專利名稱：一種分壓式降壓Cuk變換器電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降壓Cuk變換器電路，尤其是一種具有提高輸入輸出降壓變比的分壓式降壓Cuk變換器電路。
背景技術(shù)：
LED 照明驅(qū)動(dòng)、通訊、IPM (Intelligent Power Module)驅(qū)動(dòng)、MCU 供電、繼電器和交流開關(guān)供電等領(lǐng)域中，許多應(yīng)用場合都需要降壓電路。非隔離型DC-DC變換器的電路因其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，轉(zhuǎn)換效率高并且有很多相應(yīng)的商用控制芯片，在中小功率不需要電氣隔離的場合中被廣泛地應(yīng)用。隨著科技的發(fā)展，這些拓?fù)湓谝恍?yīng)用場合也存在著局限。如在供電電壓與用電設(shè)備所需電壓具有大降壓變比的應(yīng)用場合中，使用傳統(tǒng)非隔離降壓型變換器，如Buck變換器，由電感電流連續(xù)工作模式的輸入輸出電壓關(guān)系所得到的占空比是一個(gè)非常小的數(shù)值，故存在以下問題
(I)現(xiàn)有開關(guān)器件的開關(guān)速度不夠快，在非常小的開通時(shí)間或關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，開關(guān)可能會(huì)來不及響應(yīng)。這就可能使電路達(dá)不到應(yīng)有的控制效果并造成開關(guān)器件的損壞。(2)電路電流紋波大，開關(guān)器件的損耗大且應(yīng)力大，變換器效率低。本發(fā)明提出一種新型分壓式降壓Cuk變換器電路，以實(shí)現(xiàn)較大降壓變比和高效轉(zhuǎn)換電路及其方便控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種分壓式降壓Cuk變換器電路以實(shí)現(xiàn)較大的降壓變比。本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn)一種分壓式降壓Cuk變換器電路，包括一功率開關(guān)管，其特征在于所述功率開關(guān)管S的控制端連接一 PWM控制信號(hào)，所述功率開關(guān)管S的一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端負(fù)極并連接一輸出電解電容Co的負(fù)極和一二極管Dl的陽極；所述二極管Dl的陰極連接一電感L2的一端、一電容Cl的一端和一二極管D2的陰極；所述輸出電解電容Co的正極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端正極并連接所述第二電感L2的另一端和一電感LI的一端；所述電感LI的另一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極；所述二極管D2的陽極連接一二極管D3的陰極和一電容C2的一端；所述電容Cl的另一端連接所述二極管D3的陽極和一二極管D4的陰極；所述二極管D4的陽極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極并連接所述電容C2的另一端和所述功率開關(guān)管S的另一端。在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括一輸入直流電壓源；所述輸入直流電壓源的正極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極，輸入直流電壓源的負(fù)極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極。在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括一負(fù)載；所述負(fù)載連接在所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出電容Co正極和負(fù)極之間。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述功率開關(guān)管S是一 MOSFET ;所述功率開關(guān)管S的一端是所述MOSFET的漏極，所述功率開關(guān)管S的另一端是所述MOSFET的源極，所述功率開關(guān)管S的控制端是所述MOSFET的柵極。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述二極管Dl、二極管D2、二極管D3和二極管D4是快恢復(fù)
二極管。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述電容Cl和電容C2均是高頻電容。在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述分壓式降壓Cuk變換器電路的工作模式是電感電流連續(xù)(CCM)。本發(fā)明通過電容Cl、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成分壓電路結(jié)構(gòu)，拓寬了降壓范圍。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)較大的降壓變比，實(shí)現(xiàn)合理的PWM占空比控制和開關(guān)落地控制，具有輸入輸出電流連續(xù)且脈動(dòng)小，控制方便等特點(diǎn)。本發(fā)明的有益效果是
1.輸入輸出都有一個(gè)電感，輸入輸出電流連續(xù)且脈動(dòng)小，EMI效果好；
2.中間電容(即電容Cl和電容C2)采用分壓結(jié)構(gòu)，提高輸入輸出降壓比關(guān)系，拓展降壓的范圍；
3.在整個(gè)開關(guān)周期，輸入電源都向負(fù)載提供能量，提高了變換器的工作效率；
4.功率MOSFET開關(guān)管源極接地，PWM驅(qū)動(dòng)器更加容易設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。


圖1是本發(fā)明一種分壓式降壓Cuk變換器電路的原理圖。圖2是本發(fā)明一種分壓式降壓Cuk變換器電路在CCM模式下功率開關(guān)管S導(dǎo)通時(shí)的工作模態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明一種分壓式降壓Cuk變換器電路在CCM模式下功率開關(guān)管S關(guān)斷時(shí)的工作模態(tài)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，以下將通過具體實(shí)施例和相關(guān)附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供一種分壓式降壓Cuk變換器電路，包括一功率開關(guān)管S，其特征在于所述功率開關(guān)管S的控制端連接一 PWM控制信號(hào)，所述功率開關(guān)管S的一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端負(fù)極并連接一輸出電解電容Co的負(fù)極和一二極管Dl的陽極；所述二極管Dl的陰極連接一電感L2的一端、一電容Cl的一端和一二極管D2的陰極；所述輸出電解電容Co的正極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端正極并連接所述電感L2的另一端和一電感LI的一端；所述電感LI的另一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極；所述二極管D2的陽極連接一二極管D3的陰極和一電容C2的一端；所述電容Cl的另一端連接所述二極管D3的陽極和一二極管D4的陰極；所述二極管D4的陽極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極并連接所述電容C2的另一端和所述功率開關(guān)管S的另一端。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種分壓式降壓Cuk變換器電路，包括一功率開關(guān)管S，其特征在于所述功率開關(guān)管S的控制端連接一 PWM控制信號(hào)，所述功率開關(guān)管S的一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端負(fù)極并連接一輸出電解電容Co的負(fù)極和一二極管Dl的陽極；所述二極管Dl的陰極連接一電感L2的一端、一電容Cl的一端和一二極管D2的陰極；所述輸出電解電容Co的正極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端正極并連接所述電感L2的另一端和一電感LI的一端；所述電感LI的另一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極；所述二極管D2的陽極連接一二極管D3的陰極和一電容C2的一端；所述電容Cl的另一端連接所述二極管D3的陽極和一二極管D4的陰極；所述二極管D4的陽極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極并連接所述電容C2的另一端和所述功率開關(guān)管S的另一端。還包括一輸入直流電壓源；所述輸入直流電壓源的正極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極，輸入直流電壓源的負(fù)極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極。還包括一負(fù)載；所述負(fù)載連接在所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出電容Co正極和負(fù)極之間。所述功率開關(guān)管S是一 MOSFET ;所述功率開關(guān)管S的一端是所述MOSFET的漏極，所述功率開關(guān)管S的另一端是所述MOSFET的源極，所述功率開關(guān)管S的控制端是所述MOSFET的柵極。所述二極管D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4是快恢復(fù)二極管。所述電容Cl和電容C2是高頻電容。由于采用分壓電路結(jié)構(gòu)，可以采用合理的PWM占空比實(shí)現(xiàn)輸入輸出電壓較大降壓t匕，擴(kuò)展了降壓的范圍，提高電路的效率，同時(shí)開關(guān)管源極置地，PWM驅(qū)動(dòng)器容易設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。所述分壓式降壓Cuk變換器電路的工作模式可以是電感電流連續(xù)(CCM)、電感電流斷續(xù)(DCM)或電感電流臨界(BCM)三種模式之一。下面結(jié)合本發(fā)明圖1中的具體實(shí)施例說明本發(fā)明一種分壓式降壓Cuk變換器電路在CCM模式下的具體工作模態(tài)，請(qǐng)參見圖2和圖3 :
請(qǐng)參照附圖2，在功率開關(guān)管S導(dǎo)通時(shí)，輸入的直流電壓源Uin通過功率開關(guān)管S對(duì)電感LI進(jìn)行充電，同時(shí)對(duì)輸出電解電容Co充電并為輸出負(fù)載R供電；分壓電路的兩個(gè)中間電容(電容Cl和電容C2)經(jīng)過二極管D4和二極管D2并聯(lián)，通過功率開關(guān)管S對(duì)輸出負(fù)載R放電，同時(shí)對(duì)電感L2進(jìn)行充電。此時(shí)二極管Dl和二極管D3承受反向壓降而截止。請(qǐng)參照附圖3，在功率開關(guān)管S截止時(shí)，輸入的直流電壓源Uin和電感LI上的能量通過二極管Dl傳遞到輸出負(fù)載R上，同時(shí)通過二極管D3對(duì)分壓電路的兩個(gè)中間電容(電容Cl和電容C2)進(jìn)行充電。電感L2上的電流通過二極管Dl續(xù)流釋放到輸出負(fù)載R和輸出電解電容Co上。上列較佳實(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)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的其中之一實(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
1.一種分壓式降壓Cuk變換器電路，包括一功率開關(guān)管，其特征在于所述功率開關(guān)管S的控制端連接一 PWM控制信號(hào)，所述功率開關(guān)管S的一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端負(fù)極并連接一輸出電解電容Co的負(fù)極和一二極管Dl的陽極；所述二極管Dl的陰極連接一電感L2的一端、一電容Cl的一端和一二極管D2的陰極；所述輸出電解電容Co的正極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出端正極并連接所述第二電感L2 的另一端和一電感LI的一端；所述電感LI的另一端作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極；所述二極管D2的陽極連接一二極管D3的陰極和一電容C2的一端；所述電容Cl的另一端連接所述二極管D3的陽極和一二極管D4的陰極；所述二極管D4的陽極作為所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極并連接所述電容C2的另一端和所述功率開關(guān)管S的另一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于還包括一輸入直流電壓源；所述輸入直流電壓源的正極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端正極，輸入直流電壓源的負(fù)極連接所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸入端負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于還包括一負(fù)載；所述負(fù)載連接在所述分壓式降壓Cuk變換器電路的輸出電容Co正極和負(fù)極之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于所述功率開關(guān)管S是一 MOSFET ;所述功率開關(guān)管S的一端是所述MOSFET的漏極，所述功率開關(guān)管S的另一端是所述MOSFET的源極，所述功率開關(guān)管S的控制端是所述MOSFET的柵極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于所述二極管 D1、二極管D2、二極管D3和二極管D4是快恢復(fù)二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于所述電容 Cl、電容C2是高頻電容。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分壓式降壓Cuk變換器電路，其特征在于所述分壓式降壓Cuk變換器電路的工作模式是電感電流連續(xù)CCM、電感電流斷續(xù)DCM或電感電流臨界 BCM。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分壓式降壓Cuk變換器電路，包括一功率開關(guān)管S、一二極管D1、一二極管D2、一二極管D3、一二極管D4、一電容C1、一電容C2、一輸出電解電容Co、一電感L1和一電感L2；通過電容C1、電容C2、二極管D2、二極管D3和二極管D4組成分壓電路結(jié)構(gòu)，拓寬了降壓范圍。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)較大的降壓變比，實(shí)現(xiàn)合理的PWM占空比控制并將開關(guān)落地控制，具有輸入輸出電流連續(xù)且脈動(dòng)小，電路轉(zhuǎn)換效率高、EMI效果好，控制方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/10GK103023313SQ20121055057
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者林維明, 何宏偉 申請(qǐng)人:福州大學(xué)