一种高效率的非隔离型升压电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种升压电路，尤其涉及一种高效率的非隔离型升压电路。
【背景技术】
[0002] 电源产品的升压电路对于产品质量来说，至关重要，随着科技的发展，电源产品也 在不断地更新换代，现有对于尺寸更小、效率更高、热设计简单和降低成本一直是电源产品 所需要不懈追求的目标。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是减小体积、降低生产成本并提高效率的非隔离型升 压电路。
[0004] 对此，本发明提供一种高效率的非隔离型升压电路，包括：输入电压源、输入滤波 电容、第一开关管、第二开关管、升压变压器和滤波器；所述升压变压器包括第一源端线圈、 第二源端线圈和副端线圈；所述输入电压源的一端接地，所述输入电压源的另一端分别与 输入滤波电容的一端、第一源端线圈的同名端以及第二源端线圈的异名端相连接，所述输 入滤波电容的另一端接地；所述第一开关管的源极接地，所述第一开关管的栅极连接至所 述第一开关管的驱动信号端，所述第一开关管的漏极分别与第一源端线圈的异名端和副端 线圈的同名端相连接；所述第二开关管的源极接地，所述第二开关管的栅极连接至所述第 二开关管的驱动信号端，所述第二开关管的漏极分别与第二源端线圈的同名端和副端线圈 的异名端相连接；所述副端线圈的同名端和异名端均与所述滤波器相连接。
[0005] 本发明的进一步改进在于，所述第二开关管的驱动信号相位滞后所述第一开关管 的驱动信号相位的角度为180°，所述第二开关管的驱动信号和第一开关管的驱动信号的 占空比宽度相等。
[0006] 本发明的进一步改进在于，还包括第一整流二极管，所述第一源端线圈的异名端 连接至所述第一整流二极管的阳极，所述副端线圈的同名端连接至所述第一整流二极管的 阴极。
[0007] 本发明的进一步改进在于，还包括第二整流二极管，所述第二源端线圈的同名端 连接至所述第二整流二极管的阳极，所述副端线圈的异名端连接至所述第二整流二极管的 阴极。
[0008] 本发明的进一步改进在于，还包括第三整流二极管，所述副端线圈的同名端连接 至所述第三整流二极管的阳极，所述第三整流二极管的阴极连接至所述滤波器。
[0009] 本发明的进一步改进在于，还包括第四整流二极管，所述副端线圈的异名端连接 至所述第四整流二极管的阳极，所述第四整流二极管的阴极连接至所述滤波器。
[0010] 本发明的进一步改进在于，所述滤波器包括滤波电感和滤波电容，所述第三整流 二极管的阴极和第四整流二极管的阴极分别连接至所述滤波电感的一端，所述滤波电感的 另一端分别与所述滤波电容的一端和负载端相连接，所述滤波电容的另一端接地。
[0011] 本发明的进一步改进在于，当所述第一开关管的驱动信号端开通，且所述第二开 关管的驱动信号端关闭时，所述输入电压源流过所述第一源端线圈和第一开关管以形成通 路，所述第一源端线圈的同名端电压为正，所述第一源端线圈的异名端电压为负；所述第二 源端线圈的同名端和所述副端线圈的同名端的感应电压为正，所述第二源端线圈的异名端 和所述副端线圈的异名端的感应电压为负，使所述第二整流二极管和所述第三整流二极管 导通，所述第一整流二极管和第四整流二极管承受反压截止，则所述输入电压源通过所述 第二源端线圈、第二整流二极管、副端线圈、第三整流二极管、滤波电感以及滤波电容输出 至负载端；所述滤波电感的输入端电压vAS
;流过所述第一源端线 圈的电流L与流过所述副端线圈的电流13之间的关系为
；其中，v_ra为所述 输入电压源的电压，Ni为所述第一源端线圈的线圈匝数，~2为所述第二源端线圈的线圈匝 数，N3为所述副端端线圈的线圈匝数。
[0012] 本发明的进一步改进在于，当所述第二开关管的驱动信号端开通，且所述第一开 关管的驱动信号端关闭时，所述输入电压源流过所述第二源端线圈和第二开关管以形成通 路，所述第二源端线圈的同名端电压为负，所述第二源端线圈的异名端电压为正；所述第 一源端线圈的同名端和所述副端线圈的同名端的感应电压为负，所述第一源端线圈的异名 端和所述副端线圈的异名端的感应电压为正，使所述第一整流二极管和第四整流二极管导 通，所述第二整流二极管和所述第三整流二极管承受反压截止，则输入电压源通过所述第 一源端线圈、第一整流二极管、副端线圈、第四整流二极管、滤波电感以及滤波电容输出至 负载端，所述滤波电感的输入端电压VAS
;流过所述第二源端线圈 的电流12与流过所述副端线圈的电流13之间的关系为
；其中，V_ra为所述输 入电压源的电压，Ni为所述第一源端线圈的线圈匝数，N 2为所述第二源端线圈的线圈匝数， N3为所述副端端线圈的线圈匝数。
[0013] 本发明的进一步改进在于，当N1 = N2且所述第二开关管的驱动信号和 第一开关管的驱动信号的占空比宽度相等时，所述非隔离型升压电路的输出电压
;所述非隔离型升压电路的输出电流1_为：
其中，为所述输入电压源的电压，Duty为所述第一开关管的驱动 信号的占空比宽度，K为所述第一源端线圈的线圈匝数，~2为所述第二源端线圈的线圈匝 数，N3为所述副端端线圈的线圈匝数，I 流过所述第一源端线圈的电流。。
[0014] 与现有技术相比，本发明的进一步改进在于：对传统推挽电路进行了改进，在同 容量、同电压输出条件下，本发明的效率比传统推挽电路的输入电流大幅降低，能够使得整 个非隔离型升压电路提升2-3个百分点的效率，且成本和体积下降明显；所述第一开关管 和第二开关管的电流应力减小，导通损耗随之降低，而电流减小也有利于开关损耗降低，且 变压器的第一源端线圈或第二源端线圈关断后，漏感能量可通过整流二极管馈送到副端线 圈，进一步降低了第一开关管和第二开关管的开关损耗，同时，变压器和散热片的体积减 小，为产品小型化提供可能性，也能够有利于电源产品降低成本。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明一种实施例的电路原理图；
[0016] 图2是本发明一种实施例的第一开关管和第二开关管的驱动逻辑示意图；
[0017] 图3是本发明一种实施例的第一开关管导通且第二开关管关闭的电路导通示意 图；
[0018] 图4是本发明一种实施例的第一开关管关闭且第二开关管导通的电路导通示意 图。
【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
[0020] 如图1所示，本例提供一种高效率的非隔离型升压电路，包括：输入电压源 Vsource、输入滤波电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、升压变压器TX和滤波器；所述 升压变压器TX包括第一源端线圈N1、第二源端线圈N2和副端线圈N3 ;所述输入电压源 Vsource的一端接地，所述输入电压源Vsource的另一端分别与输入滤波电容C1的一端、第 一源端线圈N1的同名端以及第二源端线圈N2的异名端相连接，所述输入滤波电容C1的另 一端接地；所述第一开关管Q1的源极接地，所述第一开关管Q1的栅极连接至所述第一开关 管Q1的驱动信号端，所述第一开关管Q1的漏极分别与第一源端线圈N1的异名端和副端线 圈N3的同名端相连接；所述第二开关管Q2的源极接地，所述第二开关管Q2的栅极连接至 所述第二开关管Q2的驱动信号端，所述第二开关管Q2的漏极分别与第二源端线圈N2的同 名端和副端线圈N3的异名端相连接；所述副端线圈N3的同名端和异名端均与所述滤波器 相连接。
[0021] 本例还包括第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3和第四整 流二极管D4 ;所述第一源端线圈N1的异名端连接至所述第一整流二极管D1的阳极，所述 副端线圈N3的同名端连接至所述第一整流二极管D1的阴极；所述第二源端线圈N2的同名 端连接至所述第二整流二极管D2的阳极，所述副端线圈N3的异名端连接至所述第二整流 二极管D2的阴极；所述副端线圈N3的同名端连接至所述第三整流二极管D3的阳极，所述 第三整流二极管D3的阴极连接至所述滤波器；所述副端线圈N3的异名端连接至所述第四 整流二极管D4的阳极，所述第四整流二极管D4的阴极连接至所述滤波器。
[0022] 本例所述滤波器包括滤波电感L和滤波电容C2，所述第三整流二极管D3的阴极和 第四整流二极管D4的阴极分别连接至所述滤波电感L的一端，所述滤波电感L的另一端分 别与所述滤波电容C2的一端和负载端相连接，所述滤波电容C2的另一端接地。
[0023] 所述第一开关管Q1的驱动信号为PWMpush，所述第二开关管Q2的驱动信号为 PWMpull，所述第一开关管Q1和第二开关管Q2均为M0SFET管；本例的第一开关管Q1的驱 动信号PWMpush和第二开关管Q2的驱动信号PWMpull的逻辑示意图如图2所示，所述第二 开关管Q2的驱动信号PWMpull相位滞后所述第一开关管Q1的驱动信号PWMpush相位的角 度为180°，所述第二开关管Q2的驱动信号和第一开关管Q1的驱动信号的占空比宽度相 等。
[0024] 如图3所示，当所述第一开关管Q1的驱动信号端开通，且所述第二开关管Q2的驱 动信号端关闭时，所述输入电压源Vsource流过所述第一源端线圈N1和第一开关管Q1以 形成通路，所述第一源端线圈N1的同名端电压为正，所述第一源端线圈N1的异名端电压为 负；由于电磁感应原理，所述第二源端线圈N2的同名端和所述副端线圈N3的同名端的感应 电压为正，所述第二源端线圈N2的异名端和所述副端线圈N3的异名端的感应电压为负，使 所述第二整流二极管D2和所述第三整流二极管D3导通，所述第一整流二极管D1和第四整 流二极管D4承受反压截止，则所述输入电压源Vsource通过所述第二源端线圈N2、第二整 流二极管D2、副端线圈N3、第三整流二极管D3、滤波电感L以及滤波电容C2输出至负载端； 所述滤波电感L的输入端电压VAS
;由于电磁感应原理，流过所述 第一源端线圈N1的电流L与流过所述副端线圈N3的电流13之间的关系为
其中，Vsciura为所述输入电压源Vsource的电压，L为所述第一源端线圈的线圈匝数，N# 所述第二源端线圈的线圈匝数，队为所述副端端线圈的线圈匝数。图3中，虚线所示的是当 第一开关管导通且第二开关管关闭时的电路导通示意图，代表了电信号的流向。