[實用新型]超薄封裝極低紋波開關型DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201120217014.0
• 申請日: 2011-06-24
• 公開（公告）號: CN202150798U
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 王剛
• 申請（專利權）人: 航天長峰朝陽電源有限公司
• 主分類號: H02M3/24
• 分類號: H02M3/24;H02M3/335;H02M1/14
• 代理公司: 北京鼎佳達知識產權代理事務所(普通合伙) 11348
• 代理人: 蔣常雪

技術領域

本實用新型涉及一種超薄封裝極低紋波開關型DC/DC變換器。

背景技術

脈寬調制(PWM)型高頻開關穩壓電源只對輸出電壓進行采樣，實行的是閉環控制，這種控制方式屬電壓控制型，是一種單環控制系統。而電流控制型DC/DC開關變換器是在電壓控制型的基礎上，增加了電流反饋環，形成了雙環控制系統，這使得高頻開關穩壓電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態響應特性都有所提高，是目前較為理想的工作方式。

電壓控制型的基本原理圖為電源輸出電壓U_OUT與參考電壓U_REF比較放大，得到誤差信號UE再與斜坡信號比較后，由PWM比較器輸出一定占空比的系列脈沖，這就是電壓控制型的基本原理。其最大缺點是：控制過程中電源電路內的電流值沒有參與進去。這是因為高頻開關穩壓電源的輸出電流是流經電感的，故其對于電壓信號有90°的相位延遲。然而對于穩壓電源來說，應當考慮電流的大小，以適應輸出電壓的變化和負載的需求，從而達到穩定輸出電壓的目的。因此僅采用輸出電壓采樣的方法時，其響應速度慢，穩定性差，甚至在大信號變化時會產生振蕩，會造成功率管損壞等故障。

電流控制型正是基于電壓控制型的缺點而發展起來的，它除保留了電壓控制型的輸出電壓反饋外，又增加了一個電流反饋環節。所謂電流控制型，就是在脈寬比較器的輸入端將電流采樣信號與誤差放大器的輸出信號進行比較，以此來控制輸出脈沖的占空比，使輸出的峰值電流跟隨誤差電壓變化。

電流控制型的工作原理是：首先采用恒頻時鐘脈沖置位鎖存器的輸出脈沖驅動功率管，使其導通，此時電源回路中的電流脈沖逐漸增大，當電流在采樣電阻Rs兩端的電壓幅度達到UE時，脈寬比較器狀態翻轉，鎖存器復位，驅動撤除，功率管截止，這樣逐個檢測和調節電流脈沖，就可達到控制電源輸出的目的了。電流控制型的主要優點如下。

①線性調整率(電壓調整率≤0.01％)非常好，可與優良的線性穩壓器媲美，這是因為Uc的變化反映為電感電流的變化，它不經過誤差放大器就能在比較器中改變輸出脈沖寬度。若再加一級輸出電壓UOUT至誤差放大器的控制，能使線性調整率更好。

②明顯地改善了負載調整率，因為誤差放大器是專門用于控制由于負載變化而造成的輸出電壓的變化的，特別是在輕載時，輸出電壓升高的幅度將大大減少。從1/3負載至滿載時，負載調整率降至8％；從2/3負載至滿載，負載調整率降至3％以下。

③簡化了過流保護電路(電流限制電路)。由于Rs上感應出的是峰值電感電流，所以自然就形成了脈沖限流電路。這種峰值電感電流感應檢測技術可以靈敏地、精確地限制最大輸出電流，所以不必為整個高頻開關穩壓電源中的磁性元件(高頻變壓器)和功率元件(高壓開關管)設計較大的裕量，就能保證穩壓電源工作可靠，成本降低。

④簡化了誤差放大器的外補償電路，改善了頻率響應，并具有更大的增益(帶寬乘積)。由于電感電流是連續的，所以Rs上檢測出的峰值電流能代表平均電流。整個電路可看作是一個誤差電壓控制電流源，而且變換器(誤差放大器)的幅頻特性由雙極點變成了單極點，因而可以改善整個穩壓器的特性。

眾所周知，開關型DC/DC變換器轉換效率較高，但輸出紋波電壓高，干擾較大，無法應用在對紋波干擾敏感的設備上。

線性電源由于其調整管工作在線性放大狀態，并且沒有感性元器件，所以輸出紋波電壓較低，但效率不高，體積也相對較大。

因而，許多設備應用時很難對其進行取舍。

實用新型內容

本實用新型需要解決的技術問題就在于克服現有技術的缺陷，提供一種超薄封裝極低紋波開關型DC/DC變換器，它是一種超薄極低紋波開關型DC/DC變換器，它兼有線性電源的低紋波和開關電源的高效率優點，同時，在小體積的前提下能夠實現低壓大電流輸出。

為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案：

本實用新型提供了一種超薄封裝極低紋波開關型DC/DC變換器，所述變換器包括直流輸入和直流輸出，所述直流輸入順次經輸入濾波電路、逆變電路、輸出整流電路和輸出濾波電路到直流輸出，利用反饋電路進行輸出電壓調整。

所述輸出整流電路采用同步可控式整流方式接入輸出濾波電路。

本實用新型具有輸出紋波電壓低，轉換效率，高輸出低壓大電流，體積小，重量輕等特點。

本實用新型與傳統的DC/DC變換器相比有如下優點：

1、紋波電壓低，Vp-p不大于10mV。

2、采用同步整流技術提高轉換效率，3.3V10A時可達85％。