一种降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路制造技术

本发明专利技术涉及一种降低纹波输出的双向DC‑DC宽电压调制电路，包括多个单通道升压/降压电路，上述多个单通道升压/降压电路形成并联连接，单通道升压/降压电路包括降压控制半导体开关元件T、升压控制半导体开关元件T、电感L、降压电路二极管D、升压电路二极管D、电容C，电容C与升压电路二极管D串联形成支线A，支线A与升压控制半导体开关元件T并联形成支线B，支线B与电感L串联形成支线C，支线C与降压电路二极管D并联形成支线D，支线D与降压控制半导体开关元件T串联形成单通道升压/降压电路。本发明专利技术采用将具有升压/降压功能的电路交错并联的方式大幅减小纹波输出，具有结构精简，成本低，纹波输出低的特点。

A Bidirectional DC-DC wide voltage modulation circuit for reducing ripple output

The invention relates to a bidirectional DC \u2011 DC wide voltage modulation circuit for reducing ripple output, including a plurality of single channel boost / buck circuits, wherein the plurality of single channel boost / buck circuits form a parallel connection, and the single channel boost / buck circuit includes a step-down control semiconductor switching element T, a step-up control semiconductor switching element T, an inductor L, a step-down circuit diode D, and a step-up circuit diode D , capacitor C, capacitor C and boost circuit diode D are connected in series to form branch a, branch A and boost control semiconductor switching element T are connected in parallel to form branch B, branch B and inductance L are connected in series to form branch C, branch C and boost circuit diode D are connected in parallel to form branch D, branch D and boost control semiconductor switching element T are connected in series to form a single channel boost / depressurization circuit. The circuit with the function of boosting / reducing voltage is interleaved and paralleled to greatly reduce the ripple output, which has the characteristics of simple structure, low cost and low ripple output.

【技术实现步骤摘要】
一种降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路
本专利技术涉及一种双向DC-DC宽电压调制电路，特别涉及一种可降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路，属于DC-DC变换器领域。
技术介绍
在双向DC-DC变换器中为了实现电压的连续可调，一般前级采用BOOST电路升压，后级使用BUCK变换器来得到低电压，利用两级电路的模式来实现需求，因此使得系统变的复杂，而且前级电路中对开关管的耐压值有很高的要求，从而加大了系统的成本。
技术实现思路
本专利技术降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路公开了新的方案，采用将具有升压/降压功能的电路交错并联的方式大幅减小纹波输出，解决了现有方案系统复杂，成本高，单电感纹波输出大的问题。本专利技术降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路包括多个单通道升压/降压电路，上述多个单通道升压/降压电路形成并联连接，单通道升压/降压电路包括降压控制半导体开关元件T、升压控制半导体开关元件T、电感L、降压电路二极管D、升压电路二极管D、电容C，电容C与升压电路二极管D串联形成支线A，支线A与升压控制半导体开关元件T并联形成支线B，支线B与电感L串联形成支线C，支线C与降压电路二极管D并联形成支线D，支线D与降压控制半导体开关元件T串联形成单通道升压/降压电路。进一步，本方案的降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路包括形成并联的单通道升压/降压电路A、单通道升压/降压电路B。单通道升压/降压电路A包括降压控制半导体开关元件T1、升压控制半导体开关元件T3、电感L1、降压电路二极管D3、升压电路二极管D1、电容C，电容C与升压电路二极管D1串联形成支线A1，支线A1与升压控制半导体开关元件T3并联形成支线B1，支线B1与电感L1串联形成支线C1，支线C1与降压电路二极管D3并联形成支线D1，支线D1与降压控制半导体开关元件T1串联形成单通道升压/降压电路A。单通道升压/降压电路B包括降压控制半导体开关元件T2、升压控制半导体开关元件T4、电感L2、降压电路二极管D4、升压电路二极管D2、电容C，电容C与升压电路二极管D2串联形成支线A2，支线A2与升压控制半导体开关元件T4并联形成支线B2，支线B2与电感L2串联形成支线C2，支线C2与降压电路二极管D4并联形成支线D2，支线D2与降压控制半导体开关元件T2串联形成单通道升压/降压电路B。进一步，本方案的降压电路二极管D与一电阻并联，升压电路二极管D与一电阻并联。并上电阻后，二极管两端压降没有减小，但是电流减小了，从而有效保护了二极管。并联的电阻还可以形成电容放电的通路。进一步，本方案的降压控制半导体开关元件T、升压控制半导体开关元件T是三极管或MOS管。本专利技术降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路采用将具有升压/降压功能的电路交错并联的方式大幅减小纹波输出，具有结构精简，成本低，纹波输出低的特点。附图说明图1是本专利技术电路实施例之一的示意图。图2是单通道升压/降压电路的示意图。图3是等效升压电路原理图。图4是等效降压电路原理图。具体实施方式本方案公开了一种DC-DC变流器，将Boost和Buck功能结合在同一个电路中，使得电路同时既可以降压又可以升压，从而实现了电压从零伏到几千伏的连续平滑可调，使得前级的电压降低，减小设计难度。而且该拓扑采用的交错并联方式可以很大程度减小开关纹波。本方案的交错并联双向DC-DC变换器可大幅减小系统体积、重量和成本，功率流向易于控制，且其将多个单通道Buck-Boost基本电路并联交错工作的设计可以有效改善输出电流纹波，在增大输出功率的同时，使每一通道电流应力变小，提高变换器效率和性能。图1为主电路的拓扑结构，图中Vout+、Vout-为直流输出端，Vin+、Vin-为直流输入端，电感：L1、L2，二极管：D1、D2、D3、D4，MOS管：T1、T2、T3、T4，电容：C1，图1的电路形成了两个回路，从功能上看既可以具备升压功能同时也具备降压功能，电路采用交错并联的控制方法在最大程度上减小了纹波电压，减小了整体滤波的难度。如图2所示，若将MOS管T1导通，T3发波，可以实现升压功能，称为状态1，T3断开，T1发波可以实现降压功能，称其为状态2，在T1和T3同时动作时，根据其占空比的差别，即实现升压又可以实现降压功能，称其为状态3。本方案采用通过对输入电压、输出电压的判断来决定采取何种工作模式，这样可以降低开关管的开关损耗，提高系统整体的效率。如图3所示，当系统稳定时电路等效为标准的升压电路，图4可以等效为标准的降压电路，用于降压控制，在状态3时为升压-降压电路，当开关管T1和T3同时导通时，电源给L充电，此时负载由滤波电容为其供电，当开关管T1和T3同时关断，负载的供电和电容的充电由电感来完成。在系统稳定时，电感的充放电的能量是相等的，在开关管导通且小于1/2时电路是BUCK状态，在大于1/2时是BOOST状态，通过调节占空比来对输出进行调节。同理对于状态3，增加了一个开关损耗，降低系统的效率。本方案对所需电压的设置值分三种状态设置：⑴小于输入电压；⑵大于输入电源小于输入电压加10v；⑶大于输入电压加10v。在电路的状态2即降压模式下，两个开关管交错导通，占空比相同，电路参数相同，在BUCK电路中占空比D取值小于0.5、等于0.5、大于0.5。每个占空比的取值时，开关管又分为交互导通，同时开通和同时关断四种状态。例如T1导通，这时电感L1电流上升处于充电状态，T2关断，D4续流，L2的电流减小处于放电状态，Isc是L1与L2电流之和，可表示为下式：由上式可以推出，电感L1、L2并联输出的最大电流纹波IL1+IL2，如下表达式所示，L1的最大电流纹波IL1，以及△IL1＝(Vin-Vout)*Ton/L，△IL2＝-Vout*Ton/L，ΔIL1+ΔIL2＝(Vin-2Vout)*Ton/L，IL1大于IL1+IL2，可以得出没并联电路的电感电流明显大于并联后的电感电流，这样就可以减小输出电压纹波。当占空比为0.5时，只有两个状态T1与T2交替导通。在电路处于降压状态下由输入电压与输出电压的关系，Vout＝1/2*Vin，再使用上式得出，输入电压纹波接近为0，相较于单电感模式下的电压纹波得到大幅降低。同理可得出占空比大于0.5时的情况相同，纹波得到大幅的抑制。因此，本方案的调压范围宽，应用场合广，且可以大幅的抑制纹波，降低设计难度，提高系统效率。基于以上特点，本方案的降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路相比现有的方案具有突出的实质性特点和显著的进步。本方案降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路并不限于具体实施方式中公开的内容，实施例中出现的技术方案可以基于本领域技术人员的理解而延伸，本领域技术人员根据本方案结合公知常识作出的简单替换方案也属于本方案的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路，其特征是包括多个单通道升压/降压电路，所述多个单通道升压/降压电路形成并联连接，所述单通道升压/降压电路包括降压控制半导体开关元件T、升压控制半导体开关元件T、电感L、降压电路二极管D、升压电路二极管D、电容C，所述电容C与所述升压电路二极管D串联形成支线A，所述支线A与所述升压控制半导体开关元件T并联形成支线B，所述支线B与所述电感L串联形成支线C，所述支线C与所述降压电路二极管D并联形成支线D，所述支线D与所述降压控制半导体开关元件T串联形成所述单通道升压/降压电路。/n

【技术特征摘要】
1.一种降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路，其特征是包括多个单通道升压/降压电路，所述多个单通道升压/降压电路形成并联连接，所述单通道升压/降压电路包括降压控制半导体开关元件T、升压控制半导体开关元件T、电感L、降压电路二极管D、升压电路二极管D、电容C，所述电容C与所述升压电路二极管D串联形成支线A，所述支线A与所述升压控制半导体开关元件T并联形成支线B，所述支线B与所述电感L串联形成支线C，所述支线C与所述降压电路二极管D并联形成支线D，所述支线D与所述降压控制半导体开关元件T串联形成所述单通道升压/降压电路。


2.根据权利要求1所述的降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路，其特征在于，所述降低纹波输出的双向DC-DC宽电压调制电路包括形成并联的单通道升压/降压电路A、单通道升压/降压电路B；
所述单通道升压/降压电路A包括降压控制半导体开关元件T1、升压控制半导体开关元件T3、电感L1、降压电路二极管D3、升压电路二极管D1、电容C，所述电容C与所述升压电路二极管D1串联形成支线A1，所述支线A1与所述升压控制半导体开关元件T3并联形...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文祺，邵冲，
申请(专利权)人：上海储瑞能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31