輸入自適應自激式Buck-boost變換器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種輸入自適應自激式Buck-boost變換器，包括主回路和用于自適應限流保護的輸入自適應控制電路，所述主回路包括輸入電容Ci、電感L、PNP型BJT管Q2、輸出電容Co、用于驅動PNP型BJT管Q2的驅動電路和用于降低續流導通損耗的續流子電路，所述驅動電路包括NPN型BJT管Q3、電阻R2、電阻R4、電阻R5和二極管D1，所述輸入自適應控制電路包括NPN型BJT管Q1、二極管D2、電阻R1、電阻R3和電阻R6；本發明通過輸入自適應控制電路控制電感L的電流或PNP型BJT管Q2的集電極電流，具有輸入自適應特征的限流功能，并且，通過輸入自適應控制電路還實現了較小的電流檢測損耗；續流子電路降低了Buck-boost變換器的續流導通損耗，非常適合輔助開關電源、LED驅動、能量收集等方面的應用。
【專利說明】輸入自適應自激式Buck-boost變換器
【技術領域】
[0001]本發明涉及自激式直流-直流變換器【技術領域】，尤其涉及一種輸入自適應自激式Buck-boost 變換器。
【背景技術】
[0002]中國專利ZL申請201210153796.5公開了一種“主開關管驅動損耗小的BJT型自激式Buck-boost變換器”，如圖1所示，它包括由輸入電容C1、PNP型BJT管Ql、二極管D、電感L和電容Co組成的主回路以及由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電容C1、NPN型BJT管Q2和PNP型BJT管Q3組成的主開關管Ql的驅動單元，還包括由電阻R5、電阻R6、電阻R7、電容C2、二極管Dl和NPN型BJT管Q4組成的電流反饋支路。該種Buck-boost變換器具有反極性的升降壓電壓變換功能，電路結構簡單、元器件數目少，不需要耦合電感參與電路的自激工作，又彌補了電壓變換功能單一的不足。但是，上述Buck-boost變換器的電流反饋支路采用電阻R7直接檢測負載電流，不但損耗較大，而且對主回路中重要器件Ql的工作電流無限制保護能力；同時，主回路采用二極管D用于續流，續流導通損耗較大，從而變換器的總損耗聞。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是針對現有自激式Buck-boost變換器在電流檢測損耗、重要器件限流保護能力、續流導通損耗等方面的不足，提供了一種具有輸入自適應的限流保護能力、電流檢測損耗較小和續流導通損耗較小的輸入自適應自激式Buck-boost變換器。
[0004]為解決上述問題，本發明的技術方案是:
[0005]—種輸入自適應自激式Buck-boost變換器,所述Buck-boost變換器包括主回路和用于自適應限流保護的輸入自適應控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q2、輸出電容Co、用于驅動PNP型BJT管Q2的驅動電路和用于降低續流導通損耗的續流子電路，所述驅動電路包括NPN型BJT管Q3、電阻R2、電阻R4、電阻R5和二極管Dl，所述輸入自適應控制電路包括NPN型BJT管Q1、二極管D2、電阻R1、電阻R3和電阻R6 ；
[0006]所述輸入電容Ci并聯在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q2的發射極、電阻Rl的一端以及電阻R2的一端相連，PNP型BJT管Q2的集電極與電感L的一端以及電阻R4的一端相連，直流輸出電壓Vo的正端與電感L的另一端、電阻R6的一端以及電阻R3的一端相連，電阻R6的另一端與電阻R5的一端、NPN型BJT管Ql的發射極以及直流電壓源Vi的負端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端以及電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極以及電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q3的基極相連，NPN型BJT管Q3的發射極與電阻R5的另一端相連，NPN型BJT管Q3的集電極與PNP型BJT管Q2的基極相連，二極管Dl的陰極與電阻R4的另一端相連，續流子電路連接在PNP型BJT管Q2的集電極與直流輸出電壓Vo的負端之間。
[0007]優選地，所述電阻Rl的阻值、電阻R2的阻值以及NPN型BJT管Ql的直流增益β I滿足下列條件時，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m根據直流電壓源Vi的大小進行自適應調節；當(Rl-β 1R2X0時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的負特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi成負線性關系；當(Rl-β 1R2)>0時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的正特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi成正線性關系；當(Rl-β 1R2) = O時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的零特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi無關。
[0008]優選地，所述續流子電路包括PNP型BJT管Q5、NPN型BJT管Q4、電阻R7和電阻R9，PNP型BJT管Q2的集電極與NPN型BJT管Q4的發射極以及電阻R7的一端相連，NPN型BJT管Q4的集電極與直流輸出電壓Vo的負端相連，直流輸出電壓Vo的正端與PNP型BJT管Q5的發射極相連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端與PNP型BJT管Q5的集電極相連，PNP型BJT管Q5的基極與電阻R7的另一端相連。
[0009]優選地，所述續流子電路還包括電阻R8、電阻R10、電容C2和電容C3，電阻R8并聯在PNP型BJT管Q5的發射極和基極之間，電阻RlO并聯在NPN型BJT管Q4的集電極和基極之間，電容C2并聯在電阻R7的兩端，電容C3并聯在電阻R9的兩端。
[0010]優選地，所述輸入自適應控制電路還包括電容Cl，電容Cl并聯在電阻R3的兩端。
[0011]優選地，所述驅動電路還包括電容C4，電容C4的一端與PNP型BJT管Q2的集電極相連，電容C4的另一端與二極管D2的陽極相連。
[0012]優選地，所述驅動電路還包括二極管D3，二極管D3的陰極與NPN型BJT管Q3的基極相連，二極管D3的陽極與直流電壓源Vi的負端相連。
[0013]優選地，所述驅動電路還包括穩壓管Z，穩壓管Z的陰極與NPN型BJT管Q3的基極相連，穩壓管Z的陽極與直流電壓源Vi的負端相連。
[0014]相比較于現有技術，本發明的輸入自適應自激式Buck-boost變換器通過輸入自適應控制電路控制電感L的電流或PNP型BJT管Q2的集電極電流，具有輸入自適應特征的限流功能，并且，通過輸入自適應控制電路還實現了較小的電流檢測損耗；續流子電路降低了 Buck-boost變換器的續流導通損耗，非常適合輔助開關電源、LED驅動、能量收集等方面的應用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是現有技術中Buck-boost變換器的電路圖。
[0016]圖2是本發明輸入自適應自激式Buck-boost變換器的電路圖。
[0017]圖3是本發明輸入自適應自激式Buck-boost變換器實施例1的電路圖。
[0018]圖4是本發明輸入自適應自激式Buck-boost變換器實施例1穩態時電感電流iL臨界連續模式下的仿真工作波形圖。
[0019]圖5是本發明輸入自適應自激式Buck-boost變換器實施例2的電路圖。
[0020]圖6是本發明輸入自適應自激式Buck-boost變換器實施例2穩態時電感電流iL臨界連續模式下的仿真工作波形圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例進一步詳細說明本發明，但本發明的保護范圍并不限于此。
[0022]參照圖2，本發明的輸入自適應自激式Buck-boost變換器包括主回路和用于自適應限流保護的輸入自適應控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q2、輸出電容Co、用于驅動PNP型BJT管Q2的驅動電路和用于降低續流導通損耗的續流子電路，所述驅動電路包括NPN型BJT管Q3、電阻R2、電阻R4、電阻R5和二極管Dl，所述輸入自適應控制電路包括NPN型BJT管Ql、二極管D2、電阻R1、電阻R3和電阻R6。
[0023]所述輸入電容Ci并聯在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，負載R與所述輸出電容Co并聯，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q2的發射極、電阻Rl的一端以及電阻R2的一端相連，PNP型BJT管Q2的集電極與電感L的一端以及電阻R4的一端相連，直流輸出電壓Vo的正端與電感L的另一端、電阻R6的一端以及電阻R3的一端相連，電阻R6的另一端與電阻R5的一端、NPN型BJT管Ql的發射極以及直流電壓源Vi的負端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端以及電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極以及電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q3的基極相連，NPN型BJT管Q3的發射極與電阻R5的另一端相連，NPN型BJT管Q3的集電極與PNP型BJT管Q2的基極相連，二極管Dl的陰極與電阻R4的另一端相連，續流子電路連接在PNP型BJT管Q2的集電極與直流輸出電壓Vo的負端之間。
[0024]本發明具有限流功能,在Buck-boost變換器處于穩態時電感電流iL臨界連續模式下，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m都滿足下式:
【權利要求】
1.一種輸入自適應自激式Buck-boost變換器,其特征在于,所述Buck-boost變換器包括主回路和用于自適應限流保護的輸入自適應控制電路，所述主回路包括輸入電容C1、電感L、PNP型BJT管Q2、輸出電容Co、用于驅動PNP型BJT管Q2的驅動電路和用于降低續流導通損耗的續流子電路，所述驅動電路包括NPN型BJT管Q3、電阻R2、電阻R4、電阻R5和二極管Dl，所述輸入自適應控制電路包括NPN型BJT管Ql、二極管D2、電阻Rl、電阻R3和電阻R6 ； 所述輸入電容Ci并聯在直流電壓源Vi的兩端，輸出電容Co兩端電壓為直流輸出電壓Vo，直流電壓源Vi的正端與PNP型BJT管Q2的發射極、電阻Rl的一端以及電阻R2的一端相連，PNP型BJT管Q2的集電極與電感L的一端以及電阻R4的一端相連，直流輸出電壓Vo的正端與電感L的另一端、電阻R6的一端以及電阻R3的一端相連，電阻R6的另一端與電阻R5的一端、NPN型BJT管Ql的發射極以及直流電壓源Vi的負端相連，NPN型BJT管Ql的基極與電阻Rl的另一端以及電阻R3的另一端相連，NPN型BJT管Ql的集電極與二極管D2的陰極相連，二極管D2的陽極與二極管Dl的陽極以及電阻R2的另一端以及NPN型BJT管Q3的基極相連，NPN型BJT管Q3的發射極與電阻R5的另一端相連，NPN型BJT管Q3的集電極與PNP型BJT管Q2的基極相連，二極管Dl的陰極與電阻R4的另一端相連，續流子電路連接在PNP型BJT管Q2的集電極與直流輸出電壓Vo的負端之間。
2.根據權利要求1所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器，其特征在于，所述電阻Rl的阻值、電阻R2的阻值以及NPN型BJT管Ql的直流增益β I滿足下列條件時，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m根據直流電壓源Vi的大小進行自適應調節；當(Rl-β 1R2)〈O時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的負特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi成負線性關系；當(Rl-β 1R2)>0時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的正特性，電感L的電流最大值iLm或 PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi成正線性關系；當(Rl-β 1R2) = O時，所述Buck-boost變換器具有輸入自適應的零特性，電感L的電流最大值iLm或PNP型BJT管Q2的集電極電流最大值ic2m與直流電壓源Vi無關。
3.根據權利要求1所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器，其特征在于，所述續流子電路包括PNP型BJT管Q5、NPN型BJT管Q4、電阻R7和電阻R9，PNP型BJT管Q2的集電極與NPN型BJT管Q4的發射極以及電阻R7的一端相連，NPN型BJT管Q4的集電極與直流輸出電壓Vo的負端相連，直流輸出電壓Vo的正端與PNP型BJT管Q5的發射極相連，NPN型BJT管Q4的基極與電阻R9的一端相連，電阻R9的另一端與PNP型BJT管Q5的集電極相連，PNP型BJT管Q5的基極與電阻R7的另一端相連。
4.根據權利要求3所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器，其特征在于，所述續流子電路還包括電阻R8、電阻R10、電容C2和電容C3，電阻R8并聯在PNP型BJT管Q5的發射極和基極之間，電阻RlO并聯在NPN型BJT管Q4的集電極和基極之間，電容C2并聯在電阻R7的兩端，電容C3并聯在電阻R9的兩端。
5.根據權利要求1所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器，其特征在于，所述輸入自適應控制電路還包括電容Cl，電容Cl并聯在電阻R3的兩端。
6.根據權利要求1所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器，其特征在于，所述驅動電路還包括電容C4，電容C4的一端與PNP型BJT管Q2的集電極相連，電容C4的另一端與二極管D2的陽極相連。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器,其特征在于，所述驅動電路還包括二極管D3，二極管D3的陰極與NPN型BJT管Q3的基極相連，二極管D3的陽極與直流電壓源Vi的負端相連。
8.根據權利要求1-6中任意一項所述的輸入自適應自激式Buck-boost變換器,其特征在于，所述驅動電路還包括穩壓管Z，穩壓管Z的陰極與NPN型BJT管Q3的基極相連，穩壓管Z的陽極與 直流電壓源Vi的負端相連。
【文檔編號】H02M3/155GK104038058SQ201410254151
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月10日 優先權日:2014年6月10日
【發明者】陳怡 , 章旌紅 申請人:浙江日風電氣有限公司