[发明专利]基于MOSFET的自激式Buck变换器

说明书

技术领域

本发明涉及自激式直流-直流(DC-DC)变换器，应用于开关稳压或稳流电源、高亮度LED驱动电路等，尤其是一种自激式Buck变换器。

背景技术

与线性(稳压或稳流)调节器和他激式DC-DC变换器相比，自激式DC-DC变换器具有性价比高的显著优点。图1给出的是一种基于BJT(双极型晶体管)的自激式Buck变换器，包括由输入电容Ci、PNP型BJT Q1、电感L、二极管D和输出电容Co组成的Buck变换器主回路，输入电容Ci与直流电压源Vi并联，输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载Ro与输出电容Co并联，直流电压源Vi的负端与直流输出电压Vo的负端以及二极管D的阳极相连，直流电压源Vi的正端与PNP型BJT Q1的发射极相连，PNP型BJT Q1的集电极与电感L的一端以及二极管D的阴极相连，电感L的另一端与直流输出电压Vo的正端相连。图1所示基于BJT的自激式Buck变换器还包括PNP型BJT Q2，PNP型BJT Q2的发射极和集电极分别与PNP型BJT Q1的发射极和基极相连，PNP型BJT Q1的基极还通过电阻R1接于直流电压源Vi的负端，电阻R3和电容C1组成并联支路，所述并联支路的一端与PNP型BJT Q1的集电极相连，所述并联支路的另一端与PNP型BJT Q2的基极以及电阻R2的一端相连，电阻R2的另一端与PNP型BJT Q2的发射极相连。图1所示基于BJT的自激式Buck变换器还包括电压反馈支路，稳压管Z1的阴极与输出电压Vo的正端相连，稳压管Z1的阳极与电阻R5的一端以及NPN型BJT Q3的基极相连，NPN型BJT Q3的发射极与电阻R5的另一端以及直流电压源Vi的负端相连，NPN型BJT Q3的集电极通过电阻R4和PNP型BJT Q2的基极相连。该电路的不足之处在于：主开关管Q1采用BJT，因BJT的工作特性导致电路效率不够高，比较适合小功率(数瓦级以下)的场合。

发明内容

为克服基于BJT的自激式Buck变换器效率不够高以及仅仅适用于小功率的不足，本发明提供一种效率较高、适用功率范围较宽的基于MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的自激式Buck变换器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于MOSFET的自激式Buck变换器，包括由输入电容Ci、N型MOSFET M1、二极管D、电感L和电容Co组成的Buck变换器主回路，输入电容Ci与直流电压源Vi并联，输出电容Co两端电压为直流输出电压Vo，负载Ro与输出电容Co并联，直流电压源Vi的负端与直流输出电压Vo的负端以及二极管D的阳极相连，直流电压源Vi的正端与N型MOSFET M1的漏极相连，N型MOSFET M1的源极与电感L的一端以及二极管D的阴极相连，电感L的另一端与直流输出电压Vo的正端相连；

所述基于MOSFET的自激式Buck变换器还包括辅助电源U1、驱动电路U2和滞环比较器U3，辅助电源U1用于提供驱动电路U2和滞环比较器U3工作所需的直流电源电压，对直流输入电压Vi进行升压或降压的变换处理；驱动电路U2的输入端与滞环比较器U3的输出端连接，驱动电路U2的输出端与N型MOSFET M1的门极相连，驱动电路U2为N型MOSFET M1的开通和关断提供驱动；滞环比较器U3的输入端与电容C1、电阻R1、电阻R2和电阻R3的一端相连，电容C1和电阻R3的另一端与直流电压源Vi的负端相连，电阻R1的另一端与二极管D1的阴极相连，电阻R2的另一端与二极管D2的阳极相连，二极管D1的阳极和二极管D2的阴极与N型MOSFET M1的源极相连。

作为优选的一种方案：所述基于MOSFET的自激式Buck变换器还包括电压反馈支路，所述电压反馈支路包括电阻R6、电容C2、电阻R5、NPN型BJT Q2、电阻R4和PNP型BJT Q1，电阻R6和电容C2组成并联支路，所述并联支路的一端与直流输出电压Vo的正端相连，所述并联支路的另一端与电阻R5的一端以及NPN型BJT Q2的基极相连，NPN型BJT Q2的发射极与电阻R5的另一端以及直流电压源Vi的负端相连，NPN型BJT Q2的集电极通过电阻R4与PNP型BJT Q1的基极相连，PNP型BJT Q1的发射极与N型MOSFET M1的源极相连，PNP型BJT Q1的集电极与滞环比较器U3的输入端相连。