无损吸收升压电路和开关电源的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种无损吸收升压电路和具有该无损吸收升压电路的开关电源，无损吸收升压电路包括电压源、电子开关、第一电感、第一二极管、第一电容、能量吸收模块和电源输出端。本实用新型通过能量吸收模块吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，使得第一二极管的反向恢复电流的能量和第一电感的漏感能量得到吸收，并能够输出至负载再度利用，实现电路的无损耗输出，而且能量吸收模块充放电过程中，电路中电流不会逆流，从而电路不会产生振荡，使得电路不受干扰，升压效果不受影响，而且不会由于振荡而导致电路损耗增加，而损坏电路中的元器件。
【专利说明】无损吸收升压电路和开关电源
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源【技术领域】，尤其涉及一种无损吸收升压电路和开关电源。
【背景技术】
[0002]图1所示为现有一升压拓扑电路的电路结构示意图，该升压拓扑电路包括电压源U01、带抽头的电感L01、电感L02、二极管D01、二极管D02、二极管D03、电容C01、电容C02和电子开关KOl，图1所示升压拓扑电路通过电感L02、二极管D02、二极管D03和电容C02吸收二极管DOl的反向恢复电流，电子开关KOl导通时，二极管DOl的反向恢复电流通过电感L02、二极管D02给电容C02充电，通过电容C02存储二极管DOl存在反向恢复电流过程的能量。然而，当电容C02上的电压超过电容C02的电压峰值时，电容C02通过二极管D02、电感L02、二极管DO1、电容C02放电，此时电流通过二极管D02、电感L02、二极管DO1、电容C02流向地，如此电流在充电过程出现逆流，会导致电路出现振荡现象，而电路发生振荡会造成干扰，影响电路的升压效果，而且增大电路损耗，甚至振荡过大时会损坏电路元器件。
实用新型内容
[0003]本实用新型的主要目的是提出一种无损吸收升压电路和开关电源，旨在实现电路的无损耗输出，而且防止电路发生振荡。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型提出一种无损吸收升压电路，该无损吸收升压电路包括电压源、电子开关、第一二极管、第一电容、电源输出端以及设有抽头的第一电感，所述无损吸收升压电路还包括用于吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，且充放电过程电流不逆流的能量吸收模块；其中，
[0005]所述第一电感的第一端与所述电压源的正极连接，所述第一电感的第二端通过所述能量吸收模块与所述第一二极管的阳极连接，所述电压源的负极接地；所述第一二极管的阴极与所述电源输出端连接，且经由所述第一电容接地；所述电子开关的第一端与所述第一电感的抽头连接，所述电子开关的第二端接地，且与所述能量吸收模块连接，所述能量吸收模块的输出端与所述第一电容的正极连接。
[0006]优选地，所述能量吸收模块包括第二电感、第二电容、第二二极管和第三二极管；
[0007]所述第二电感的一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二电感的另一端与所述第一电感的第二端连接；
[0008]所述第二电容的一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阴极连接，且与所述第三二极管的阳极连接；所述第二二极管的阳极经由所述电子开关与所述第一电感的抽头连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电容的正极连接。
[0009]优选地，所述无损吸收升压电路还包括用于控制所述电子开关导通或者关断的升压控制芯片；所述升压控制芯片的PWM信号输出端与所述电子开关的控制端连接。
[0010]优选地，所述无损吸收升压电路还包括用于采样所述电源输出端输出的电压并反馈至所述升压控制芯片的输出反馈模块；所述输出反馈模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述升压控制芯片的反馈输入端连接，且经由所述第二电阻接地。
[0011]优选地，所述电子开关包括一 MOS管，所述MOS管的栅极与所述升压控制芯片的PWM信号输出端连接，所述MOS管的漏极与所述第一电感的抽头连接，所述MOS管的源极接地，且与所述第二二极管的阳极连接。
[0012]优选地，所述MOS管为NMOS管。
[0013]优选地，所述电子开关包括一三极管，所述三极管的基极与所述升压控制芯片的PWM信号输出端连接，所述三极管的集电极与所述第一电感的抽头连接，所述三极管的发射极接地，且与所述第二二极管的阳极连接。
[0014]优选地，所述三极管为NPN三极管。
[0015]优选地，所述能量吸收模块还包括第四二极管、第五二极管和第三电容；
[0016]所述第四二极管的阳极与所述第一电感和所述第二电感的公共连接点连接，所述第四二极管的阴极与所述第五二极管的阳极连接，且经由所述第三电容与所述电子开关的第一端连接，所述第五二极管的阴极与所述第一电容的正极连接。
[0017]本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源包括无损吸收升压电路，该无损吸收升压电路包括电压源、电子开关、第一二极管、第一电容、电源输出端以及设有抽头的第一电感，所述无损吸收升压电路还包括用于吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，且充放电过程电流不逆流的能量吸收模块；其中，
[0018]所述第一电感的第一端与所述电压源的正极连接，所述第一电感的第二端通过所述能量吸收模块与所述第一二极管的阳极连接，所述电压源的负极接地；所述第一二极管的阴极与所述电源输出端连接，且经由所述第一电容接地；所述电子开关的第一端与所述第一电感的抽头连接，所述电子开关的第二端接地，且与所述能量吸收模块连接，所述能量吸收模块的输出端与所述第一电容的正极连接。
[0019]本实用新型提出的无损吸收升压电路，通过能量吸收模块吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，使得第一二极管的反向恢复电流的能量和第一电感的漏感能量得到吸收，并能够输出至负载再度利用，实现电路的无损耗输出，而且能量吸收模块充放电过程中，电路中电流不会逆流，从而电路不会产生振荡，使得电路不受干扰，升压效果不受影响，而且不会由于振荡而导致电路损耗增加，而损坏电路中的元器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为现有一升压拓扑电路的电路结构示意图；
[0021]图2为本实用新型无损吸收升压电路第一实施例的电路结构示意图；
[0022]图3为本实用新型无损吸收升压电路第二实施例的电路结构示意图；
[0023]图4为本实用新型无损吸收升压电路第三实施例的电路结构示意图；
[0024]图5为本实用新型无损吸收升压电路第四实施例的电路结构示意图。
[0025]本实用新型的目的、功能特点及优点的实现，将结合实施例，并参照附图作进一步说明。【具体实施方式】
[0026]以下结合说明书附图及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0027]本实用新型提出一种无损吸收升压电路。
[0028]参照图2，图2为本实用新型无损吸收升压电路第一实施例的电路结构示意图。
[0029]本实用新型的无损吸收升压电路包括电压源U1、电子开关K1、第一电感L1、第一二极管D1、第一电容Cl、能量吸收模块10和电源输出端Vout,该第一电感LI上设有抽头，该能量吸收模块10用于吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，且充放电过程电流不逆流。
[0030]其中，第一电感LI的第一端与电压源Ul的正极连接，第一电感LI的第二端通过能量吸收模块10与第一二极管Dl的阳极连接，电压源Ul的负极接地；第一二极管Dl的阴极与电源输出端Vout连接，且经由第一电容Cl接地；电子开关Kl的第一端与第一电感LI的抽头连接，电子开关Kl的第二端接地，且与能量吸收模块10连接，能量吸收模块10的输出端与第一电容Cl的正极连接。
[0031]本实用新型无损吸收升压电路通过能量吸收模块10吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，使得第一二极管Dl的反向恢复电流的能量和第一电感LI的漏感能量得到吸收，并能够通过电源输出端Vout输出至负载再度利用，实现电路的无损耗输出，而且能量吸收模块10充放电过程中，电路中电流不会逆流，从而电路不会产生振荡，使得电路不受干扰，升压效果不受影响，而且不会由于振荡而导致电路损耗增加，而损坏电路中的元器件。
[0032]具体地，如图2所示，上述能量吸收模块10包括第二电感L2、第二电容C2、第二二极管D2和第三二极管D3。
[0033]第二电感L2的一端与第二二极管D2的阳极连接，第二电感L2的另一端与第一电感LI的第二端连接。第二电容C2的一端与第一二极管Dl的阳极连接，第二电容C2的另一端与第二二极管D2的阴极连接，且与第三二极管D3的阳极连接；第二二极管D2的阳极经由电子开关Kl与第一电感LI的抽头连接，第三二极管D3的阴极与第一电容Cl的正极连接。
[0034]具体地，无损吸收升压电路还包括升压控制芯片20，该升压控制芯片20用于控制电子开关Kl导通或者关断；升压控制芯片20的PWM信号输出端与电子开关Kl的控制端连接。升压控制芯片20通过其PWM信号输出端输出PWM信号控制电子开关Kl导通或者关断。
[0035]无损吸收升压电路还包括输出反馈模块30，输出反馈模块30用于采样电源输出端Vout输出的电压并反馈至升压控制芯片20，输出反馈模块30包括第一电阻Rl和第二电阻R2,第一电阻Rl的一端与电源输出端Vout连接,第一电阻Rl的另一端与升压控制芯片20的反馈输入端连接，且经由第二电阻R2接地。输出反馈模块30中，第一电阻Rl和第二电阻R2将电源输出端Vout输出的电压分压后反馈至升压控制芯片20的反馈输入端，从而升压控制芯片20根据接收到的电压大小控制电子开关Kl导通和关断的时间，使得无损吸收升压电路输出电压稳定。
[0036]上述电子开关Kl包括一 MOS管，本实施例的MOS管优选为NMOS管。该MOS管的栅极为电子开关Kl的控制端，MOS管的漏极为电子开关Kl的第一端，MOS管的源极为电子开关Kl的第二端。MOS管的栅极与升压控制芯片20的PWM信号输出端连接，MOS管的漏极与第一电感LI的抽头连接，MOS管的源极接地，且与第二二极管D2的阳极连接。升压控制芯片20输出的PWM信号为高电平时，电子开关Kl导通，升压控制芯片20输出的PWM信号为低电平时，电子开关Kl关断。
[0037]本领域技术人员应当理解的是，在一变形的实施例中，上述电子开关Kl也可以为三极管，如图3所示为本实用新型无损吸收升压电路第二实施例的电路结构示意图。与图2不同的是，图3中电子开关Kl包括一三极管，该三极管优选为NPN三极管。该三极管的基极为电子开关Kl的控制端，三极管的集电极为电子开关Kl的第一端，三极管的发射极为电子开关Kl的第二端。该三极管的基极与升压控制芯片的PWM信号输出端连接，三极管的集电极与第一电感的抽头连接，三极管的发射极接地，且与第二二极管的阳极连接。升压控制芯片20输出的PWM信号为高电平时，电子开关Kl导通，升压控制芯片20输出的PWM信号为低电平时，电子开关Kl关断。
[0038]图2和图3所示的无损吸收升压电路的工作原理相同，在此一同作如下描述:
[0039]图2和图3所示无损吸收升压电路正常工作过程中，当电子开关Kl导通时，由于第一二极管Dl会有反向恢复过程，第一二极管Dl不能突变为截止状态，此时第一电容Cl、第一二极管D1、第二电感L2、第一电感LI和电子开关Kl构成回路，第一二极管Dl的反向恢复电流流经第二电感L2，此时第二电感L2储存第一二极管Dl的反向恢复电流的能量，当第一二极管Dl反向恢复完成时，第二电感L2上储存的电能经过第一电感L1、电子开关K1、第二二极管D2给第二电容C2充电，第二电容C2储存第二电感L2输出的电能，第二电感L2输出的电能是第一二极管Dl的反向恢复电流的能量和第二电感L2的漏感能量的叠加。
[0040]当电子开关Kl关断时，第二二极管D2的阳极接地，由于第二电容C2在充电过程中，第二电容C2上的电压升高，因此第二二极管D2的阴极电压也升高，第二二极管D2截止，此时第二电容C2、第三二极管D3、第一电容Cl构成回路，第二电容C2通过第三二极管D3、第一电容Cl放电,在第一电容Cl上产生的电能通过电源输出端Vout输出至负载再度利用。由于第二电容C2放电过程中第二二极管D2截止，因此电流不会流向第二电感L2和第一二极管D1，从而电路中不会出现振荡现象，使得电路不受干扰，升压效果不受影响，而且不会由于振荡而导致电路损耗增加，而损坏电路中的元器件。
[0041]再参照图4，图4为本实用新型无损吸收升压电路第三实施例的电路结构示意图。
[0042]本领域技术人员不难理解的是，图2所示无损吸收升压电路可以与图1所示升压拓扑电路结合应用，如图4所示，在另一变形的实施例中，与图2不同的是，图4中能量吸收模块10还包括第四二极管D4、第五二极管D5和第三电容C3。第四二极管D4的阳极与第一电感LI和第二电感L2的公共连接点连接，第四二极管D4的阴极与第五二极管D5的阳极连接，且经由第三电容C3与电子开关Kl的第一端连接，第五二极管D5的阴极与第一电容Cl的正极连接。
[0043]本领域技术人员应当理解的是，在又一变形的实施例中，图3所示无损吸收升压电路可以与图1所示升压拓扑电路结合应用，如图5所示为本实用新型无损吸收升压电路第四实施例的电路结构示意图。与图3不同的是，图5中能量吸收模块10还包括第四二极管D4、第五二极管D5和第三电容C3。第四二极管D4的阳极与第一电感LI和第二电感L2的公共连接点连接，第四二极管D4的阴极与第五二极管D5的阳极连接，且经由第三电容C3与电子开关Kl的第一端连接，第五二极管D5的阴极与第一电容Cl的正极连接。
[0044]图4和图5所示的无损吸收升压电路的工作原理相同，在此一同作如下描述:
[0045]图4和图5所示无损吸收升压电路正常工作过程中，当电子开关Kl导通时，第二电感L2储存第一二极管Dl的反向恢复电流的能量，当第一二极管Dl反向恢复完成时，第二电感L2通过第四二极管D4、第三电容C3、电子开关K1、第二二极管D2和第二电容C2放电，此时第三电容C3、第二电容C2储存第二电感L2输出的电能，从而能够避免由于第三电容C3上的电压达到电压峰值而通过第四二极管D4、第二电感L2、第一二极管Dl和第一电容Cl放电，防止电路产生振荡。
[0046]当电子开关Kl关断时，如上述图2和图3所示无损吸收升压电路工作原理，第二二极管D2截止，第二电容C2通过第三二极管D3、第一电容Cl放电，同时第三电容C3通过第五二极管D5、第一电容Cl放电,在第一电容Cl上产生的电能通过电源输出端Vout输出至负载再度利用。由于第二电容C2放电过程中第二二极管D2截止，电流不会流向第二电感L2和第一二极管Dl，从而电路中也不会出现振荡现象。
[0047]本实用新型还提出一种开关电源，该开关电源包括无损吸收升压电路，该无损吸收升压电路的结构、工作原理以及所带来的有益效果均参照上述实施例，此处不再赘述。
[0048]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种无损吸收升压电路，包括电压源、电子开关、第一二极管、第一电容、电源输出端以及设有抽头的第一电感，其特征在于，所述无损吸收升压电路还包括用于吸收反向恢复电流的能量和漏感能量并再度输出，且充放电过程电流不逆流的能量吸收模块；其中， 所述第一电感的第一端与所述电压源的正极连接，所述第一电感的第二端通过所述能量吸收模块与所述第一二极管的阳极连接，所述电压源的负极接地；所述第一二极管的阴极与所述电源输出端连接，且经由所述第一电容接地；所述电子开关的第一端与所述第一电感的抽头连接，所述电子开关的第二端接地，且与所述能量吸收模块连接，所述能量吸收模块的输出端与所述第一电容的正极连接。
2.如权利要求1所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述能量吸收模块包括第二电感、第二电容、第二二极管和第三二极管； 所述第二电感的一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第二电感的另一端与所述第一电感的第二端连接； 所述第二电容的一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电容的另一端与所述第二二极管的阴极连接，且与所述第三二极管的阳极连接；所述第二二极管的阳极经由所述电子开关与所述第一电感的抽头连接，所述第三二极管的阴极与所述第一电容的正极连接。
3.如权利要求2所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述无损吸收升压电路还包括用于控制所述电子开关导通或者关断的升压控制芯片；所述升压控制芯片的PWM信号输出端与所述电子开关的控制端连接。
4.如权利要求3所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述无损吸收升压电路包括用于采样所述电源输出端输出的电压并反馈至所述升压控制芯片的输出反馈模块；所述输出反馈模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端与所述电源输出端连接，所述第一电阻的另一端与所述升压控制芯片的反馈输入端连接，且经由所述第二电阻接地。
5.如权利要求4所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述电子开关包括一MOS管，所述MOS管的栅极与所述升压控制芯片的PWM信号输出端连接，所述MOS管的漏极与所述第一电感的抽头连接，所述MOS管的源极接地，且与所述第二二极管的阳极连接。
6.如权利要求5所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述MOS管为NMOS管。
7.如权利要求4所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述电子开关包括一三极管，所述三极管的基极与所述升压控制芯片的PWM信号输出端连接，所述三极管的集电极与所述第一电感的抽头连接，所述三极管的发射极接地，且与所述第二二极管的阳极连接。
8.如权利要求7所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述三极管为NPN三极管。
9.如权利要求6或8所述的无损吸收升压电路，其特征在于，所述能量吸收模块还包括第四二极管、第五二极管和第三电容； 所述第四二极管的阳极与所述第一电感和所述第二电感的公共连接点连接，所述第四二极管的阴极与所述第五二极管的阳极连接，且经由所述第三电容与所述电子开关的第一端连接，所述第五二极管的阴极与所述第一电容的正极连接。
10.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的无损吸收升压电路。
【文档编号】H02M3/07GK203708105SQ201320830951
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】王坚 申请人:深圳Tcl新技术有限公司