輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，包括主回路和用于自適應(yīng)限流保護(hù)的輸入自適應(yīng)控制電路，所述主回路包括輸入電容Ci、電感L、PNP型BJT管Q3、輸出電容Co、用于驅(qū)動(dòng)PNP型BJT管Q3的驅(qū)動(dòng)電路和用于降低續(xù)流導(dǎo)通損耗的續(xù)流子電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型BJT管Q2、電阻R2、電阻R4、電阻R6和二極管D1，所述輸入自適應(yīng)控制電路包括NPN型BJT管Q1、二極管D2、電阻R1、電阻R3和電阻R5；本發(fā)明通過輸入自適應(yīng)控制電路控制電感L的電流或PNP型BJT管Q3的集電極電流，具有輸入自適應(yīng)特征的限流功能，并且，通過輸入自適應(yīng)控制電路還實(shí)現(xiàn)了較小的電流檢測損耗；續(xù)流子電路降低了Buck變換器的續(xù)流導(dǎo)通損耗，非常適合輔助開關(guān)電源、LED驅(qū)動(dòng)、能量收集等方面的應(yīng)用。
【專利說明】輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自激式直流-直流變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]中國專利ZL201210154711.5公開了一種“主開關(guān)管驅(qū)動(dòng)損耗小的BJT型自激式Buck變換器”，如圖1所示，它包括由輸入電容C1、PNP型BJT管Ql、二極管D、電感L和電容Co組成的主回路以及由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電容C1、NPN型BJT管(雙極結(jié)型晶體管)Q2和PNP型BJT管Q3組成的主開關(guān)管Ql的驅(qū)動(dòng)單元，還包括由電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C2、二極管Dl和NPN型BJT管Q4組成的電流反饋支路。該種Buck變換器具有降壓的電壓變換功能，電路結(jié)構(gòu)簡單、元器件數(shù)目少，不需要耦合電感參與電路的自激工作。但是，上述Buck變換器的電流反饋支路采用電阻R6直接檢測電感L的電流，損耗較大；同時(shí)，主回路采用二極管D用于續(xù)流，續(xù)流導(dǎo)通損耗較大，從而變換器的總損耗高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有自激式Buck變換器在電流檢測損耗、重要器件限流保護(hù)能力、續(xù)流導(dǎo)通損耗等方面的不足，提供了一種具有輸入自適應(yīng)的限流保護(hù)能力、電流檢測損耗較小和續(xù)流導(dǎo)通損耗較小的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，所述Buck變換器包括主回路和用于自適應(yīng)限流保護(hù)的輸入自適應(yīng)控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q3、輸出電容Co、用于驅(qū)動(dòng)PNP型BJT管Q3的驅(qū)動(dòng)電路和用于降低續(xù)流導(dǎo)通損耗的續(xù)流子電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型BJT管Q2、電阻R2、電阻R4、電阻R6和二極管Dl，所述輸入自適應(yīng)控制電路包括NPN型BJT管Q1、二極管D2、電阻R1、電阻R3和電阻R5 ；
[0006]所述輸入電容Ci并聯(lián)在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q3的發(fā)射極以及電阻Rl的一端相連，PNP型BJT管Q3的集電極與電感L的一端、二極管Dl的陰極以及電阻R2的一端相連，電感L的另一端與電阻R6的一端以及直流輸出電壓Vo的正端相連,直流輸出電壓Vo的負(fù)端與電阻R5的一端和電阻R3的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R4的一端、NPN型BJT管Ql的發(fā)射極以及直流電壓源Vi的負(fù)端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端和電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極、電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q2的基極相連，NPN型BJT管Q2的發(fā)射極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q2的集電極與PNP型BJT管Q3的基極以及電阻R6的另一端相連，續(xù)流子電路連接在PNP型BJT管Q3的集電極與直流輸出電壓Vo的負(fù)端之間。
[0007]優(yōu)選地，所述電阻Rl的阻值、電阻R2的阻值以及NPN型BJT管Ql的直流增益β I滿足下列條件時(shí)，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m根據(jù)直流電壓源Vi的大小進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)；當(dāng)(Rl-β 1R2X0時(shí)，所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的負(fù)特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi成負(fù)線性關(guān)系；當(dāng)(Rl-β 1R2)>0時(shí)，所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的正特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi成正線性關(guān)系；當(dāng)(Rl-13 1R2) =O時(shí)，所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的零特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi無關(guān)。
[0008]優(yōu)選地，所述續(xù)流子電路包括PNP型BJT管Q5、NPN型BJT管Q4、電阻R7和電阻R9，PNP型BJT管Q3的集電極與NPN型BJT管Q4的發(fā)射極和電阻R9的一端相連，電感L的另一端與PNP型BJT管Q5的發(fā)射極相連，直流輸出電壓Vo的負(fù)端與NPN型BJT管Q4的集電極相連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與PNP型BJT管Q5的集電極相連，PNP型BJT管Q5的基極與電阻R9的另一端相連。
[0009]優(yōu)選地，所述續(xù)流子電路還包括電阻R8、電阻R10、電容C3和電容C4，電阻R8的一端與直流輸出電壓Vo的負(fù)端相連，電阻R8的另一端與NPN型BJT管Q4的基極相連，電阻RlO并聯(lián)在PNP型BJT管Q5的發(fā)射極與基極之間，電容C3并聯(lián)在電阻R7的兩端，電容C4并聯(lián)在電阻R9的兩端。
[0010]優(yōu)選地，所述輸入自適應(yīng)控制電路還包括電容C2，電容C2的一端與直流輸出電壓Vo的負(fù)端相連，電容C2的另一端與NPN型BJT管Ql的基極相連。
[0011]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括電容Cl，電容Cl的一端與PNP型BJT管Q3的集電極相連，電容Cl的另一端與二極管D2的陽極相連。
[0012]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括二極管D3，二極管D3的陰極與直流電壓源Vi的正端相連，二極管D3的陽極與PNP型BJT管Q3的集電極相連。
[0013]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括穩(wěn)壓管Z，穩(wěn)壓管Z的陰極與NPN型BJT管Q2的基極相連，穩(wěn)壓管Z的陽極與直流電壓源Vi的負(fù)端相連。
[0014]相比較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器通過輸入自適應(yīng)控制電路控制電感L的電流或PNP型BJT管Q3的集電極電流，具有輸入自適應(yīng)特征的限流功能，并且，通過輸入自適應(yīng)控制電路還實(shí)現(xiàn)了較小的電流檢測損耗；續(xù)流子電路降低了Buck變換器的續(xù)流導(dǎo)通損耗，非常適合輔助開關(guān)電源、LED驅(qū)動(dòng)、能量收集等方面的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中Buck變換器的電路圖。
[0016]圖2是本發(fā)明輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器的電路圖。
[0017]圖3是本發(fā)明輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器實(shí)施例1的電路圖。
[0018]圖4是本發(fā)明輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器實(shí)施例1穩(wěn)態(tài)時(shí)電感電流iL臨界連續(xù)模式下的仿真工作波形圖。
[0019]圖5是本發(fā)明輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器實(shí)施例2的電路圖。
[0020]圖6是本發(fā)明輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器實(shí)施例2穩(wěn)態(tài)時(shí)電感電流iL臨界連續(xù)模式下的仿真工作波形圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0022]參照?qǐng)D2，本發(fā)明的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器包括主回路和用于自適應(yīng)限流保護(hù)的輸入自適應(yīng)控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q3、輸出電容Co、用于驅(qū)動(dòng)PNP型BJT管Q3的驅(qū)動(dòng)電路和用于降低續(xù)流導(dǎo)通損耗的續(xù)流子電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型BJT管Q2、電阻R2、電阻R4、電阻R6和二極管Dl，所述輸入自適應(yīng)控制電路包括NPN型BJT管Ql、二極管D2、電阻Rl、電阻R3和電阻R5。
[0023]所述輸入電容Ci并聯(lián)在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，負(fù)載R并聯(lián)在輸出電容Co的兩端，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q3的發(fā)射極以及電阻Rl的一端相連，PNP型BJT管Q3的集電極與電感L的一端、二極管Dl的陰極以及電阻R2的一端相連，電感L的另一端與電阻R6的一端以及直流輸出電壓Vo的正端相連，直流輸出電壓Vo的負(fù)端與電阻R5的一端和電阻R3的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R4的一端、NPN型BJT管Ql的發(fā)射極以及直流電壓源Vi的負(fù)端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端和電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極、電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q2的基極相連，NPN型BJT管Q2的發(fā)射極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q2的集電極與PNP型BJT管Q3的基極以及電阻R6的另一端相連，續(xù)流子電路連接在PNP型BJT管Q3的集電極與直流輸出電壓Vo的負(fù)端之間。
[0024]本發(fā)明具有限流功能，在Buck變換器處于穩(wěn)態(tài)時(shí)電感電流iL臨界連續(xù)模式下，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m都滿足下式:
【權(quán)利要求】
1.一種輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述Buck變換器包括主回路和用于自適應(yīng)限流保護(hù)的輸入自適應(yīng)控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q3、輸出電容Co、用于驅(qū)動(dòng)PNP型BJT管Q3的驅(qū)動(dòng)電路和用于降低續(xù)流導(dǎo)通損耗的續(xù)流子電路，所述驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型BJT管Q2、電阻R2、電阻R4、電阻R6和二極管Dl，所述輸入自適應(yīng)控制電路包括NPN型BJT管Ql、二極管D2、電阻Rl、電阻R3和電阻R5 ； 所述輸入電容Ci并聯(lián)在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q3的發(fā)射極以及電阻Rl的一端相連，PNP型BJT管Q3的集電極與電感L的一端、二極管Dl的陰極以及電阻R2的一端相連，電感L的另一端與電阻R6的一端以及直流輸出電壓Vo的正端相連，直流輸出電壓Vo的負(fù)端與電阻R5的一端和電阻R3的一端相連，電阻R5的另一端與電阻R4的一端、NPN型BJT管Ql的發(fā)射極以及直流電壓源Vi的負(fù)端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端和電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極、電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q2的基極相連，NPN型BJT管Q2的發(fā)射極與電阻R4的另一端相連，NPN型BJT管Q2的集電極與PNP型BJT管Q3的基極以及電阻R6的另一端相連，續(xù)流子電路連接在PNP型BJT管Q3的集電極與直流輸出電壓Vo的負(fù)端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述電阻Rl的阻值、電阻R2的阻值以及NPN型BJT管Ql的直流增益β I滿足下列條件時(shí)，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m根據(jù)直流電壓源Vi的大小進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)節(jié)；當(dāng)(Rl-β 1R2X0時(shí)，所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的負(fù)特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi成負(fù)線性關(guān)系；當(dāng)(Rl-13 1R2)>0時(shí)，所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的正特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi成正線性關(guān)系；當(dāng)(Rl-β 1R2) = O時(shí)， 所述Buck變換器具有輸入自適應(yīng)的零特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q3的集電極電流最大值ic3m與直流電壓源Vi無關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述續(xù)流子電路包括PNP型BJT管Q5、NPN型BJT管Q4、電阻R7和電阻R9，PNP型BJT管Q3的集電極與NPN型BJT管Q4的發(fā)射極和電阻R9的一端相連，電感L的另一端與PNP型BJT管Q5的發(fā)射極相連，直流輸出電壓Vo的負(fù)端與NPN型BJT管Q4的集電極相連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R7的一端相連，電阻R7的另一端與PNP型BJT管Q5的集電極相連，PNP型BJT管Q5的基極與電阻R9的另一端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述續(xù)流子電路還包括電阻R8、電阻R10、電容C3和電容C4，電阻R8的一端與直流輸出電壓Vo的負(fù)端相連，電阻R8的另一端與NPN型BJT管Q4的基極相連，電阻RlO并聯(lián)在PNP型BJT管Q5的發(fā)射極與基極之間，電容C3并聯(lián)在電阻R7的兩端，電容C4并聯(lián)在電阻R9的兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述輸入自適應(yīng)控制電路還包括電容C2，電容C2的一端與直流輸出電壓Vo的負(fù)端相連，電容C2的另一端與NPN型BJT管Ql的基極相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括電容Cl，電容Cl的一端與PNP型BJT管Q3的集電極相連，電容Cl的另一端與二極管D2的陽極相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括二極管D3，二極管D3的陰極與直流電壓源Vi的正端相連，二極管D3的陽極與PNP型BJT管Q3的集電極相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中任意一項(xiàng)所述的輸入自適應(yīng)自激式Buck變換器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電路還包括穩(wěn)壓管Z，穩(wěn)壓管Z的陰極與NPN型BJT管Q2的基極相連，穩(wěn)壓管Z的陽極與直流 電壓源Vi的負(fù)端相連。
【文檔編號(hào)】H02M3/156GK104038061SQ201410256645
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】陳怡 , 章旌紅 申請(qǐng)人:浙江日風(fēng)電氣有限公司