[发明专利]一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路

说明书

本发明公开了一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；第一采样电路中的电流采样变压器T₁的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p₁～p₃点，用于采集p₁至p₃点电流i_Q1，将采集的电流i_Q1传输至所述电流采样变压器T₁的副边，形成第一电流信号；第二采样电路中的电流采样变压器T₂的原边绕组串联接入Superbuck变换器主电路的p₁～p₂点，用于采集p₁至p₂点电流i_C1，将采集的电流i_C1传输至所述电流采样变压器T₂的副边，形成第二电流信号。本发明实现了对Superbuck变换器的输入电流的隔离采样，减少了延迟，同时降低了损耗。

技术领域

本发明属于电流采样技术领域，尤其涉及一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路。

背景技术

Superbuck变换器属于降压类变换器拓扑结构，在开关电源拓扑中具有与Buck基本型变换器相同的电压变比，即输出电压等于输入电压乘以占空比。

参照图1，示出了一种现有的Superbuck变换器的拓扑原理图；图2，示出了一种现有的基本Buck变换器的拓扑原理图。由图1和2可知，Superbuck变换器为双电感和双电容结构，具有高效率、输入输出电流连续等特点，因此，Superbuck变换器逐渐被广泛应用于航天电源系统中。

与传统的Buck变换器相比，Superbuck变换器的输入电流为第一电感L₁的电感电流，输出电流等于第一电感L₁与第二电感L₂的电感电流之和，因此其输入输出电流连续，适合用于对EMC要求严格的场合。另一方面，对于降压型变换器而言，根据能量守恒原理，由于输出电压小于输入电压，因此，降压类变换器的输出电流总大于输入电流。对于Superbuck变换器而言，输出电流等于第一电感L₁与第二电感L₂的电感电流之和，因此，以输出电流纹波相同为条件设计时，Superbuck变换器中电感造成的损耗远低于Buck变换器中的电感损耗。由于上述特性，Superbuck变换器拓扑广泛应用于航天电源系统的单机设计中，用于接口太阳电池阵和蓄电池设备，从而保证高效率传输能量以及低电磁干扰效果。

由于航天电源系统中对于电子设备的接地有着严格的规定，因此应用于航天电源系统中的Superbuck变换器无法采用在回线中串联接入采样电阻的方式进行电流采样，这是由于采用回线加入采样电阻的方式将造成采样电阻两端电位不同，另一方面采样电阻上流经的电流较大，容易造成采样电路中功耗较大，使变换器拓扑效率降低。另外，由于航天系统中辐照环境对霍尔传感器等磁电类传感器测量精度有着不同程度的影响，同时由于霍尔传感器采样信号的延迟时间较大，因此在采样电路的设计上应尽量避免霍尔传感器的使用。

综合上述原因，在航天电源系统领域，现阶段对于Superbuck变换器的输入和输出电流的采样，通常采用正线电流采样方法：以采样电阻为基础，通过运算放大器进行差模电压放大得到采样值。对于现有的正线电流采样方法，当电流较大时，采样电阻产生的损耗会随之升高，这将影响整机效率；当正线电压较高时，采样电路中所采用的元器件的耐压等级也需要提高；此外，采样电路与控制电路在电气上没有隔离。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，实现了对Superbuck变换器的输入电流的隔离采样，减少了延迟，同时降低了损耗。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种适用于Superbuck变换器的电流采样电路，包括：独立串接的第一采样电路和第二采样电路；