[發明專利]一種升壓變換器及其控制方法

在審

• 申請號: 201910868385.6
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110719026A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 盧鵬飛;尹向陽
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種升壓變換器及其控制方法，升壓變換器包括輸入電源正、輸出電壓正、電源公共地、開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、電感器L1，電容器C1和電容器C2；開關管Q4的源極和電容器C1的一端連接到輸入電源正，開關管Q4的漏極和開關管Q3的源極連接到電感器L1的一端，開關管Q2的源極和開關管Q1的漏極連接到電感器L1的另一端，開關管Q2的漏極和開關管Q3的漏極連接到電容器C2的一端為輸出電壓正，開關管Q1的源極和電容器C1的另一端連接到電容器C2的另一端為電源公共地，本發明在輸出輸入電壓之比較大的條件下將電感器L1的勵磁過程分為兩個階段，使電感器L1快速勵磁，在輸出輸入電壓大比值的條件下實現升壓變換器高頻工作，大電流輸出。

技術領域

本發明涉及開關電源，特別涉及升壓變換器及其控制方法。

背景技術

圖1為具有同步整流功能的傳統升壓電路，電路工作在連續模式(CCM，ContinuousConduction Mode)時，MOS管Q1為硬開關，MOS管Q2存在反向恢復問題，導致損耗大；電路工作在斷續模式(DCM，Discontinuous Conduction Mode)只是解決了MOS管Q2反向恢復問題，MOS管Q1依然為硬開關；電路工作在強制連續模式(FCCM，Forced Continuous ConductionMode)可以實現MOS管Q1的ZVS開通同時避免MOS管Q2的反向恢復，電感器L1的電流波形如圖2中虛線所示，當開關頻率不變，負載電流從Io1減小到Io2時負向電流就會變大，如圖2中實線所示，導致損耗增加較大，通行的辦法就是如圖3所示升高開關頻率來維持負向電流基本不變，但是負載電流進一步減小開關頻率就會越來越高導致過高的開關損耗，驅動損耗，磁芯損耗等，使總損耗不降反升。輸入電壓變化也存在負載電流變化時損耗增加的問題，所以在較大的輸入電壓范圍和負載范圍下效率和ZVS(Zero Voltage Switch，零電壓開關)不能實現折中優化，導致綜合效率偏低的問題。

圖4為申請號為13/794,588，發明名稱為《APPARATUS AND METHODS FOR CONTROLOF DISCONTINUOUS MODE POWER CONVERTERS》的美國專利摘要附圖，該專利的發明構思是在電感240兩端并聯單向開關232對電感的反向電流進行鉗位，在較大輸入電壓范圍和負載范圍下實現主MOS管Q1的ZVS開通。但是輸出輸入電壓之比值大于3時，MOS管Q1的導通時間太長和MOS管Q2的續流時間太小，大電流輸出時Q1的導通時間增加較多，使升壓電路難以高頻化，較大的峰值電感電流使得導通損耗較大，效率降低，所以高頻化，大電流和高效率難以在升壓電路中實現折中。

發明內容

鑒于現有升壓電路及其改進型專利電路和控制方式的技術缺陷，本發明要解決的技術問題是提出一種升壓變換器及其控制方式，在較大的輸入電壓范圍和負載范圍下實現效率和所有MOS管ZVS開通的折中優化，解決在輸出輸入電壓之比值大于3時，開關頻率降低，導通損耗增加較大，難以實現高頻化，大電流輸出和高效率工作之間難以折中等問題。

為了實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種升壓變換器，包括輸入電源正、輸出電壓正、電源公共地、開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3、開關管Q4、電感器L1，電容器C1和電容器C2；開關管Q4的源極和電容器C1的一端連接到輸入電源正，開關管Q4的漏極和開關管Q3的源極連接到電感器L1的一端，開關管Q2的源極和開關管Q1的漏極連接到電感器L1的另一端，開關管Q2的漏極和開關管Q3的漏極連接到電容器C2的一端為輸出電壓正，開關管Q1的源極和電容器C1的另一端連接到電容器C2的另一端為電源公共地。

優選地，輸出輸入電壓之比大于3。

優選地，所述的開關管Q1、開關管Q2、開關管Q3和開關管Q4擇一或者全部為MOS管、三極管或者IGBT。