一种y型开关电源的制作方法
【专利摘要】一种Y型开关电源，连接在输入电源Vin与负载Rload之间，包含：输入电感L1、变压器T1、第一MOSFET开关管Q1、第二MOSFET开关管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2和母线支撑电容C1。本发明具有连续的输入输出电流和低电流纹波，结构简单，MOSFET电压应力小，控制系统由峰值电流模式控制脉冲宽度调制，控制环简单，无需采取抑制偏磁的措施，减少了卫星用开关电源开关管损耗，进而提高了卫星用放电电路的可靠性和效率，提高了卫星能源的利用率。
【专利说明】
一种Y型开关电源
技术领域
[0001]本发明涉及一种Y型开关电源，尤其涉及一种卫星用的高效率Y型开关电源。【背景技术】
[0002]卫星对电源分系统的性能、重量和体积提出了越来越高的要求。提高电源分系统的性能比和性能价格比等指标，对增加有效载荷、提高卫星性能和效益都有非常重要的意义，但是现有的开关电源拓扑还不能满足更高性能的要求。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种Y型开关电源，具有连续的输入输出电流和低电流纹波，结构简单，M0SFET电压应力小，控制系统简单，无需采取抑制偏磁的措施，减少了卫星用开关电源开关管损耗，进而提高了卫星用放电电路的可靠性和效率，提高了卫星能源的利用率。
[0004]为了达到上述目的，本发明提供一种Y型开关电源，该Y型开关电源连接在输入电源Vin与负载Ri〇ad之间，其包含:输入电感L1，其一端电性连接输入电源Vin的正极，另一端电性连接变压器T1的CT端； 变压器T1，其包含变压器原边Np和变压器副边Ns，变压器原边Np的同名端a和变压器副边Ns的异名端c连接变压器T1的CT端；第一 M0SFET开关管Q1，其漏极电性连接变压器原边Np的异名端b，其栅极电性连接控制电路，其源极接地；第二M0SFET开关管Q2，其漏极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其栅极电性连接控制电路，其源极接地；第一二极管D1，其正极电性连接变压器原边Np的异名端b，其负极电性连接母线支撑电容C1;第二二极管D2，其正极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其负极电性连接母线支撑电容C1;母线支撑电容C1，其与负载Rirad并联连接；控制电路，其输出端分别电性连接第一 M0SFET开关管Q1的栅极和第二M0SFET开关管Q2 的栅极，该控制电路输出信号控制第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2的导通或关断。
[0005]所述的控制电路输出第一控制信号给第一 M0SFET开关管Q1，输出第二控制信号给第二M0SFET开关管Q2,所述的第一控制信号和第二控制信号是电流脉冲信号，第一控制信号和第二控制信号的幅值相等、脉宽可调、相位相差180°。
[0006]变压器原边Np与变压器副边Ns的匝数比为Np:Ns=l: 1。[〇〇〇7]本发明具有连续的输入输出电流和低电流纹波，结构简单，M0SFET电压应力小，控制系统简单，无需采取抑制偏磁的措施，减少了卫星用开关电源开关管损耗，进而提高了卫星用放电电路的可靠性和效率，提高了卫星能源的利用率。【附图说明】
[0008]图1是本发明提供的一种Y型开关电源的电路图。
[0009]图2是第一 M0SFET开关管和第二M0SFET开关管的栅源极电压波形图和变压器T1的电压波形图。【具体实施方式】
[0010]以下根据图1和图2,具体说明本发明的较佳实施例。
[0011]如图1所示，本发明提供一种Y型开关电源，其连接在输入电源Vin与负载Rlciad之间， 该Y型开关电源包含:输入电感L1，其一端电性连接输入电源Vin的正极，另一端电性连接变压器T1的CT端，形成能量输入回路；变压器T1，其包含变压器原边Np和变压器副边Ns，变压器原边Np的同名端a和变压器副边Ns的异名端c连接变压器T1的CT端；第一 M0SFET开关管Q1，其漏极电性连接变压器原边Np的异名端b，其栅极电性连接控制电路，其源极接地；第二M0SFET开关管Q2，其漏极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其栅极电性连接控制电路，其源极接地；第一二极管D1，其正极电性连接变压器原边Np的异名端b，其负极电性连接母线支撑电容C1;第二二极管D2，其正极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其负极电性连接母线支撑电容C1;母线支撑电容C1，其与负载Rid并联连接；控制电路(图中未示出)，其输出端分别电性连接第一 M0SFET开关管Q1的栅极和第二 M0SFET开关管Q2的栅极，该控制电路输出信号控制第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2的导通或关断。
[0012]所述的控制电路输出第一控制信号给第一 M0SFET开关管Q1，输出第二控制信号给第二M0SFET开关管Q2,所述的第一控制信号和第二控制信号是电流脉冲信号，第一控制信号和第二控制信号的幅值相等、脉宽可调、相位相差180°。[〇〇13]本发明提供的Y型开关电源的工作原理如下:当第一M0SFET开关管Q1导通时，第一二极管D1和第二M0SFET开关管Q2关断，输入电流经过输入电感L1和变压器T1的副边Ns，最后通过第二二极管D2和母线支撑电容C1输出至负载Rload ;当第二M0SFET开关管Q2导通时，第二二极管D2和第一M0SFET开关管Q1关断，输入电流经过输入电感L1和变压器T1的原边Np，最后通过第一二极管D1和母线支撑电容C1输出至负载Rload ;当第一M0STET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2同时关断时，输入电流经过输入电感 L1，变压器T1的原边Np和副边Ns，第一二极管D1，第二二极管D2同时续流至母线支撑电容C1 输出至负载Rload。
[0014]第一 M0SFET开关管、第二M0SFET开关管的导通和关断时间及变压器T1 (cd端)的电压波形如图2所示。
[0015]为实现稳态时一个等效开关周期T内的电感电流正向变化量与负向变化量相等， 需满足变压器匝数Np:Ns=l:l，因此该类拓扑结构最为简单。
[0016]由于输入电流为电感电流k，因此输入电流为低纹波，此时输出至母线支撑电容的电流高值为iL，电流低值为〇.5iL，输入输出电压关系满足Vcmt=Vin/ (1-D)，D为占空比。 [0〇17]所述的输入电感L1作为Y型开关电源的能量储存元件，在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2导通时存储能量，在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2同时关断时泄放能量。[〇〇18]所述的变压器T1在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2导通时，将输入电感L1的能量传递至母线支撑电容C1，在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2同时关断时，为输入电感L1续流。[0〇19]所述的第一二极管D1在第二M0SFET开关管Q2导通时为输入电感L1及变压器T1原边^组成的通路传递能量至母线支撑电容C1，并在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2同时关断时为所述输入电感L1及变压器T1原边NP组成的通路续流将能量传递至母线支撑电容C1。
[0020]所述的第二二极管D2在第一 M0SFET开关管Q1导通时为输入电感L1及变压器T1副边Ns组成的通路传递能量至母线支撑电容C1，并在第一 M0SFET开关管Q1和第二M0SFET开关管Q2同时关断时为输入电感L1及变压器T1副边Ns组成的通路续流将能量传递至母线支撑电容C1。[〇〇21]所述的第一 M0SFET开关管Q1导通时，输入电感L1通过变压器T1原边NP存储能量。[〇〇22]所述的第二M0SFET开关管Q2导通时，输入电感L1通过变压器T1副边Ns存储能量。[〇〇23]所述的母线支撑电容C1为稳定母线电压V?t提供能量。[〇〇24]本发明具有连续的输入输出电流和低电流纹波，结构简单，M0SFET电压应力小，控制系统简单，小信号模型与Buck电路相似，不存在右半平面的零点，变压器的工作情况与推挽电路类似，但磁心偏磁问题不严重，无需采取抑制偏磁的措施，减少了卫星用开关电源开关管损耗，进而提高了卫星用放电电路的可靠性和效率，提高了卫星能源的利用率。[〇〇25]尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【主权项】
1.一种Y型开关电源，其特征在于，该Y型开关电源连接在输入电源Vin与负载Rlciad之间， 其包含:输入电感L1，其一端电性连接输入电源Vin的正极，另一端电性连接变压器II的Ct端；变压器T1，其包含变压器原边Np和变压器副边Ns，变压器原边Np的同名端a和变压器副 边Ns的异名端c连接变压器T1的CT端；第一 MOSFET开关管Q1，其漏极电性连接变压器原边Np的异名端b，其栅极电性连接控制 电路，其源极接地；第二MOSFET开关管Q2，其漏极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其栅极电性连接控制 电路，其源极接地；第一二极管D1，其正极电性连接变压器原边Np的异名端b，其负极电性连接母线支撑电 容C1;第二二极管D2,其正极电性连接变压器副边Ns的同名端d，其负极电性连接母线支撑电 容C1;母线支撑电容C1，其与负载Rid并联连接；控制电路，其输出端分别电性连接第一 MOSFET开关管Q1的栅极和第二MOSFET开关管Q2 的栅极，该控制电路输出信号控制第一 MOSFET开关管Q1和第二MOSFET开关管Q2的导通或关 断。2.如权利要求1所述的Y型开关电源，其特征在于，所述的控制电路输出第一控制信号 给第一 MOSFET开关管Q1，输出第二控制信号给第二MOSFET开关管Q2,所述的第一控制信号 和第二控制信号是电流脉冲信号，第一控制信号和第二控制信号的幅值相等、脉宽可调、相 位相差180°。3.如权利要求1所述的Y型开关电源，其特征在于，变压器原边Np与变压器副边Ns的匝 数比为Np:Ns=l: 1。
【文档编号】H02M3/335GK105958833SQ201610483741
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】杨肖锋, 周明中, 张兴浩, 瞿炜烨, 陶建秋
【申请人】上海空间电源研究所