[发明专利]一种时间常数可变的开关电源

说明书

本发明提出了一种时间常数可变的开关电源，提高了开关电源在需要输出突变电流时的电源响应速度。开关电源输出电流无法突变的主要原因是存在滤波电感，而如果能够改变滤波电感的充放电电压，就能够调整输出电流变化的速度。本发明在传统的开关电源的基础上增加了电感放电电路，利用电感放电电路中的电容来增加电感放电电压。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及开关电源领域。

背景技术

开关电源是一种工作可靠、功耗小、效率高的电源。其原理是应用脉冲宽度调制(PWM)技术，通过开关管的导通与关断将直流源的连续电压转换成断续的电压，然后在输出端经过电感或者电容的滤波实现稳定的电流或者电压输出。开关电源工作的过程中可以取负载端的电流或者电压信号作为反馈来和参考值做比较，并通过调整开关管的导通占空比的方法来控制电源的输出。

开关电源的用途很广泛，其中将其作为电流源是一种很常见的应用方式。由于电力电子技术的发展，开关管导通与关断状态的切换可以达到很快的频率，所以当开关电源输出恒定电流值时，因滤波电感充放电引起的纹波的幅值会非常小，在大多数情况下可以忽略不计。当需要增大输出电流的时候，一般会增加开关管的导通占空比，使电感充电时间增加，放电时间减小；当需要减小输出电流的时候，一般会减少开关管的导通占空比，使电感充电时间减小，放电时间增加。但是有些情况下，需要输出电流可以实现快速变化，比如说输出方波、三角波等，而滤波电感的存在抑制了电流的变化，影响了在电流需要突变时电源的响应速度。而这个问题是可以通过改变滤波电感的充放电电压来改善的，即在需要电流快速上升时提高滤波电感的充电电压，在电流需要快速下降时提高滤波电感的反向放电电压。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种时间常数可变的开关电源来改善电源对突变电流的响应速度。

本发明解决该技术问题的方案是，在原有的开关电路的基础上串联电感放电电路。当电源输出电流需要快速下降的时候，利用电容吸收滤波电感的能量，使流过电感的电流快速下降，从而达到快速降低电流的目的。当电源输出电流需要快速上升或者不需要快速变化的时候，将电容串联的开关管导通，使电容被短路，开关电路的直流源可以直接为电感充电而不经过电容的分压。

电路及其具体连接方式如下：

时间常数可变的开关电路包括：直流源、IGBT管Q1、二极管D1、滤波电感L、IGBT管Q2、负载、IGBT管Q3、电阻R、二极管D2、电容C、恒压源、二极管D3。它们之间的连接关系为：直流源的正极和Q1的集电极相连，Q1的发射极和D1的阴极以及L的1端相连，L的2端和Q2的集电极相连，Q2的发射极和负载的正端相连，负载的负端与D1的阳极以及直流源的负端相连构成开关电路主回路；另外D2的阳极与Q3的发射极相连，Q3的集电极和R的1端相连，R的2端和D2的阴极、D3的阴极、C的1端相连，D3的阳极和恒压源的正极相连，恒压源的负极与电容的2端相连构成电感放电电路；电感放电电路中D2的阳极和IGBT管Q2的集电极相连，C的2端和Q2的发射极相连。即电感放电电路通过将D2的阳极和Q2的集电极相连，C的2端和Q2的发射极相连来并联到Q2两端。

下面说明一下电路的工作方法和原理：