[发明专利]一种自激式Buck电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种自激式Buck电路。 

背景技术

在中小功率应用场合，与他激式DC/DC变换器和线性稳压电路相比，自激式DC/DC变换器具有电路简单，元器件少，效率高，成本低等优点。 

目前自激式Buck变换器的主开关管一般采用双极型晶体管实现；通过对输出滤波电感增加辅助绕组实现对开关管的开通控制；通过对输出电压采样后的信号与三极管的电压Vbe比较，通过一定的电路实现对开关管的关断控制，进而达到输出电压稳定的目的。 

中国ZL99108088.2号专利公开了一种自激式Buck变换器电路，如图1所示。Vi、Vo分别为变换器的直流输入、输出电压，由PNP晶体管Q1、耦合电感L1、二极管D1和电容C2构成Buck变换器的主电路。输出电压通过电阻R5、R6分压后接到NPN型晶体管Q3的基极，Q3的集电极通过电阻R1、R2与输入电压正相连，Q3的发射极直接与主电路的地相连。PNP型晶体管Q2的发射极与集电极分别于晶体管Q1的发射极和基极相连，Q2的基极与电阻R1和R2的连接点相连。耦合电感L2与电容C1和电阻R3串联后与晶体管Q1的发射极和基极。晶体管Q1的基极通过电阻R4与主电路的地相连。该电路的工作原理如下：当输入电压刚上电时，Q1饱和导通，D1截止，耦合电感L2上达到最大电压，L1、C2开始充电储能。充电过程中，L1电流增加，输出电压增加，Q1的发射极电压也随之增加，Q1的工作点逐渐退出饱和区，随之L1两端电压开始下降，耦合电感L2上两端电压逐渐下降，同时加大了对Q1基极电流的分流量，造成Q1的积极电流和集电极电流减小，进一步增加 Q1的发射极电压，电路进入正反馈，进而导致Q1的集电极电流迅速减小，当小于L1电流时D1导通为L1续流，Q1截止。此后L1放电释能，L1电流逐渐减小，待L1放电结束其电流为零时，D1截止，Q1又重新饱和导通，进入下一个自激周期。每一个自激周期都会使输出电压有一定的提高，若干周期后，当输出电压达到设定的输出电压时，电压反馈支路R5、R6、Q3、R1、R2、和Q2开始工作。当输出电压高于设定值时，输出电压通过R5、R6分压后使得Q3导通，电阻R1、R2上电压增加，进而Q2导通并分流一部分Q1的基极电流，达到缩短Q1导通时间、延长Q1管段时间的。当输出电压低于设定值时，Q3截止，Q2截止，Q1的开关时间又恢复原样。由此原理，电路实现输出电压的稳定。该电路的不足之处在于： 

(1)由于主开关管Q1使用PNP型晶体管，正常工作时导通和关断时间较长，深度饱和时导通压降大，导致变换器的效率不高。 

(2)输出电压通过电阻分压后与晶体管的Vbe导通电压比较，进而实现输出电压的稳定，而晶体管的导通压降在环境温度变化时变化很大，导致该电路的输出电压随着环境温度的变化而变化。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：一种自激式Buck电路。采用本发明解决了现有自激型Buck电路中输出电压稳定度不够的问题。 

本发明的技术解决方案是： 

一种自激式Buck电路，包括：电感L1、电容C1、二极管D1、开关管V1和输出采样电阻R11、R12，其中，电感L1、电容C1、二极管D1、开关管V1构成Buck主电路，输出采样电阻R11和R12相互串联后并联于负载端，还包括：电流采样电阻R1、PNP三极管Q1，PI调节电路、自激驱动电路； 

所述电流采样电阻R1的一端与PNP三极管Q1的发射极与输入电压相连；所述电流采样电阻R1的另一端与开关管V1漏极相连；同时又与所述PI调节 电路的输出端连接于PNP三极管Q1的基极；所述PI调节电路的输入端与输出采样电阻R11和R12相连；所述PNP三极管Q1的输出电流用于控制开关管V1的关断； 

所述自激驱动电路连接于开关管V1的栅极和源极。 

所述PI调节电路包括基准稳压器。 

所述自激驱动电路由耦合电感、电容和电阻相互串联组成；所述耦合电感与电感L1采用同一磁芯。 

在所述自激驱动电路的两端并联有一个二极管。 

本发明与现有技术相比有益效果为： 

(1)在本发明的PI调节电路中采用基准稳压器实现对输出电压的反馈和闭环控制，比现有自激Buck变换技术控制更稳定，输出电压调整率更好，即使在温度变化范围很大的场合中也能保证变换器的恒压输出。