專利名稱：能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及基本電子電路，特別是涉及開關(guān)型電源變換電路。
背景技術(shù)：
反相型變換器，又名降壓-升壓變換器(Buck-Boost)，其基本工作原理如圖1所示，輔開關(guān)Q2可以使用二極管，但為了提高變換效率，Q2常使用場效應(yīng)晶體管代替二極管。源端的控制場效應(yīng)晶體管Q1和負(fù)載端控制場效應(yīng)晶體管Q2是交替導(dǎo)通和截止的。
當(dāng)Q1導(dǎo)通時(shí)，電流流過電感線圈L1，使之儲(chǔ)存磁場能量。
當(dāng)Q1截止時(shí)，流過電感L1的電流出現(xiàn)下降趨勢，按照電磁感應(yīng)定律，電感L1的自感電勢力圖維持其電流，此時(shí)Q2導(dǎo)通，L1中儲(chǔ)存的磁場能量轉(zhuǎn)化為電流向負(fù)載R釋放，建立輸出電壓-Vout，電容C被充電存儲(chǔ)電場能；當(dāng)Q1再次導(dǎo)通時(shí)，Q2截止，由C放電維持-Vout基本不變。
由于負(fù)載上的-Vout電壓極性與輸入電壓Vs的極性相反，故稱為反極性變換器。電路中無論哪點(diǎn)的電流都是脈動(dòng)的，但通過濾波電容C的儲(chǔ)能作用，輸出電流是連續(xù)的。
假如多個(gè)如圖1所示的反相型變換器輸出端并聯(lián)使用，輸出端先建立了外部電壓，在此情況下一旦輸入端加電，脈沖寬度調(diào)制器(PWM控制器)在軟啟動(dòng)過程中，輸出給Q2的導(dǎo)通脈沖寬度從趨近于100％逐步降低至正常值，從而導(dǎo)致L1飽和，使并聯(lián)在輸出端的其它變換器被短路，可能造成該轉(zhuǎn)換器及其相關(guān)設(shè)備受損壞或使相關(guān)電路正常工作受影響。
反相型變換器在使用時(shí)，如果輸出端已經(jīng)建立了一定的外部電壓，此時(shí)開啟或關(guān)閉該電源轉(zhuǎn)換器，應(yīng)保證該電源轉(zhuǎn)換器及其相關(guān)設(shè)備不受損壞或相關(guān)電路的正常工作不受影響，此功能稱為負(fù)載端驅(qū)動(dòng)(反驅(qū)動(dòng))防護(hù)(Back drive protection)功能。
現(xiàn)有的負(fù)載端驅(qū)動(dòng)防護(hù)是通過將負(fù)載端控制器件Q2使用二極管，或在輸出端加接二極管來實(shí)現(xiàn)，該方法的缺點(diǎn)是使Buck-Boost變換器的變換效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種在不降低反相型變換器的變換效率的前提下實(shí)現(xiàn)負(fù)載端驅(qū)動(dòng)防護(hù)的電路。
本實(shí)用新型解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、使用一種能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，包括脈沖寬度調(diào)制器PWM、主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2、電感L1和電容C；電源+Vin連接主開關(guān)Q1的一端，該主開關(guān)Q1的另一端經(jīng)電感L1接地；輔開關(guān)Q2一端連接Q1、L1的連接點(diǎn)，其另一端和電容C連接作為輸出端-Vout；主開關(guān)Q1的受控端接至脈沖寬度調(diào)制器PWM；另外，還包括防護(hù)反驅(qū)動(dòng)電路，該電路包括另一輔開關(guān)Q3和對該輔開關(guān)Q3進(jìn)行延遲啟動(dòng)控制的延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路，以及二極管D4；所述另一輔開關(guān)Q3一端接脈沖寬度調(diào)制器PWM，另一端接輔開關(guān)Q2的受控端；所述另一輔開關(guān)Q3的受控端則接至所述延遲倍壓電路；所述二極管D4與所述輔開關(guān)Q2并聯(lián)連接。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于不僅能實(shí)現(xiàn)負(fù)載端驅(qū)動(dòng)防護(hù)，而且不降低反相型變換器的變換效率。


圖1是反極性變換器的電路原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型用于反極性變換器的負(fù)載端驅(qū)動(dòng)防護(hù)電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
本實(shí)用新型能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，如圖2所示，包括脈沖寬度調(diào)制器PWM、場效應(yīng)Q1、輔開關(guān)Q2、電感L1和電容C；電源+Vin連接主開關(guān)Q1的一端，該主開關(guān)Q1的另一端經(jīng)電感L1接地；輔開關(guān)Q2一端連接Q1、L1的連接點(diǎn)，其另一端和電容C連接作為輸出端-Vout；主開關(guān)Q1的受控端接至脈沖寬度調(diào)制器PWM。
其防護(hù)反驅(qū)動(dòng)電路包括另一輔開關(guān)Q3和對該輔開關(guān)Q3進(jìn)行延遲啟動(dòng)控制的延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路1，以及二極管D4；所述另一輔開關(guān)Q3一端接脈沖寬度調(diào)制器PWM，另一端接輔開關(guān)Q2的受控端；所述另一輔開關(guān)Q3的受控端則接至所述延遲倍壓電路1；所述二極管D4與所述輔開關(guān)Q2并聯(lián)連接。
所述主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2可以均是場效應(yīng)晶體管或雙極型晶體管。所述延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路1包括延遲電路和倍壓電路；當(dāng)主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2和另一輔開關(guān)Q3均是場效應(yīng)晶體管時(shí)，所述延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路1的電路連接關(guān)系如圖2所示，所述延遲電路11的電阻R1和二極管D1的負(fù)極與所述脈沖寬度調(diào)制器PWM的控制端連接，電阻R1的另一端、二極管D1的正極、場效應(yīng)晶體管Q4的柵極和電容C1連接，電容C1的另一端和場效應(yīng)晶體管Q4的源極與負(fù)電壓輸出端-Vout相連，場效應(yīng)晶體管Q4的漏極與電阻R2一端連接；所述倍壓驅(qū)動(dòng)電路12的電阻R3和三極管Q5的基極與所述電阻R2連接，電阻R3的另一端與三極管Q5的發(fā)射極、電容C3的一端、二極管D3的負(fù)極相連接，電容C3的另一端連接負(fù)電壓輸出端-Vout，二極管D3的正極與二極管D2的負(fù)極和電容C2的一端相連接，二極管D2的正極與正電壓輸入端+Vin連接，電容C2的另一端分別與所述源端控制場效應(yīng)晶體管Q1和負(fù)載端控制場效應(yīng)晶體管Q2的漏極相連接，三極管Q5的集電極與所述延遲啟動(dòng)控制場效應(yīng)晶體管Q3的柵極相連接。
在圖2所示的上述延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路1中，所述三極管Q5可替換為場效應(yīng)晶體管。所述延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路1在現(xiàn)有技術(shù)中有多種實(shí)現(xiàn)方式，在此不再贅述。
本實(shí)用新型電路的工作原理具體如下1、在Q2的控制極與PWM控制器U1之間加入Q3，在U1的軟啟動(dòng)未完成之前，讓Q3、Q2均截止，僅靠D4來完成L1的放電續(xù)流工作，避免并聯(lián)在輸出端(GND和-Vout之間)的其它電源轉(zhuǎn)換器被短路。
2、輸入電壓+Vin或開關(guān)端S/D對Q3的控制在沒有輸入電壓或開關(guān)端為關(guān)斷的時(shí)候，控制端為低電平，當(dāng)輸入電壓建立且開關(guān)端開啟時(shí)，控制端為高電平，PWM控制器U1軟啟動(dòng)過程中，C1持續(xù)通過R1被充電，當(dāng)C1充電至Q4的開啟電壓時(shí)，PWM控制器U1軟啟動(dòng)已經(jīng)結(jié)束，此時(shí)Q4導(dǎo)通，使Q5隨之導(dǎo)通；另一方面，C2、C3和D2、D3構(gòu)成了一個(gè)自舉倍壓電路，給Q5提供2(Vin+Vout)的電壓，從而使得Q3的控制極由低電平變?yōu)楦唠娖?，Q3導(dǎo)通，使Q2得到PWM控制器U1的正常驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3、利用此方法延遲了Q2的導(dǎo)通開啟時(shí)間，避免了并聯(lián)在輸出端(GND和-Vout之間)的其它電源轉(zhuǎn)換器被短路的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了back-driver protection功能。
4、此功能的實(shí)現(xiàn)前提是R1、C1的充電時(shí)間應(yīng)大于PWM控制器U1的軟啟動(dòng)時(shí)間。
5、當(dāng)輸入電壓+Vin消失或開關(guān)端為關(guān)斷時(shí)，控制端又變?yōu)榈碗娖?，C1上的電荷通過D1快速泄放，Q2～Q5快速截止，為下一次的電源開啟作準(zhǔn)備。
權(quán)利要求1.一種能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，包括脈沖寬度調(diào)制器PWM、主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2、電感L1和電容C；電源+Vin連接主開關(guān)Q1的一端，該主開關(guān)Q1的另一端經(jīng)電感L1接地；輔開關(guān)Q2一端連接主開關(guān)Q1和電感L1的連接點(diǎn)，其另一端和電容C連接作為輸出端-Vout；主開關(guān)Q1的受控端接至脈沖寬度調(diào)制器PWM，其特征在于還包括防護(hù)反驅(qū)動(dòng)電路，該電路包括另一輔開關(guān)Q3和對該輔開關(guān)Q3進(jìn)行延遲啟動(dòng)控制的延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路(1)，以及二極管D4；所述另一輔開關(guān)Q3一端接脈沖寬度調(diào)制器PWM，另一端接輔開關(guān)Q2的受控端；所述另一輔開關(guān)Q3的受控端則接至所述延遲倍壓電路(1)；所述二極管D4與所述輔開關(guān)Q2并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，其特征在于所述主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2和另一輔開關(guān)Q3均是場效應(yīng)晶體管。
3.如權(quán)利要求1所述的能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，其特征在于所述主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2均是雙極型晶體管。
4.如權(quán)利要求2所述的能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，其特征在于所述延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路(1)包括延遲電路(11)和倍壓電路(12)；所述延遲電路(11)的電阻R1和二極管D1的負(fù)極與所述脈沖寬度調(diào)制器(PWM)的控制端連接，電阻R1的另一端、二極管D1的正極、場效應(yīng)晶體管Q4的柵極和電容C1連接，電容C1的另一端和場效應(yīng)晶體管Q4的源極與負(fù)電壓輸出端(-Vout)相連，場效應(yīng)晶體管Q4的漏極與電阻R2一端連接；所述倍壓電路(12)的電阻R3和三極管Q5的基極與所述電阻R2連接，電阻R3的另一端與三極管Q5的發(fā)射極、電容C3的一端、二極管D3的負(fù)極相連接，電容C3的另一端連接負(fù)電壓輸出端(-Vout)，二極管D3的正極與二極管D2的負(fù)極和電容C2的一端相連接，二極管D2的正極與正電壓輸入端(+Vin)連接，電容C2的另一端分別與所述源端控制場效應(yīng)晶體管Q1和負(fù)載端控制場效應(yīng)晶體管Q2的漏極相連接，三極管Q5的集電極與所述延遲啟動(dòng)控制場效應(yīng)晶體管Q3的柵極相連接。
5.如權(quán)利要求4所述的能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，其特征在于所述三極管Q5替換為場效應(yīng)晶體管。
專利摘要一種能防護(hù)反驅(qū)動(dòng)的反相型變換電路，包括脈沖寬度調(diào)制器PWM、主開關(guān)Q1、輔開關(guān)Q2、電感L1和電容C；電源+Vin經(jīng)電阻連接主開關(guān)Q1的一端，該主開關(guān)Q1的另一端經(jīng)電感L1接地；輔開關(guān)Q2一端連接Q1、L1的連接點(diǎn)，其另一端和電容C連接作為輸出端－Vout；主開關(guān)Q1的受控端接至調(diào)制器PWM；另外，還包括防護(hù)反驅(qū)動(dòng)電路，該電路包括另一輔開關(guān)Q3和對其進(jìn)行控制的延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路(1)，以及二極管D4；所述另一輔開關(guān)Q3一端接調(diào)制器PWM，另一端接輔開關(guān)Q2的受控端；另一輔開關(guān)Q3的受控端則接至延遲倍壓驅(qū)動(dòng)電路(1)；二極管D4與輔開關(guān)Q2并聯(lián)連接。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于不僅能實(shí)現(xiàn)負(fù)載端驅(qū)動(dòng)防護(hù)，而且不降低反相型變換器的變換效率。
文檔編號(hào)H02M3/24GK2702527SQ20042004459
公開日2005年5月25日 申請日期2004年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月6日
發(fā)明者陳志文, 劉增宏 申請人:深圳桑達(dá)百利電器有限公司