[发明专利]降压式变换器

说明书

技术领域

本发明的降压式变换器，属直流变换器。

背景技术

近年来，三电平直流变换器在高压场合的应用受到了广泛的关注，因为它的功率开关管电压应力仅为输入电压的一半，且有的三电平直流变压器输出滤波器上高频交流分量较小，从而可以减小输出滤波器，但其功率开关管的电压应力随输入电压的变化而变化。降压式变换器的功率开关管和二极管的电压应力高，且都为输入电压，输出滤波器上的电压为输入电压和零两种电平波形，所含高频交流分量较大，输出滤波器较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷提出一种降压式变换器。

本发明一种降压式变换器，由电源、功率开关管、滤波电感、箝位电容、续流二极管和箝位二极管构成，电源的正极连于功率开关管的漏极，功率开关管的源极分别与滤波电感的输入端和箝位电容的正端连接，箝位电容的负端分别与续流二极管的阴极和箝位二极管的阳极连接，箝位二极管的阴极分别与滤波电感的输出端、滤波电容的正端和负载的一端连接，负载的另一端分别与滤波电容的负端、续流二极管的阳极和电源的负极连接。

本发明所有功率开关管与二极管的电压应力都是输出电压，不随输入电压的变化而变化，减小了功率开关管和二极管的电压应力；输出滤波器所含高频交流分量较小，减小了输出滤波器，提高了变换效率。

附图说明

图1：本发明电路拓扑图；

图2：本发明的主要波形示意图；

图3：本发明处于开关模态1时的工作原理图；

图4：本发明处于开关模态2时的工作原理图。

图中的主要符号名称：S₁——功率开关管，v_AB——A与B两点之间的电压，i_L——滤波电感电流，v_DS——功率开关管漏源极之间的电压，v_D1——续流二极管D₁承受的电压,v_D2——箝位二极管D₂承受的电压。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种降压式变换器，由电源V_in、功率开关管S₁、滤波电感L_f、箝位电容C_c、续流二极管D₁和箝位二极管D₂构成，电源V_in的正极连于功率开关管S₁的漏极，功率开关管S₁的源极分别与滤波电感L_f的输入端和箝位电容C_c的正端连接，箝位电容C_c的负端分别与续流二极管D₁的阴极和箝位二极管D₂的阳极连接，箝位二极管D₂的阴极分别与滤波电感L_f的输出端、滤波电容C_f的正端和负载R_L的一端连接，负载R_L的另一端分别与滤波电容C_f的负端、续流二极管D₁的阳极和电源V_in的负极连接。

本发明变换器控制方法与传统降压变换器控制方法一样。

图2为本发明降压式变换器的主要波形示意图。

电压电流参考方向如图1所示。结合图3和图4叙述本发明的具体工作原理，下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。

在分析之前，作如下假设：①所有功率开关管和二极管均为理想器件，不考虑开关时间，导通压降；②所有电感、电容均为理想元件；③分压电容C_c足够大。

1.开关模态1[t₁，t₂][对应于图3]

t₁时刻，功率开关管S₁开通，由电源V_in的正极依次通过功率开关管S₁，滤波电感L_f和箝位电容C_c与箝位二极管D₂串联支路的并联电路，负载R_L和滤波电容C_f的并联电路，回到电源V_in的负极，电感电流i_L上升，此模态中，v_AB=V_in，v_D1=V_o。