[發明專利]一種實現隔離高頻開關DC－DC變換的系統及方法

有效

• 申請號: 200710087528.7
• 申請日: 2007-03-16
• 公開（公告）號: CN101060285A
• 公開（公告）日: 2007-10-24
• 發明（設計）人: 李成勇
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H02M3/28
• 分類號: H02M3/28;H02M3/335
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 項京;宋志強

技術領域

本發明涉及直流電壓變換電路技術，特別涉及一種實現隔離高頻開關DC-DC變換的系統及方法。

背景技術

直流(DC，Direct?current)電壓變換電路也稱為直流斬波器，它是將直流電壓變換為另一固定電壓或大小可調的直流電壓的電路，廣泛地應用于可控直流開關穩壓電源、直流電動機調速控制和焊接電源等領域。在高頻開關領域中，采用高頻DC-DC變換器，將輸入電壓經以半導體功率器件作為開關的主電路轉變成另一形態輸出，轉換時采用自動控制閉環穩定輸出并具有保護環節，從而獲得用戶所需的各種電壓電流輸出。

圖1為現有隔離高頻開關系統全橋隔離變換拓撲結構示意圖，如圖1所示，該系統包括：變壓器初級側電路11、變壓器13、變壓器次級側電路14及脈寬調制(PWM，Pulse?Width?Modulation)控制器12。

變壓器初級側電路11，用于對輸入電壓進行全橋變換；

變壓器13，用于隔離變壓器初級側電路11和變壓器次級側電路14及將變壓器輸入電壓變換為變壓器輸出電壓；

變壓器次級側電路14，用于將變壓器輸出電壓轉換成輸出電壓；

PWM控制器12，用于控制變壓器初級側電路11，接收反饋的電壓電流等信號，根據反饋的電壓電流等信號輸出PWM控制信號控制變壓器初級側電路11，對輸出電壓進行調節。

圖2為基于圖1的系統一個具體實施例的結構示意圖，如圖2所示，該系統包括：變壓器初級側電路11、PWM控制器12、變壓器13及變壓器次級側電路14。其中，

變壓器初級側電路11，包括金屬互補氧化物半導體管(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，根據反饋的電壓電流等信號輸出占空比可調的PWM控制信號驅動MOS管Q1、Q2、Q3、Q4柵極，控制其導通截止，對輸出電壓進行調節；

變壓器13，為隔離主變壓器，用于隔離變壓器初級側電路11和變壓器次級側電路14；

變壓器次級側電路14，包括MOS管Q5和Q6、輸出儲能濾波電感L1和L2以及輸出儲能濾波電容C；

MOS管Q1、Q2、Q3、Q4組成全橋變換變壓器初級側電路11的兩個橋臂，對輸入電壓進行全橋變換，PWM控制器12輸出PWM控制信號驅動MOS管Q1、Q2、Q3、Q4柵極，控制其導通截止。變壓器13為隔離主變壓器；MOS管Q5、Q6為變壓器次級側電路裝置14的同步整流MOS管，MOS管Q5、Q6可以通過PWM控制器輸出的PWM控制信號控制，也可以通過其他電路產生的驅動信號控制。MOS管Q5、Q6、電感L1、L2、電容C構成變壓器次級側電路裝置14的倍流整流電路，其工作原理簡述如下：

當變壓器13與電感L1相連端為高電平時，MOS管Q5導通，變壓器13輸出的交流電壓經電感L1和電容C儲能濾波。當MOS管Q5導通時，電流i_s＝i_l1，電流流過電感L1，電流線性增加，負載流過電流I_o，負載兩端輸出電壓V_o。當i_s>I_o時，電容C處于充電狀態。

在MOS管Q5導通時，MOS管Q6截止，由于電感L2中的磁場將改變電感L2兩端的電壓極性，以維持其電流i_l2連續，這時，MOS管Q5、電容C及電感L2構成續流環路，當i_l1<I_o時，電容C處于放電狀態，維持負載電流I_o、電壓V_o不變。

反之，當變壓器13與電感L2兩相連端為高電平時，MOS管Q6導通，其工作原理與MOS管Q5導通時相類似，這里不再贅述。

由上可見，負載輸出電壓V_o調節是通過PWM控制器輸出的占空比可調的PWM控制信號控制MOS管Q1、Q2、Q3、Q4的導通和截止時間來進行調整。在現有技術中，PWM控制器控制變壓器初級側電路的MOS管，輸出電壓電流等信號往往需要通過隔離光耦等隔離器件反饋至PWM控制器，再由PWM控制器輸出變壓器初級側的PWM控制信號對輸出電壓進行調節。