技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及將一種直流電源隔離變換成另一種直流電源的功率電子電路。

背景技術(shù)

DC-DC變換器是利用高頻功率轉(zhuǎn)換技術(shù)實(shí)現(xiàn)將一種直流電源變換成另一種直流 電源的功率電子電路。按輸入與輸出的關(guān)系DC-DC變換器可分為兩大類型，即 隔離型和非隔離型。相對(duì)而言，非隔離型DC-DC變換器電路比較簡單，集成度 高，技術(shù)指標(biāo)優(yōu)異。但隔離型DC-DC變換器通過引入高頻功率變壓器，可以使 變換器的輸入端與輸出端之間實(shí)現(xiàn)電學(xué)隔離，這是許多實(shí)際應(yīng)用提出的基本要 求。本實(shí)用新型基于典型的非隔離同步Buck型DC-DC變換器芯片，提出一種新 的隔離型DC-DC變換器電路拓?fù)?-----Fly-Buck-Boost隔離型DC-DC變換器。

發(fā)明內(nèi)容

為了使隔離型DC-DC變換器能夠高效率運(yùn)行，且體積小、重量輕、具有高可靠 性，人們不斷開發(fā)和積極引用新型半導(dǎo)體器件和新的被動(dòng)元器件，同時(shí)在電源 電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上謀求創(chuàng)新。本實(shí)用新型專利正是基于這樣的思路，提出一種 新的基于非隔離同步Buck型DC-DC變換器芯片的隔離型DC-DC變換器電路拓?fù)洹? 傳統(tǒng)的中小功率隔離型DC-DC變換器電路拓?fù)洌饕腔贐oost型的單端電 路拓?fù)洌纾篎lyback、Forward等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其基本特點(diǎn)是：通過將輸入電 源地線與DC/DC變換器初級(jí)側(cè)電路地線合二為一，使功率半導(dǎo)體開關(guān)器件及其 相應(yīng)的半導(dǎo)體控制芯片都以公共地線為參考，作為開關(guān)電源的主要調(diào)節(jié)參數(shù)： 開關(guān)占空因數(shù)(DutyCycle)也以公共地線作為參考。

近年來，隨著功率集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得功率集成電路產(chǎn)品不斷推陳 出新。此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展不僅推動(dòng)了傳統(tǒng)的隔離型和非隔離型DC-DC變換器的技 術(shù)進(jìn)步，還為兩類DC-DC變換器的技術(shù)融合創(chuàng)造了契機(jī)。功率集成同步Buck型 DC-DC變換器芯片是一種基于Buck型電路拓?fù)涞墓β始呻娐罚浠咎攸c(diǎn)是： 功率半導(dǎo)體開關(guān)器件和開關(guān)占空因數(shù)(DutyCycle)都是以輸入供電電源的正 電壓軌作為參考，是非隔離型DC-DC變換器芯片中應(yīng)用最廣、性能指標(biāo)最為優(yōu) 異的產(chǎn)品類別。將此類芯片在應(yīng)用上與相對(duì)復(fù)雜、低效的中小功率隔離型DC-DC 變換器電路設(shè)計(jì)相融合，是隔離電源設(shè)計(jì)的一個(gè)新途徑。

基于功率集成同步Buck型DC-DC變換器芯片，美國德州儀器公司(Texas Instruments)提出了Fly-Buck隔離型DC-DC變換器專利。該專利利用Flyback 電路拓?fù)渲衅鸶綦x作用的耦合電感代替了非隔離同步Buck型DC-DC變換器中的 輸出電感，構(gòu)成了新型Fly-Buck隔離型DC-DC變換器，其電路拓?fù)淙绺綀D1所 示。該電路是在非隔離同步Buck型變換器的典型應(yīng)用模式基礎(chǔ)上，使用耦合電 感的初級(jí)側(cè)繞組代替Buck型變換器的輸出電感，并將耦合電感次級(jí)側(cè)繞組連接 成典型Flyback隔離電源的輸出電路模式，這就是Fly-Buck電路的由來。由于 從電路的輸入端口看，其輸入特性為Buck型特性，是一種同相極性降壓型特性， 因此，其輸入電壓的最小值要受限于鉗位電容電壓，而該電壓又與輸出電壓呈 現(xiàn)為線性關(guān)系，從而該電路的輸入電壓被限制在比較窄的范圍內(nèi)。