輸入電流，電流線性增加，續(xù)流電流環(huán)路中電感L2流過(guò)電流，當(dāng)電感L1與電感L2電流和大于負(fù)載電流時(shí)，電容C處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓不變，輸出電壓信號(hào)反饋至PWM控制器，PWM控制器根據(jù)反饋電壓信號(hào)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)。
步驟192，MOS管Q6、MOS管Q7、MOS管Q8的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)為高電平，MOS管Q5為低電平，形成兩條續(xù)流環(huán)路，經(jīng)電感與電容濾波及整流，向負(fù)載輸出電壓；本步驟中，MOS管Q5的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑刂?，MOS管Q6的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖剑瑢?dǎo)通。MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，同時(shí)，MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成另一條續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流經(jīng)電感L1與電感L2的電流和小于負(fù)載電流時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，維持輸出電壓不變，輸出電壓信號(hào)反饋至PWM控制器，PWM控制器根據(jù)反饋電壓信號(hào)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)。
步驟193，MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q7的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)為高電平，MOS管Q8為低電平，形成一條電流環(huán)路及一條續(xù)流環(huán)路，經(jīng)電感與電容濾波及整流，向負(fù)載輸出電壓；本步驟中，MOS管Q5的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)變?yōu)楦唠娖剑瑢?dǎo)通，MOS管Q8的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)從高電平變?yōu)榈碗娖剑刂?。MOS管Q5、MOS管Q6、電容C、電感L2、MOS管Q7及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路，MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流經(jīng)電感L1與電感L2的電流和大于負(fù)載電流時(shí)，電容C處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓不變，輸出電壓信號(hào)反饋至PWM控制器，PWM控制器根據(jù)反饋電壓信號(hào)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)。
步驟194，MOS管Q5、MOS管Q6、MOS管Q8的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)為高電平，MOS管Q7為低電平，形成兩條續(xù)流環(huán)路，經(jīng)電感與電容濾波及整流，向負(fù)載輸出電壓；本步驟中，MOS管Q7的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑刂?，MOS管Q8的柵極驅(qū)動(dòng)PWM控制信號(hào)從低電平變?yōu)楦唠娖?，?dǎo)通。MOS管Q6、電感L1、電容C及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，同時(shí)，MOS管Q8、電感L2、電容C及負(fù)載構(gòu)成另一條續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流經(jīng)電感L1與電感L2的電流和小于負(fù)載電流時(shí)，電容C處于放電狀態(tài)，維持輸出電壓不變，輸出電壓信號(hào)反饋至PWM控制器，PWM控制器根據(jù)反饋電壓信號(hào)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)。
實(shí)際應(yīng)用中，續(xù)流電流環(huán)路和電流環(huán)路也可以進(jìn)行獨(dú)立輸出電壓，當(dāng)進(jìn)行獨(dú)立輸出時(shí)，需要在電感L2用于輸出電壓的一端與MOS管Q8的源極端接入電容C2用于輸出另一相電壓；也可以在電感L1、電感L2與電容C之間串接電阻進(jìn)行進(jìn)一步的電流檢測(cè)。
還可以將變壓器輸出電壓先轉(zhuǎn)換成中間電壓，再利用后級(jí)非隔離DC-DC變換電路將中間電壓變換成用戶需要的輸出電壓。
實(shí)施例七圖20為本發(fā)明實(shí)施例七實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法流程示意圖。參見(jiàn)圖20，該流程包括步驟201，中間電壓變換電路將變壓器輸出電壓變換為中間電壓；本步驟中，變壓器初級(jí)側(cè)電路的輸入電壓經(jīng)全橋變換及變壓器變換后，再經(jīng)變壓器次級(jí)側(cè)電路的整流濾波，將變壓器輸出電壓變換為中間電壓。將變壓器輸出電壓變換為中間電壓的方法，可以是通過(guò)兩個(gè)整流二極管(或者M(jìn)OS管)，兩個(gè)電感，一個(gè)電容構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)倍流整流電路實(shí)現(xiàn)；也可以是由兩個(gè)整流二極管(或者M(jìn)OS管)，一個(gè)電感，一個(gè)電容構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)倍壓整流電路實(shí)現(xiàn)；還可以是由四個(gè)整流二極管(或者M(jìn)OS管)，一個(gè)電感，一個(gè)電容構(gòu)成變壓器次級(jí)側(cè)全橋變換電路實(shí)現(xiàn)。
步驟202，后級(jí)非隔離DC-DC變換電路將中間電壓變換成負(fù)載需要的輸出電壓。
本步驟中，后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，可以是單相BUCK變換電路，也可以是多相BUCK變換電路，輸出電壓再向PWM控制器反饋，PWM控制器根據(jù)反饋電壓信號(hào)調(diào)節(jié)PWM控制信號(hào)，用以控制輸出電壓。
由上述實(shí)施例可見(jiàn)，本發(fā)明通過(guò)中間電壓變換電路輸出中間電壓，對(duì)中間電壓信號(hào)增加后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，通過(guò)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路的高動(dòng)態(tài)響應(yīng)來(lái)提高整個(gè)電路的輸出電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)。
上述實(shí)施例中，MOS管柵極的高電平信號(hào)是指MOS管導(dǎo)通時(shí)所需的電平信號(hào)，變壓器次級(jí)側(cè)輸出的高低電平信號(hào)是指變壓器初級(jí)側(cè)電平信號(hào)經(jīng)變壓器變換獲得的高低電平信號(hào)。
以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括變壓器初級(jí)側(cè)電路、變壓器，所述變壓器初級(jí)側(cè)電路將要變換的方波電壓輸出給變壓器，其特征在于，該系統(tǒng)還包括脈寬調(diào)制PWM控制器及變壓器次級(jí)側(cè)電路，其中，變壓器次級(jí)側(cè)電路，包含BUCK變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；PWM控制器，用于輸出PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)電路，接收變壓器次級(jí)側(cè)電路負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的BUCK變換電路包含上半周期BUCK變換電路和下半周期BUCK變換電路；所述上半周期BUCK變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)對(duì)變壓器輸出的上半周期的方波電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；所述下半周期BUCK變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)對(duì)變壓器輸出的下半周期的方波電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；所述的PWM控制器，輸出PWM控制信號(hào)給上半周期BUCK變換電路及下半周期BUCK變換電路，驅(qū)動(dòng)上半周期BUCK變換電路及下半周期BUCK變換電路，接收上半周期BUCK變換電路及下半周期BUCK變換電路負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述上半周期BUCK變換電路包含第一MOS管(Q5)、第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)；所述下半周期BUCK變換電路包含第三MOS管(Q7)、第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)；其中，第一MOS管(Q5)與第二MOS管(Q6)串聯(lián)，第一MOS管(Q5)的漏極與變壓器的第一輸出端相連，源極與第二MOS管(Q6)的漏極及第一電感(L1)的第一端相連，柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；第一電感(L1)的第二端與第二電感(L2)的第二端、第一電容(C)的第一端及負(fù)載輸出端相連；第二MOS管(Q6)的柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；第一電容(C)的第二端與第二MOS管(Q6)的源極及和第四MOS管(Q8)的源極相連；第三MOS管(Q7)與第四MOS管(Q8)串聯(lián)，第三MOS管(Q7)的漏極與變壓器的第二輸出端相連，源極與第四MOS管(Q8)的漏極及第二電感(L2)的第一端相連，柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)；第四MOS管(Q8)的柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于上半周期，當(dāng)?shù)谝籑OS管(Q5)、第三MOS管(Q7)、第四MOS管(Q8)導(dǎo)通，第二MOS管(Q6)截止時(shí)，變壓器次級(jí)側(cè)電路第三MOS管(Q7)、第四MOS管(Q8)、第一MOS管(Q5)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路，同時(shí)，第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路；電流流過(guò)第一電感(L1)，電流線性增加，負(fù)載流過(guò)電流，向負(fù)載輸出電壓；與負(fù)載相連的第一電感(L1)的第二端電壓為輸出電壓，與第一MOS管(Q5)的源極相連的第一端，電壓為變壓器輸出電壓；同時(shí)，第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成的續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流過(guò)第一電感(L1)和第二電感(L2)的電流小于負(fù)載電流時(shí)，第一電容(C)處于放電狀態(tài)；否則，第一電容(C)處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓、電流不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；當(dāng)?shù)诙﨧OS管(Q6)、第三MOS管(Q7)、第四MOS管(Q8)導(dǎo)通，第一MOS管(Q5)截止時(shí)，變壓器次級(jí)側(cè)電路第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，同時(shí)，第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成另一條續(xù)流電流環(huán)路；第一MOS管(Q5)截止，第一電感(L1)中的磁場(chǎng)將改變第一電感(L1)兩端的電壓極性，以維持流過(guò)第一電感(L1)的電流連續(xù)，第一電感(L1)與負(fù)載相連的第二端，電壓為輸出電壓，與第一MOS管(Q5)的源極相連的第一端，電壓為零；同時(shí)，第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)及負(fù)載仍然構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流過(guò)第一電感(L1)和第二電感(L2)的電流小于負(fù)載電流時(shí)，第一電容(C)處于放電狀態(tài)；否則，第一電容(C)處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓、電流不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；下半周期，當(dāng)?shù)谝籑OS管(Q5)、第二MOS管(Q6)、第三MOS管(Q7)導(dǎo)通，第四MOS管(Q8)截止時(shí)，變壓器次級(jí)側(cè)電路第一MOS管(Q5)、第二MOS管(Q6)、第一電容(C)、第二電感(L2)、第三MOS管(Q7)及負(fù)載構(gòu)成一條電流環(huán)路，同時(shí)，第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路；電流流過(guò)第二電感(L2)，電流線性增加，負(fù)載流過(guò)電流，向負(fù)載輸出電壓；與負(fù)載相連的第二電感(L2)的第二端電壓為輸出電壓，與第三MOS管(Q7)的源極相連的第一端，電壓為變壓器輸出電壓；同時(shí)，第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成的續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流過(guò)第一電感(L1)和第二電感(L2)的電流小于負(fù)載電流時(shí)，第一電容(C)處于放電狀態(tài)；否則，第一電容(C)處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓、電流不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；當(dāng)?shù)谝籑OS管(Q5)、第二MOS管(Q6)、第四MOS管(Q8)導(dǎo)通，第三MOS管(Q7)截止時(shí)，變壓器次級(jí)側(cè)電路第四MOS管(Q8)、第二電感(L2)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成一條續(xù)流電流環(huán)路，同時(shí)，第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載構(gòu)成另一條續(xù)流電流環(huán)路；第三MOS管(Q7)截止，第二電感(L2)中的磁場(chǎng)將改變第二電感(L2)兩端的電壓極性，以維持流過(guò)第二電感(L2)的電流連續(xù)，第二電感(L2)與負(fù)載相連的第二端，電壓為輸出電壓，與第三MOS管(Q7)的源極相連的第一端，電壓為零；同時(shí)，第二MOS管(Q6)、第一電感(L1)、第一電容(C)及負(fù)載仍然構(gòu)成續(xù)流電流環(huán)路，當(dāng)流過(guò)第一電感(L1)和第二電感(L2)的電流小于負(fù)載電流時(shí)，第一電容(C)處于放電狀態(tài)；否則，第一電容(C)處于充電狀態(tài)，維持輸出電壓、電流不變，將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器，并循環(huán)往復(fù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述下半周期BUCK變換電路進(jìn)一步包含第二電容(C2)，第二電容(C2)第一端與第二電感(L2)的第二端相連，第二電容(C2)的第二端分別與第一電容(C)的第二端、第二MOS管(Q6)及第四MOS管(Q8)的源極相連，用于輸出電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的BUCK變換電路包含中間電壓變換電路及后級(jí)非隔離DC-DC變換電路；其中，中間電壓變換電路，用于接收變壓器輸出的方波電壓，進(jìn)行倍流整流或倍壓整流，轉(zhuǎn)換成中間電壓，輸出給后級(jí)非隔離DC-DC變換電路；后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)對(duì)中間電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；所述的PWM控制器，輸出PWM控制信號(hào)給后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，驅(qū)動(dòng)后級(jí)非隔離DC-DC變換電路，接收后級(jí)非隔離DC-DC變換電路負(fù)載的輸出信號(hào)，對(duì)輸出的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變壓器為帶中心抽頭的隔離主變壓器，中心抽頭作為變壓器的第三輸出端；所述中間電壓變換電路包括變壓器次級(jí)側(cè)第三電感、中間電壓輸出電容、整流管(D1)及整流管(D2)；其中，整流管(D1)的正極與變壓器的第一輸出端相連，整流管(D2)的正極與變壓器的第二輸出端相連，整流管(D1)和整流管(D2)的負(fù)極與第三電感的第一端相連，第三電感的第二端與中間電壓輸出電容的第一端相連，中間電壓輸出電容的第二端與變壓器的第三輸出端相連，用于輸出中間電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中間電壓變換電路包括變壓器次級(jí)側(cè)第三電感、中間電壓輸出電容、整流管(D1)、整流管(D2)及第四電感；整流管(D1)的負(fù)極與變壓器的第一輸出端及第三電感的第一端相連，整流管(D2)的負(fù)極與變壓器的第二輸出端及第四電感的第一端相連，中間電壓輸出電容的第二端與整流管(D1)和整流管(D2)的正極相連，中間電壓輸出電容的第一端與第四電感的第二端及第三電感的第二端相連，用于輸出中間電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述中間電壓變換電路包括變壓器次級(jí)側(cè)第三電感、中間電壓輸出電容、第四電感、整流管(D1)、整流管(D2)、整流管(D3)及整流管(D4)；其中，整流管(D1)的正極與變壓器的第一輸出端及整流管(D2)的負(fù)極相連，整流管(D1)的負(fù)極與整流管(D3)的負(fù)極及第三電感的第一端相連，整流管(D3)的正極與變壓器的第二輸出端及整流管(D4)的負(fù)極相連，中間電壓輸出電容的第一端與第三電感的第二端相連，中間電壓輸出電容的第二端與整流管(D2)和整流管(D4)的正極相連，用于輸出中間電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述整流管為整流二極管或MOS管。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8或9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述后級(jí)非隔離DC-DC變換電路包括第五MOS管、第六MOS管、第五電感及第三電容；第五MOS管的漏極與中間電壓輸出電容的第一端相連，第五MOS管的源極與第六MOS管的漏極及第五電感的第一端相連，第五MOS管和第六MOS管的柵極接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，第三電容的第一端與第五電感的第二端相連，第三電容的第二端與第六MOS管的源極及中間電壓輸出電容的第二端相連，用于輸出負(fù)載電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述PWM控制器輸出兩路PWM控制信號(hào)，一路為占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，用于控制變壓器初級(jí)側(cè)電路；另一路為根據(jù)負(fù)載的輸出信號(hào)輸出變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，用于控制變壓器次級(jí)側(cè)電路。
13.一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC-DC變換的方法，其特征在于該方法包括變壓器初級(jí)側(cè)電路在PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)控制下，對(duì)輸入電壓進(jìn)行全橋變換，經(jīng)變壓器輸出方波電壓給變壓器次級(jí)側(cè)電路；變壓器次級(jí)側(cè)電路按照PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，對(duì)變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋至PWM控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述變壓器初級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)包括占空比固定或變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述變壓器次級(jí)側(cè)電路根據(jù)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，對(duì)變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行BUCK變換包括PWM控制器輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，控制變壓器次級(jí)側(cè)電路的通斷時(shí)間，對(duì)變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行上半周期和下半周期二相BUCK變換。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述變壓器次級(jí)側(cè)電路根據(jù)PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，對(duì)變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行BUCK變換包括所述變壓器次級(jí)側(cè)電路，先對(duì)接收的方波電壓進(jìn)行倍壓整流或倍流整流變換，輸出中間電壓；再根據(jù)PWM控制器輸出占空比變化可調(diào)的PWM控制信號(hào)，對(duì)中間電壓進(jìn)行單相BUCK非隔離變換輸出。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例中公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)隔離高頻開(kāi)關(guān)DC－DC變換的系統(tǒng)及方法。包括變壓器初級(jí)側(cè)電路、變壓器，變壓器初級(jí)側(cè)電路將要變換的方波電壓輸出給變壓器，該系統(tǒng)還包括脈寬調(diào)制PWM控制器及變壓器次級(jí)側(cè)電路，變壓器次級(jí)側(cè)電路，包含BUCK變換電路，用于接收PWM控制器輸出的PWM控制信號(hào)，按照該P(yáng)WM控制信號(hào)將變壓器輸出的方波電壓進(jìn)行降壓BUCK變換，向負(fù)載輸出，同時(shí)將負(fù)載的輸出信號(hào)反饋到PWM控制器；PWM控制器，用于輸出PWM控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)電路，接收變壓器次級(jí)側(cè)電路負(fù)載輸出信號(hào)，對(duì)輸出給變壓器次級(jí)側(cè)電路的PWM控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整。應(yīng)用本發(fā)明能夠通過(guò)非隔離BUCK變換電路很高的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度，提高整個(gè)電路輸出電壓的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101060285SQ200710087528
公開(kāi)日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月16日
發(fā)明者李成勇 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司