[發明專利]一種分段定導通時間控制的CRM降壓-升降壓變換器

有效

• 申請號: 201910344998.X
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111865064B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 姚凱;陳杰楠;馬春偉;張震;鄔程健;管嬋波;李凌格;方斌
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/44;H02M3/158;H02M7/217
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

1.一種分段定導通時間控制的CRM降壓-升降壓變換器，其特征在于，變換器包括主功率電路(1)和控制電路；

所述主功率電路(1)包括輸入電壓源v_in、EMI濾波器、二極管整流電路RB、主電感L、第二開關管Q_b/b、第一開關管Q_b、二極管D_fw、輸出電容C_o、負載R_L、第一電流采樣電阻R_{s_1}和第二電流采樣電阻R_{s_2}；所述輸入電壓源v_in與EMI濾波器的輸入端口連接，EMI濾波器的輸出端口與二極管整流電路RB的輸入端口連接，二極管整流電路RB的輸出負極為參考電位零點，二極管整流電路RB的輸出正極同時與主電感L的一端和二極管D_fw的一端連接，主電感L的另一端同時與第二開關管Q_b/b、輸出電容C_o和負載R_L的一端相連接，二極管D_fw的另一端同時與第一開關管Q_b的一端、輸出電容C_o和負載R_L的另一端連接，第一開關管Q_b和第二開關管Q_b/b的另一端分別與第一電流采樣電阻R_{s_1}和第二電流采樣電阻R_{s_2}連接，第一電流采樣電阻R_{s_1}和第二電流采樣電阻R_{s_2}的另一端為參考電位零點；

所述控制電路包括輸入電壓前饋電路(2)、第一乘法器(6)、RS觸發器和比較器(7)、第一選通開關(8)、切換信號產生電路(9)、輸出電壓反饋電路(10)、與門和非門(11)、開關管驅動電路(12)和輸出電壓采樣電路(13)，所述輸入電壓前饋電路(2)包括第二～第五運算放大器A₂、A₃、A₄、A₅、第二選通開關(3)、第二乘法器(4)和第三乘法器(5)；所述輸出電壓采樣電路(13)的第一電阻R₁和第三電阻R₃分別與主功率電路(1)的輸出負載R_L的兩端相連；輸入電壓前饋電路(2)的第一輸入端與主功率電路(1)中二極管整流電路RB的輸出正極連接，輸入電壓前饋電路(2)的第二輸入端與輸出電壓采樣電路(13)的輸出端連接，輸入電壓前饋電路(2)的第二選通開關(3)的3引腳與第一乘法器(6)的第一輸入端相連,輸入電壓前饋電路(2)的第二選通開關(3)的4引腳與切換信號產生電路(9)的輸出端連接；第一乘法器(6)的第二輸入端與輸出電壓反饋電路(10)的輸出端連接，輸出電壓反饋電路(10)的輸入端連輸出電壓采樣電路(13)的輸出端，第一乘法器(6)的輸出端J與RS觸發器和比較器(7)的第一比較器comp₁的同相輸入端相連；RS觸發器和比較器(7)的第一比較器comp₁的反相輸入端與第一選通開關(8)的9引腳相連，RS觸發器和比較器(7)的輸出端Q與與門和非門(11)的兩個與門輸入端相連；第一選通開關(8)的7引腳和10引腳分別與主功率電路(1)的采樣電阻電壓v_{Rs_1}和v_{Rs_2}相連，第一選通開關(8)的8引腳與切換信號產生電路(9)的輸出端連接；切換信號產生電路(9)與主功率電路(1)中二極管整流電路RB的輸出正極連接，切換信號產生電路(9)的輸出端與與門和非門(11)的非門輸入端相連；開關管驅動電路(12)接收來自與門和非門(11)的驅動信號，來分別驅動第二開關管Q_b/b和第一開關管Q_b工作；

所述輸入電壓前饋電路(2)中，第二運算放大器A₂構成電壓跟隨器，其同相輸入端與主功率電路(1)的二極管整流電路RB整流后的電壓經第五分壓電阻R₅和第六分壓電阻R₆后連接，反相輸入端連接第二運算放大器A₂的輸出端；第二運算放大器A₂的輸出信號經峰值采樣后的采樣電壓峰值信號同時與第三乘法器(5)的兩個輸入端、第四運算放大器A₄構成的加法電路的反相輸入端連接，第四運算放大器A₄構成的加法電路的同相輸入端接參考電位零點；第三運算放大器A₃構成減法電路，其同相輸入端與第三乘法器(5)的輸出端連接，其反相輸入端與第四運算放大器A₄構成的加法電路的輸出端連接；第二乘法器(4)的第一輸入端與第二運算放大器A₂的輸出端連接，第二乘法器(4)的第二輸入端與第三運算放大器A₃的輸出端連接，第二乘法器(4)的輸出信號與第二選通開關(3)的輸入2引腳相連，第二選通開關(3)的輸入5引腳與第五運算放大器A₅構成的減法電路的輸出端連接，第五運算放大器A₅的同相輸入端與第二運算放大器A₂輸出端經第十六分壓電阻R₁₆和第十七分壓電阻R₁₇后連接，反相輸入端一方面通過第十九分壓電阻R₁₉連接第五運算放大器A₅的輸出端，另一方面通過第十八分壓電阻R₁₈連接輸出電壓采樣電路(13)的輸出端；

所述RS觸發器和比較器(7)，選用L6561或L6562型號的集成IC電路，RS觸發器和比較器(7)的第一比較器comp₁將同相輸入端的第一乘法器(6)的輸出信號和反相輸入端的第一選通開關(8)的輸出信號進行比較，產生的信號再送入RS觸發器的R端，控制第一選通開關(8)中開關管的關斷；RS觸發器的S端與由主功率電路(1)的主電感L的輔助繞組和電阻R_ZCD構成的過零檢測電路的輸出端連接，控制第一選通開關(8)中開關管的開通；

所述切換信號產生電路(9)的第二比較器comp₂同相輸入端與主功率電路(1)的二極管整流電路RB整流后的電壓經第二十二分壓電阻R₂₂和第二十三分壓電阻R₂₃后連接，反相輸入端與給定的邊界電壓V_bou連接，第二比較器comp₂的輸出信號送入與門和非門(11)的輸入端和輸入電壓前饋電路(2)的第二選通開關(3)的4引腳、第一選通開關(8)的8引腳；與門和非門(11)的第一與門AND Gate1將RS觸發器和比較器(7)的輸出信號和切換信號產生電路(9)的第二比較器comp₂的輸出信號相與再送入開關管驅動電路(12)驅動第一開關管Q_b，與門和非門(11)的第二與門AND Gate2將RS觸發器和比較器(7)的輸出信號和非門的輸出信號相與再送入開關管驅動電路(12)驅動第二開關管Qb/b。