[实用新型]一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构

说明书

本实用新型的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构，包括连接在输入电压V_in和负载R_L之间的变换电路，增设了输入电压补偿电路和控制芯片，输入电压补偿电路一端连接输入电压V_in并采样，另一端接入控制芯片的震荡引脚V_OSC，控制芯片的输出引脚V_Q连接至变换电路中开关管Q_u的控制极。即通过引入输入电压V_in信号，注入到控制芯片的震荡引脚V_OSC，震荡频率就可以受到输入电压V_in的调制，因此输入电压V_in越高，震荡频率越高，实现开关管Q_u开关频率随输入电压V_in变化而变化的作用，基于此可以在整个输入电压V_in的变化范围内减小电感电流纹波的变化幅度，改善输出纹波和平均效率。

技术领域

本实用新型涉及工业电源技术领域，尤其涉及一种改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构。

背景技术

随着开关电源技术的快速发展，高效率、高功率密度已经成为开关电源的一种发展趋势。为了实现开关电源系统的小型化，轻量化，开关电源的工作频率不断提高。开关电源中，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)控制技术的应用十分广泛，其特点是工作频率固定，通过电压反馈调整占空比，达到稳定的输出电压。

PWM变换器中最重要的部件就是电感器，通过有源开关控制电感的电流变化，实现电感储能与放电的作用，在PWM控制方式下，电感的纹波电流是一个很重要的设计参数。根据电感电流是否连续，可以将电路工况分为CCM(Continuous Conduction Mode，连续导通模式)、DCM(Discontinuous Conduction Mode，断续导通模式)和BCM(BoundaryConduction Mode，临界导通模式)模式。常见的电路拓扑结构包括Buck(降压变换器)、Boost(升压变换器)和Buck-boost(升降压变换器)三种基本变换结构，再通过插入隔离变压器和其他变形，又可以衍生出正激、反激、推挽和桥式变换器等等。

以宽范围输入的CCM buck变换器为例进行分析，采用PWM控制方式，由于输出电压和负载是固定的，对不同的输入电压，Buck输出电感的纹波电流会对应的发生变化。

在低输入电压条件下，占空比较大，输出电感的纹波电流峰峰值较小；在输入电压逐渐变高时，占空比逐渐减小，造成输出电感的纹波电流峰峰值逐渐增大。当电感纹波电流设计偏小时，输出电容的纹波电流和输出电压纹波较小，同时流过开关管的电流有效值较小，效率较高。但是过小的电感纹波电流需要比较大的电感量，会造成更大的整机尺寸；当电感纹波电流设计偏大时，可以获得比较小的电感量，输出电感的尺寸也可以设计得比较小，但同时输出电压纹波和开关管电流有效值都会增大，会降低整机效率。

因此CCM的Buck变换器在用于输入电压的变换范围较大的情形时，会获得不同大小的电感纹波电流，导致效率不稳定。而在同样条件下，电感纹波电流越大，输出电压纹波和开关管的电流有效值越大，效率就越低，而这并不能被目前的电路结构所改善。同样的，对于工作于CCM模式下的Buck-boost、正激、反激等变换器，电感纹波电流的变化也会有类似的效果。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、适用于宽范围输入电压、不改变电感参数、不影响变换器正常工作并能有效避免电感纹波电流因为输入电压升高而增大的改善宽范围输入下电感纹波电流变化的电路结构。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：