一種輸出電流紋波抑制電路的製作方法

2023-06-02 01:02:01 1

本發明涉及DC_DC開關電源
技術領域：
，特別是涉及一種輸出電流紋波抑制電路。
背景技術：
：開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。開關電源和線性電源相比，紋波係數通常要大一些。但是紋波係數又是開關電源的一項重要指標，如果紋波大，就會影響開關電源負載的正常工作，會帶來放大器噪聲、電磁幹擾(EMI)噪聲等問題。通常DC_DC開關電源的輸出端都要添加LC濾波電路，以抑制輸出紋波。功率開關器件工作在開關狀態，使其輸出濾波電感兩端的電壓會產生周期性脈動，電感電壓的變化使流過電感的電流發生變化，電流的波動就造成了電路中存在電流紋波。為降低DC_DC開關電源的輸出紋波電流，常用的抑制方法可加大LC濾波電路的電感和電容。此種方法在一定範圍內是有效的，但不能從根本上抑制紋波電流，並且實際工程中也不能可能無限度的加大電感值和電容值。另一種常用的輸出電流紋波抑制方法是提高開關電源的開關頻率，以提高LC濾波電路的低通濾波效果。此種方法有使用範圍的限制，因為開關頻率的提高會受到開關電源控制器的限制。另一種方法是採用兩級濾波，即在DC_DC開關電源輸出端再添加一級LC濾波電路。任何電感都存在直流阻抗，再引入一級LC濾波電路，必然增加能源損耗，降低電源的效率，同時若將兩級LC濾波電路都引入DC_DC開關電源的閉環控制環路中，有可能會導致閉環系統的不穩定。還有一種方法是在DC_DC開關電源輸出端添加低壓差線性穩壓器(LDO)。此方法的輸出電流紋波抑制效果很好，但是成本高，功耗高，並且大電流的LDO體積很大。因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種輸出電流紋波抑制電路來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。為實現上述目的，本發明提供一種輸出電流紋波抑制電路，用於DC_DC開關電源電路，所述輸出電流紋波抑制電路包括感應電路、紋波對消電路以及隔直電路；所述感應電路原邊同名端作為輸入端連接至DC_DC開關電源電路的輸出濾波電感的輸入端；所述感應電路副邊同名端作為輸入端連接至隔直電路的輸出端；所述感應電路原邊非同名端作為輸出端連接至DC_DC開關電源電路的輸出濾波電感的輸出端；所述感應電路副邊非同名端作為輸出端連接至紋波對消電路的輸入端；所述隔直電路的輸入端連接至DC_DC開關電源電路的陰極；所述紋波對消電路的輸出端連接至DC_DC開關電源電路的陽極；其中，所述感應電路用於感應出DC_DC開關電源電路中輸出濾波電感的兩端的紋波電壓；紋波對消電路用於調整自所述感應電路感應出的電流的相位；所述隔直電路用於隔離所述DC_DC開關電源電路內的直流電流。優選地，所述感應電路包括第一變壓器。優選地，所述紋波電路包括第一電感。優選地，所述隔直電路包括第一電容。本申請的輸出電流紋波抑制電路可將DC_DC開關電源的輸出電流中的交流分量對消掉，從而獲得很好的紋波抑制效果，並且本申請還具有元件數量少，成本低，效率高，體積小等特點。附圖說明圖1是本申請第一實施例的輸出電流紋波抑制電路的系統示意圖。圖2是圖1所示的輸出電流紋波抑制電路的電路示意圖。附圖標記：1感應電路3隔直電路2紋波對消電路具體實施方式為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明保護範圍的限制。圖1是本申請第一實施例的輸出電流紋波抑制電路的系統示意圖。圖2是圖1所示的輸出電流紋波抑制電路的電路示意圖。如圖1所示的輸出電流紋波抑制電路，用於DC_DC開關電源電路，該輸出電流紋波抑制電路包括感應電路1、紋波對消電路2以及隔直電路3；感應電路原邊同名端作為輸入端連接至DC_DC開關電源電路的輸出濾波電感的輸入端；感應電路副邊同名端作為輸入端連接至隔直電路的輸出端；感應電路原邊非同名端作為輸出端連接至DC_DC開關電源電路的輸出濾波電感的輸出端；感應電路副邊非同名端作為輸出端連接至紋波對消電路的輸入端；隔直電路3的輸入端連接至DC_DC開關電源電路的陰極；紋波對消電路2的輸出端連接至DC_DC開關電源電路的陽極；其中，感應電路1用於感應出DC_DC開關電源電路中輸出濾波電感的兩端的紋波電壓；紋波對消電路2用於調整自感應電路感應出的電流的相位；隔直電路3用於隔離DC_DC開關電源電路內的直流電流。本申請的輸出電流紋波抑制電路可將DC_DC開關電源的輸出電流中的交流分量對消掉，從而獲得很好的紋波抑制效果，並且本申請還具有元件數量少，成本低，效率高，體積小等特點。在本實施例中，所述感應電路包括第一變壓器。在本實施例中，所述紋波電路包括第一電感。在本實施例中，所述隔直電路包括第一電容。下面以舉例的方式對本申請進行原理性闡述，可以理解的是，該闡述並不構成對本申請的任何限制。參見圖2，本發明實施例紋波抑制電路的工作原理是：匝比為1∶N的變壓器T1將L2的紋波電壓感應為更低的電壓Vsec。隔直電容器C1的電壓與開關電源的輸出電壓Vout相同，因此只有感應的交流電壓Vsec施加到電感器L1上。選用電感器L1產生修正的紋波電流，從而精確地消除經過L2的電流和變壓器一次繞組電流i3中的紋波電流。流經變壓器繞組的電流iL1+i3極性與濾波電感器電流iL2中交流成分幅值相同、相位相反。電路總電流(iL1+iL2+i3)具有iL2的原有直流電流分量，但是輸出電流的交流分量卻為零。因此，增設感應電路、紋波對消電路以及隔直電路(變壓器T1、電感器L1和只傳輸很少交流電流的隔直電容器C1)可以消除DC_DC開關電源的輸出紋波電流。對於電路中的各個的變量的定量分析，各電流分量之間的關係滿足如下關係式：零紋波輸出的條件為：將(1)式代入(2)式，可得一般來講，N有兩個解。兩種匝比都能消除紋波電流。當L2和N給定時L1隻有一個解。L1＝L2·N·(1-N)(5)紋波電流對消的關鍵參數是適當選擇電感器L1。由於L1必須是正的，因此用式(6)來限制匝比N的選擇。0<N<1(6)L1和L2給定時，式(4)中的N有兩個解，兩個解的和總是正好為1。例如，如果N的其中一個解為0.3，那麼另一個解必須是0.7。對於N的兩個解，通常使用兩個值中較小的值。N值更小，圖2中的電流iL1和iL3(見式(7))會更小，降低了紋波電流對消電路中的I2R損耗。更小的N值，使電流iL2和i3更小，降低了隔直流電容器C1的紋波電壓，結果電路的運行更理想。N值更小時，電感器L1體積更小。圖2中的電流iL2是功率變換器輸出濾波電感電流，包括DC電流分量和AC電流分量。假設有小的輸出電壓紋波，不管有沒有採用紋波電流對消電路，電流iL2是完全相同的。紋波電流對消電路產生能精確消除iL2的AC分量的電流，DC電流分量不受影響。隔直電容器C1與電感器L1所形成的極點的位置必須低於功率變換器紋波頻率fRipple。紋波頻率要麼是變換器轉換頻率，要麼是變換器轉換頻率的兩倍，這取決於拓撲結構。極點頻率高於閉環功率帶寬fPwr-BW(或0dB交叉)是比較理想的。理想的起始點是變換器0dB功率帶寬交越點與變換器紋波頻率的幾何平均值。由於是根據匝數比N和輸出感應器L2選擇的L1，因此電容器C1的理想值為本發明實施例輸出電流紋波抑制電路可完全消除DC_DC開關電源的輸出紋波，元件少，電路簡單，實用於對電源質量要求高的各種DC_DC開關電源應用場合。可以理解的是，感應電路、紋波對消電路以及隔直電路的連接關係可以根據需要而改變。例如，改變第一變壓器T1副邊、隔直電容器、紋波對消電感器的連接順序。在不脫離本發明原理的前提下，所做出的任何修改、等同替代和改進，均應包含在本發明的權利要求範圍之內。最後需要指出的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制。儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp