[發(fā)明專利]實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310065539.0
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103178700B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張東來;谷雨
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號: H02M1/14
• 分類號: H02M1/14
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科,孫偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的升壓型開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，為保證低輸入電流紋波，通常在輸入端加入單級或多級濾波環(huán)節(jié)，或采用兩相交錯方式實(shí)現(xiàn)輸入電流相互抵消，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，Vin為輸入電壓，Vout為輸出電壓，L為輸入濾波電感，D為續(xù)流二極管，通過以上器件構(gòu)成傳統(tǒng)的升壓型電路。

在低輸入電流紋波開關(guān)電源的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為保證輸入電流紋波較小，需選用較大的輸入濾波電感值L，此時電路的的動態(tài)特性會因L的增大而變慢，從而不能很好的滿足負(fù)載變化的要求。同時磁性材料的選擇和制作面臨諸多問題，如體積增加、成本增高等。

為保證傳統(tǒng)的升壓型電路具有較低的輸入電流紋波，通常需要配合較大的輸入濾波電感值L。然而穩(wěn)態(tài)性能保證后，電路的動態(tài)性能往往很難滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源。

本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源，包括升壓電路、紋波抵消支路，所述升壓電路包括輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊，所述紋波抵消支路跨接至所述升壓電路輸出端與所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊之間。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊由串聯(lián)的電感（L1）、電感（L2）、及其互感（M）組成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述紋波抵消支路包括串聯(lián)在一起的輔助電感L_R和儲能電容C_R組成。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述升壓電路還包括開關(guān)（S）、電容（C）、電阻（R），所述開關(guān)（S）、所述電容（C）、所述電阻（R）相互并聯(lián)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述升壓電路還包括與所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊串聯(lián)的續(xù)流二極管（D）。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源，將傳統(tǒng)升壓型電路的輸入濾波電感中引出中間抽頭，并配合體積和重量均較小的輔助電感和儲能電容，即可保證變換器不僅具有較低的輸入電流紋波，同時具有較高的動態(tài)響應(yīng)。該低輸入電流紋波的開關(guān)電源結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)靈活，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

附圖說明

圖1是目前傳統(tǒng)的升壓型電路。

圖2是本發(fā)明的電路原理圖。

圖3是圖2解耦后的等效原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)低輸入電流紋波的開關(guān)電源，包括升壓電路、紋波抵消支路，所述升壓電路包括輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊，所述紋波抵消支路跨接至所述升壓電路輸出端與所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊之間。

所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊由串聯(lián)的電感L1、電感L2、及其互感M組成。

所述紋波抵消支路包括串聯(lián)在一起的輔助電感L_R和儲能電容C_R組成。

所述升壓電路還包括開關(guān)S、電容C、電阻R，所述開關(guān)S、所述電容C、所述電阻R相互并聯(lián)。

所述升壓電路還包括與所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊串聯(lián)的續(xù)流二極管D。

所述輸入濾波電感的中間抽頭式電感模塊為傳統(tǒng)升壓電路中輸入濾波電感L的中間抽頭式電感等效電路，通過控制輔助電感L_R、及儲能電容C_R的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)整體電流的低輸入電流紋波精度。

按照圖2給出的電路結(jié)構(gòu)，為保證實(shí)際輸入電流Iin紋波很小，需滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則。由耦合電感解耦得到圖3的等效原理圖，其中L_A=L₁+M、L_B=L₂+M、L_C=L_R-M。則輔助電感L_R的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為：當(dāng)紋波抵消支路中等效電感L_C=0（即輔助電感L_R=M）時，根據(jù)基爾霍夫電路定理并選擇合適的儲能電容C_R后，輔助支路的電流紋波可與電感L_B的電流紋波相抵消，從而實(shí)現(xiàn)輸入電流（即電感L_A上的電流）紋波為零的目的。

通過改變輔助電感L_R、及儲能電容C_R的參數(shù)值，可以有效調(diào)整輸入電流紋波范圍，因此本發(fā)明比傳統(tǒng)的方式更具靈活性。