一種dc-dc推挽電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種DC-DC推挽電路，包括直流輸入端、直流輸出端、PWM信號控制電路和功率轉(zhuǎn)換電路，功率轉(zhuǎn)換電路包括逆變電路、高頻變壓器和整流濾波電路，高頻變壓器的初級繞組包括兩個線圈，逆變電路包括兩個開關管；第一開關管的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二線圈的第一端，第二線圈的第二端接直流輸入端的負極；第一線圈的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二開關管的第一端，二開關管的第二端接直流輸入端的負極；PWM信號控制電路包括兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端，兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接第一開關管和第二開關管的控制端。本實用新型的DC-DC推挽電路簡單、性能穩(wěn)定、便于維護。
【專利說明】—種DC-DC推挽電路
[【技術領域】]
[0001]本實用新型涉及DC-DC直流變換器，尤其涉及一種DC-DC推挽電路。
[【背景技術】]
[0002]開關電源被譽為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。由于開關電源的開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，其等效電阻很小，流過大的電流時，消耗在調(diào)整管上的能量很小，故電源效率可達70% -90%,比普通線性穩(wěn)壓電源效率提高了近I倍。同時利用高頻鏈技術的開關電源體積小、重量輕、可靠性高，該技術是實現(xiàn)高功率密度、高變換效率、優(yōu)良綜合性能DC-DC變換的合理方案。
[0003]帶高頻變壓器的DC-DC變換器的結構如圖2所示。
[0004]目前，有變壓器隔離的DC/DC變換技術在傳統(tǒng)的拓撲結構中較為常見的是推挽變換器和正激變換器，傳統(tǒng)正激變換器和推挽變換器兩種電路的拓撲結構如圖3和圖4所示，兩種電路有各自的優(yōu)缺點，但都有一定的局限性:單端正激變換器為了防止變壓器磁芯飽和，存在去磁復位的問題，故對占空比有一定的限制條件；推挽變換器功率開關管承受的電壓應力高，只適用于低電壓輸入場合，而且開關管關斷時漏感能量在開關管上引起高的電壓尖峰，給主功率變壓器的繞制提出了很高的要求，同時變壓器的偏磁問題給器件的一致性和驅(qū)動電路脈沖寬度的一致性提出了較高的要求。
[
【發(fā)明內(nèi)容】
]
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種性能穩(wěn)定、結構簡單的DC-DC推挽電路。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是，一種DC-DC推挽電路，包括直流輸入端、直流輸出端、PWM信號控制電路和功率轉(zhuǎn)換電路，功率轉(zhuǎn)換電路包括逆變電路、高頻變壓器和整流濾波電路，高頻變壓器的初級繞組包括兩個線圈，逆變電路包括兩個開關管；第一開關管的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二線圈的第一端，第二線圈的第二端接直流輸入端的負極；第一線圈的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二開關管的第一端，二開關管的第二端接直流輸入端的負極；PWM信號控制電路包括兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端，兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接第一開關管和第二開關管的控制端。
[0007]以上所述的DC-DC推挽電路，包括鉗位電容，鉗位電容接在第一開關管的第二端與第二開關管的第一端之間。
[0008]以上所述的DC-DC推挽電路，鉗位電容的正極端接第二開關管的第一端，負極端接第一開關管的第二端。
[0009]以上所述的DC-DC推挽電路，第二線圈的第一端與第一線圈的第二端是同名端。
[0010]以上所述的DC-DC推挽電路，PWM信號控制電路包括比較器、PWM模塊、隔離驅(qū)動電路和電壓采樣電路，電壓采樣電路的輸入端接所述的直流輸出端，輸出端接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接基準電壓；PWM模塊的輸入端接比較器的輸出端，PWM模塊兩個互補的PWM信號輸出端分別接隔離驅(qū)動電路的兩個輸入端，隔離驅(qū)動電路兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接第一開關管和第二開關管的控制端。
[0011]以上所述的DC-DC推挽電路，隔離驅(qū)動電路是變壓器隔離驅(qū)動電路。
[0012]以上所述的DC-DC推挽電路，功率轉(zhuǎn)換電路是正激變換電路。
[0013]本實用新型的DC-DC推挽電路簡單、性能穩(wěn)定、便于維護。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0015]圖1是本實用新型實施例DC-DC推挽電路的原理框圖。
[0016]圖2是現(xiàn)有技術帶高頻變壓器的DC-DC變換器的結構框圖。
[0017]圖3是現(xiàn)有技術推挽變換器的原理圖。
[0018]圖4是現(xiàn)有技術正激變換器的原理圖。
[【具體實施方式】]
[0019]本實用新型實施例DC-DC推挽電路如圖1所示，包括直流輸入端DC INPUT、直流輸出端BUS.V、PWM信號控制電路和功率轉(zhuǎn)換電路。功率轉(zhuǎn)換電路是正激變換電路，包括逆變電路、高頻變壓器和整流濾波電路。
[0020]逆變電路的輸入端接DC-DC電路的直流輸入端的正負極DC+和DC-，逆變電路的輸出端接高頻變壓器的原邊繞組，高頻變壓器的副邊繞組接整流濾波電路構成隔離式DC-DC推挽電路。
[0021 ] PWM信號控制電路包括比較器、PWM模塊、隔離驅(qū)動電路和電壓采樣電路。
[0022]電壓采樣電路的輸入端接整流濾波電路的輸出端，即DC-DC推挽電路的直流輸出端BUS.V。比較器的第一輸入端接電壓采樣電路的輸出端，第二輸入端接參考基準電壓；t匕較器的輸出端接PWM模塊的輸入端，PWM模塊的還有一個輸入端接自激震蕩的三角波信號，PWM模塊的輸出端經(jīng)變壓器隔離驅(qū)動電路接功率轉(zhuǎn)換電路開關管的控制端。
[0023]逆變電路包括2個開關管Ql和Q2，PWM模塊包括兩個信號互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端，PWM輸出端接隔離驅(qū)動電路的輸入端，隔離驅(qū)動電路的輸出端接對應開關管的控制端。
[0024]參考基準電壓采用TL431構成的一個2.5V基準源，其參考電壓穩(wěn)定性好。
[0025]功率轉(zhuǎn)換電路是兩個MOS管Ql、Q2和變壓器組成推挽逆變單元電路。參考基準電壓采用TL431構成的一個2.5V基準源，此信號送到PWM模塊產(chǎn)生兩個互補的PWM驅(qū)動信號，當PWMl為低電平的時候PWM2為高電平，且兩路PWM信號帶有一定的死區(qū)時間，避免電源直通。
[0026]如圖2所示，高頻變壓器的初級繞組Tl包括兩個線圈NI和N2，線圈NI的2腳和線圈N2的3腳是同名端。
[0027]MOS管Ql的漏極接直流輸入端的正極D+，源極接線圈N2的第一端(3腳)，線圈N2的第二端(4腳)接直流輸入端的負極D-。線圈NI的第一端(I腳)接直流輸入端的正極D+，第二端(2腳)接MOS管Q2的漏極，MOS管Q2的源極接直流輸入端的負極D- ；PWM信號控制電路包括兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端，兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接MOS管Ql和MOS管Q2的柵極。
[0028]PWM驅(qū)動信號PWM1、PWM2送到驅(qū)動變壓器T2的輸入端。當PWMl為高電平時(此時PWM2為低電平)M0S管Ql工作，DC+由MOS管Ql到變壓器Tl的3腳經(jīng)4腳再到DC-，變壓器Tl的次級繞組N3的5腳為正，6腳為負；當PWM2為高電平時(此時PWMl為低電平)DC+由變壓器Tl的I腳到2腳再通過MOS管Q2到DC-，變壓器Tl的次級繞組N3的6腳為正，5腳為負。由于PWMl和PWM2連續(xù)工作，變壓器Tl的N3繞組在5腳和6腳之間產(chǎn)生交變的直流電，也就是通稱的交流電，再通過整流濾波電路就得到直流輸出電壓。由輸出采樣電路輸出的BUS.V直流信號和標準的REF參考電壓信號送到比較器Ul，Ul比較的結果送給PWM模塊，來調(diào)整PWMl和PWM2的占空比，進而調(diào)整逆變電路的輸出波形。
[0029]鉗位電容的正極端接MOS管Q2的漏極，負極端接第關管Ql的源極。
[0030]鉗位電容C可以消除開關管的電壓過沖現(xiàn)象。同時，由于鉗位電容C的端電壓具有浮動特性，選擇合適的鉗位電容值即能保證變壓器磁通在同一周期的兩個半周期中有相等的伏秒數(shù)和磁芯的雙向?qū)ΨQ磁化，使激磁電流和磁通在周期結束時回到起始點，無直流偏磁的現(xiàn)象。
[0031]本實用新型以上實施例將推挽變換電路和正激變換電路有機地結合在一起，保留了兩種電路的優(yōu)點、克服它們各自的缺點，能有效抑制開關管的電壓尖峰同時也抑制了推挽變換器固有的直流偏磁現(xiàn)象，性能穩(wěn)定、便于維護。
[0032]如圖1所示，改進型推挽電路的兩個開關管Q1、Q2均不導通時間內(nèi)，輸入直流電源向鉗位電容C充電形成環(huán)流電流，并在一個開關導通的同時，鉗位電容C與變壓器繞組之間形成回路，鉗位電容放電。無論是Ql或Q2哪個導通，鉗位電容C都是跟變壓器的一個繞組并聯(lián)的，所以鉗位電容C上的電壓總是上負下正，且約等于輸入直流電源電壓Uin。而Uin、Uc、Udsl和Uds2構成一個回路，由基爾霍夫電壓定律可知道:Uin+Uc = Udsl+Uds2 = 2Uin,式中Udsl和Udsl分別為開關管Q1、Q2的漏源壓降。當開關管Ql或Q2的漏源極承受的電壓反偏時，此時與之反向并聯(lián)的二極管導通，漏源極電壓鉗位在0V。由于開關管開關管Q1、Q2交替導通，故開關管Ql或Q2在工作過程中所承受的最大電壓應力是2Uin，因此加入鉗位電容C能有效抑制開關管的電壓尖峰。
[0033]由于鉗位電容C的端電壓具有浮動特性，選擇合適的鉗位電容值可以保證變壓器磁通在同一周期的兩個半周期中有相等的伏秒數(shù)和磁芯的雙向?qū)ΨQ磁化，使激磁電流和磁通在周期結束時回到起始點，故無直流偏磁現(xiàn)象。
【權利要求】
1.一種DC-DC推挽電路，包括直流輸入端、直流輸出端、PWM信號控制電路和功率轉(zhuǎn)換電路，功率轉(zhuǎn)換電路包括逆變電路、高頻變壓器和整流濾波電路，其特征在于，高頻變壓器的初級繞組包括兩個線圈，逆變電路包括兩個開關管；第一開關管的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二線圈的第一端，第二線圈的第二端接直流輸入端的負極；第一線圈的第一端接直流輸入端的正極，第二端接第二開關管的第一端，二開關管的第二端接直流輸入端的負極；PWM信號控制電路包括兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端，兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接第一開關管和第二開關管的控制端。
2.根據(jù)權利要求1所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，包括鉗位電容，鉗位電容接在第一開關管的第二端與第二開關管的第一端之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，鉗位電容的正極端接第二開關管的第一端，負極端接第一開關管的第二端。
4.根據(jù)權利要求1所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，第二線圈的第一端與第一線圈的第二端是同名端。
5.根據(jù)權利要求4所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，PWM信號控制電路包括比較器、PWM模塊、隔離驅(qū)動電路和電壓采樣電路，電壓采樣電路的輸入端接所述的直流輸出端，輸出端接比較器的第一輸入端，比較器的第二輸入端接基準電壓；PWM模塊的輸入端接比較器的輸出端，PWM模塊兩個互補的PWM信號輸出端分別接隔離驅(qū)動電路的兩個輸入端，隔離驅(qū)動電路兩個互補的PWM波驅(qū)動信號輸出端分別接第一開關管和第二開關管的控制端。
6.根據(jù)權利要求5所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，隔離驅(qū)動電路是變壓器隔離驅(qū)動電路。
7.根據(jù)權利要求5所述的DC-DC推挽電路，其特征在于，功率轉(zhuǎn)換電路是正激變換電路。
【文檔編號】H02M3/337GK204168146SQ201420570072
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月29日 優(yōu)先權日:2014年9月29日
【發(fā)明者】喻定海, 朱玉文, 黨亞磊 申請人:深圳市科瑞愛特科技開發(fā)有限公司