CN204168146U - 一种dc-dc推挽电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种DC-DC推挽电路，包括直流输入端、直流输出端、PWM信号控制电路和功率转换电路，功率转换电路包括逆变电路、高频变压器和整流滤波电路，高频变压器的初级绕组包括两个线圈，逆变电路包括两个开关管；第一开关管的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二线圈的第一端，第二线圈的第二端接直流输入端的负极；第一线圈的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二开关管的第一端，二开关管的第二端接直流输入端的负极；PWM信号控制电路包括两个互补的PWM波驱动信号输出端，两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接第一开关管和第二开关管的控制端。本实用新型的DC-DC推挽电路简单、性能稳定、便于维护。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及DC-DC直流变换器，尤其涉及一种DC-DC推挽电路。
[背景技术]
开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。由于开关电源的开关管工作在高频开关状态时，其等效电阻很小，流过大的电流时，消耗在调整管上的能量很小，故电源效率可达70％-90％，比普通线性稳压电源效率提高了近1倍。同时利用高频链技术的开关电源体积小、重量轻、可靠性高，该技术是实现高功率密度、高变换效率、优良综合性能DC-DC变换的合理方案。
带高频变压器的DC-DC变换器的结构如图2所示。
目前，有变压器隔离的DC/DC变换技术在传统的拓扑结构中较为常见的是推挽变换器和正激变换器，传统正激变换器和推挽变换器两种电路的拓扑结构如图3和图4所示，两种电路有各自的优缺点，但都有一定的局限性：单端正激变换器为了防止变压器磁芯饱和，存在去磁复位的问题，故对占空比有一定的限制条件；推挽变换器功率开关管承受的电压应力高，只适用于低电压输入场合，而且开关管关断时漏感能量在开关管上引起高的电压尖峰，给主功率变压器的绕制提出了很高的要求，同时变压器的偏磁问题给器件的一致性和驱动电路脉冲宽度的一致性提出了较高的要求。
[发明内容]
本实用新型要解决的技术问题是提供一种性能稳定、结构简单的DC-DC推挽电路。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，一种DC-DC推挽电路，包括直流输入端、直流输出端、PWM信号控制电路和功率转换电路，功率转换电路包括逆变电路、高频变压器和整流滤波电路，高频变压器的初级绕组包括两个线圈，逆变电路包括两个开关管；第一开关管的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二线圈的第一端，第二线圈的第二端接直流输入端的负极；第一线圈的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二开关管的第一端，二开关管的第二端接直流输入端的负极；PWM信号控制电路包括两个互补的PWM波驱动信号输出端，两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接第一开关管和第二开关管的控制端。
以上所述的DC-DC推挽电路，包括钳位电容，钳位电容接在第一开关管的第二端与第二开关管的第一端之间。
以上所述的DC-DC推挽电路，钳位电容的正极端接第二开关管的第一端，负极端接第一开关管的第二端。
以上所述的DC-DC推挽电路，第二线圈的第一端与第一线圈的第二端是同名端。
以上所述的DC-DC推挽电路，PWM信号控制电路包括比较器、PWM模块、隔离驱动电路和电压采样电路，电压采样电路的输入端接所述的直流输出端，输出端接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端接基准电压；PWM模块的输入端接比较器的输出端，PWM模块两个互补的PWM信号输出端分别接隔离驱动电路的两个输入端，隔离驱动电路两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接第一开关管和第二开关管的控制端。
以上所述的DC-DC推挽电路，隔离驱动电路是变压器隔离驱动电路。
以上所述的DC-DC推挽电路，功率转换电路是正激变换电路。
本实用新型的DC-DC推挽电路简单、性能稳定、便于维护。
[附图说明]
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1是本实用新型实施例DC-DC推挽电路的原理框图。
图2是现有技术带高频变压器的DC-DC变换器的结构框图。
图3是现有技术推挽变换器的原理图。
图4是现有技术正激变换器的原理图。
[具体实施方式]
本实用新型实施例DC-DC推挽电路如图1所示，包括直流输入端DC INPUT、直流输出端BUS.V、PWM信号控制电路和功率转换电路。功率转换电路是正激变换电路，包括逆变电路、高频变压器和整流滤波电路。
逆变电路的输入端接DC-DC电路的直流输入端的正负极DC+和DC-，逆变电路的输出端接高频变压器的原边绕组，高频变压器的副边绕组接整流滤波电路构成隔离式DC-DC推挽电路。
PWM信号控制电路包括比较器、PWM模块、隔离驱动电路和电压采样电路。
电压采样电路的输入端接整流滤波电路的输出端，即DC-DC推挽电路的直流输出端BUS.V。比较器的第一输入端接电压采样电路的输出端，第二输入端接参考基准电压；比较器的输出端接PWM模块的输入端，PWM模块的还有一个输入端接自激震荡的三角波信号，PWM模块的输出端经变压器隔离驱动电路接功率转换电路开关管的控制端。
逆变电路包括2个开关管Q1和Q2，PWM模块包括两个信号互补的PWM波驱动信号输出端，PWM输出端接隔离驱动电路的输入端，隔离驱动电路的输出端接对应开关管的控制端。
参考基准电压采用TL431构成的一个2.5V基准源，其参考电压稳定性好。
功率转换电路是两个MOS管Q1、Q2和变压器组成推挽逆变单元电路。参考基准电压采用TL431构成的一个2.5V基准源，此信号送到PWM模块产生两个互补的PWM驱动信号，当PWM1为低电平的时候PWM2为高电平，且两路PWM信号带有一定的死区时间，避免电源直通。
如图2所示，高频变压器的初级绕组T1包括两个线圈N1和N2，线圈N1的2脚和线圈N2的3脚是同名端。
MOS管Q1的漏极接直流输入端的正极D+，源极接线圈N2的第一端(3脚)，线圈N2的第二端(4脚)接直流输入端的负极D-。线圈N1的第一端(1脚)接直流输入端的正极D+，第二端(2脚)接MOS管Q2的漏极，MOS管Q2的源极接直流输入端的负极D-；PWM信号控制电路包括两个互补的PWM波驱动信号输出端，两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接MOS管Q1和MOS管Q2的栅极。
PWM驱动信号PWM1、PWM2送到驱动变压器T2的输入端。当PWM1为高电平时(此时PWM2为低电平)MOS管Q1工作，DC+由MOS管Q1到变压器T1的3脚经4脚再到DC-，变压器T1的次级绕组N3的5脚为正，6脚为负；当PWM2为高电平时(此时PWM1为低电平)DC+由变压器T1的1脚到2脚再通过MOS管Q2到DC-，变压器T1的次级绕组N3的6脚为正，5脚为负。由于PWM1和PWM2连续工作，变压器T1的N3绕组在5脚和6脚之间产生交变的直流电，也就是通称的交流电，再通过整流滤波电路就得到直流输出电压。由输出采样电路输出的BUS.V直流信号和标准的REF参考电压信号送到比较器U1，U1比较的结果送给PWM模块，来调整PWM1和PWM2的占空比，进而调整逆变电路的输出波形。
钳位电容的正极端接MOS管Q2的漏极，负极端接第关管Q1的源极。
钳位电容C可以消除开关管的电压过冲现象。同时，由于钳位电容C的端电压具有浮动特性，选择合适的钳位电容值即能保证变压器磁通在同一周期的两个半周期中有相等的伏秒数和磁芯的双向对称磁化，使激磁电流和磁通在周期结束时回到起始点，无直流偏磁的现象。
本实用新型以上实施例将推挽变换电路和正激变换电路有机地结合在一起，保留了两种电路的优点、克服它们各自的缺点，能有效抑制开关管的电压尖峰同时也抑制了推挽变换器固有的直流偏磁现象，性能稳定、便于维护。
如图1所示，改进型推挽电路的两个开关管Q1、Q2均不导通时间内，输入直流电源向钳位电容C充电形成环流电流，并在一个开关导通的同时，钳位电容C与变压器绕组之间形成回路，钳位电容放电。无论是Q1或Q2哪个导通，钳位电容C都是跟变压器的一个绕组并联的，所以钳位电容C上的电压总是上负下正，且约等于输入直流电源电压Uin。而Uin、UC、Uds1和Uds2构成一个回路，由基尔霍夫电压定律可知道：Uin+UC＝Uds1+Uds2＝2Uin,式中Uds1和Uds1分别为开关管Q1、Q2的漏源压降。当开关管Q1或Q2的漏源极承受的电压反偏时,此时与之反向并联的二极管导通，漏源极电压钳位在0V。由于开关管开关管Q1、Q2交替导通，故开关管Q1或Q2在工作过程中所承受的最大电压应力是2Uin，因此加入钳位电容C能有效抑制开关管的电压尖峰。
由于钳位电容C的端电压具有浮动特性，选择合适的钳位电容值可以保证变压器磁通在同一周期的两个半周期中有相等的伏秒数和磁芯的双向对称磁化，使激磁电流和磁通在周期结束时回到起始点，故无直流偏磁现象。
Claims (7)
1.一种DC-DC推挽电路，包括直流输入端、直流输出端、PWM信号控制电路和功率转换电路，功率转换电路包括逆变电路、高频变压器和整流滤波电路，其特征在于，高频变压器的初级绕组包括两个线圈，逆变电路包括两个开关管；第一开关管的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二线圈的第一端，第二线圈的第二端接直流输入端的负极；第一线圈的第一端接直流输入端的正极，第二端接第二开关管的第一端，二开关管的第二端接直流输入端的负极；PWM信号控制电路包括两个互补的PWM波驱动信号输出端，两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接第一开关管和第二开关管的控制端。
2.根据权利要求1所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，包括钳位电容，钳位电容接在第一开关管的第二端与第二开关管的第一端之间。
3.根据权利要求2所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，钳位电容的正极端接第二开关管的第一端，负极端接第一开关管的第二端。
4.根据权利要求1所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，第二线圈的第一端与第一线圈的第二端是同名端。
5.根据权利要求4所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，PWM信号控制电路包括比较器、PWM模块、隔离驱动电路和电压采样电路，电压采样电路的输入端接所述的直流输出端，输出端接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端接基准电压；PWM模块的输入端接比较器的输出端，PWM模块两个互补的PWM信号输出端分别接隔离驱动电路的两个输入端，隔离驱动电路两个互补的PWM波驱动信号输出端分别接第一开关管和第二开关管的控制端。
6.根据权利要求5所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，隔离驱动电路是变压器隔离驱动电路。
7.根据权利要求5所述的DC-DC推挽电路，其特征在于，功率转换电路是正激变换电路。
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