本发明专利技术公开一种新型的桥式双模式宽输入降压变换器，属于DC/DC变换器。该变换器包括一个宽范围输入的电源、一个滤波电感、一个滤波电容、两个泵升电容、一个负载等效电阻、一组MOSFET开关桥和一组二极管桥。本发明专利技术具有两种工作模式，当输入电压等级较高时，变换器工作在第一种模式，其电压传输比为D/2；当输入电压等级较低时，变换器工作在第二种模式，其电压传输比为D。变换器在两种不同的模式下，和在相同情况的BUCK变换器相比，输入电压范围较宽，开关管的电压应力减小一半，电流应力不变。综上，此变换器适用于输入电压等级范围较宽的降压场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种DC/DC变换器的电路拓扑结构及其应用，特别适合于输入电压等级范围较宽的降压场合，并且是一种具备双模式自动切换功能的变换器。
技术介绍
随着电力电子技术、半导体器件的不断发展，以及开关电源在各行业中的广泛应用，对DC/DC变换器的需求量已经变得越来越大，它在部分行业已经成为衡量经济发展的一个标识。对于传统的降压型BUCK变换器，其属于单级变换器，它的电压传输比不能很高，即不能很好的适用于要求宽输入的场合；其续流二极管所能承受的最大反向电压是由输入 端的最大电压值决定，并且当输入电压越高，开关导通时间越短，二极管在开关导通期间承受越高越短的高电压脉冲，其开关管在关断期间所承受的电压也有输入电压决定。因此，在高压输入场合，由于流过二极管、开关管的平均电流不变，导致其温度急剧上升、能耗增加，从而使整个变换器效率下降，甚至引起永久性损坏。双级级联型BUCK变换器是一种多级变换器，它能有效的改善单级BUCK变换器的一些不足，但由于增加了一倍的电路器件，使的其体积庞大，控制复杂，系统不稳定等。交错并联BUCK变换器也属于一种多级变换器，它由于采取连个交错支路分别工作，有利于系统的散热以及滤波电感值的减小，但其二极管、开关管的电压应力并未减小，且不适用要求宽输入的场合。非隔离三电平BUCK变换器也属于多级变换器，它通过两个串联电容的分压，有效的减小的二极管、开关管的电压应力，但存在的问题依旧是不能适用于要求宽输入场合。以上介绍的都是非隔离型降压变换器。对于隔离型降压变换器，由于有隔离模块的存在，使得变换器的体积和重量大大增加，控制也相对复杂，还要考虑EMC (电磁兼容性)等问题，故在此一般不予考虑。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种桥式双模式宽输入降压变换器，其更好的兼容了减小开关器件(开关管和二极管)电压应力和增大电压传输比的优点，使其更好的适用于输入电压等级范围较宽的场合。实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种桥式双模式宽输入降压变换器，其特征在于，包含开关桥, 二极管桥知，两个泵升电容 、Ca，滤波电感i和滤波电; 其中，所述开关桥由4个N沟道增强型MOSFET开关各、各、巧和A组成，第一个开关乓和第三个开关名的串联支路与第二个开关a第四个开关*的串联支路并联；第一个开关乓的源极与第三个开关-的漏极相连，其串联节点记为b ;第二个开关4的源极与第四个开关W屌极相连，其节点记为d ;两个串联支路并联，第一个开关名的漏极与第二个开关的漏极相连，第三个开关4的源极与第四个开关A的源极相连，节点分别记为a、g ;4个MOSFET管的栅极依次连接信号q、Ga、G,和Gt。二极管桥知由4个二极管A、D3、A和马组成，第一个二极管A和第三个二极管4的串联支路与第二个二极管珥和第四个二极管只的串联支路并联；第一个二极管'的阴极与第三个二极管A的阳极相连，其串联节点记为c ;第二个二极管乌的阴极与第四个二极管，的阳极相连，其串联节点记为e ;第一个二极管i的阳极和第三个二极管h的阳极相连节点记为f ;第三个二极管A的阴极和第四个二极管 只的阴极相连并和开关桥 共享一个节点a ;节点a和节点f就是二极管桥H 的两个并联节点； 两个泵生电容C1、C1分别把开关桥 和二极管桥&中的各自桥臂连接起来第一个泵升电容L_i的正端连接于节点b,负端连接于节点c,第二个泵升电谷的正端连接于节点d,负端连接于节点e ； 滤波电感I和滤波电容I'组成一个低通滤波器，其中，滤波电容两端并联负载等效电阻;由i α、C组成的二端口网络分别接节点a和节点f ； 节点g接输入电源\正端，节点f接输入电源P负端。首先，变换器预先根据输入电源电压波动范围及纹波最小原则计算设定一个电压切换点^ ,即;当输入电压在切换点^上下变动时，变换器可以自动切换工作模式；其次，变换器具有两种工作模式，当^<匕时，即称为高压输入情况，此时变换器工作与模式一，其电压传输比为D/2 ;当WG时，即称为低压输入情况，此时变换器工作与模式二，其电压传输比为D W的取值范围为。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果 本专利技术具有模式自主切换的功能。变换器预先根据输入电源电压波动范围(V￡<Vg<Vs)及纹波最小原则计算设定一个电压切换点,当输入电压在切换点Fz附近波动时，变换器会以「z为标准切换点自动切换工作模式，使变换器工作在最佳状态。本专利技术采用特有的双模式结构，可以更好的适应输入电压的变化。当输入电压较大(Fx HrgSFs)时,变换器工作在模式一,此时变换器具有大的电压传输功能，电压传输比为iV2，泵升电容电压为输入电压的一半，故续流二极管的电压应力较同情况下的BUCK变换器相比减小了一半；当输入电压较小时，变换器工作在模式二，此时变换器和BUCK变换器一样，电压传输比为队泵升电容不工作，续流二极管串联来分压且应力为输入电压的一半。附图说明图I是本专利技术的双桥结构电路图。图2是具有双桥结构双模式的桥式双模式宽输入降压变换器电路原理图。图3是变换器工作于模式一时的各开关模态等效示意图。图4是变换器工作于模式二时的各开关模态等效示意图。图5飞是变换器两种工作模式下主要波形示意图。图I中符号及标示为'S1 A表示四个MOSFET开关器件，它们构成开关桥士*表示四个二极管器件，它们构成二极管桥表示泵升电容；a、为连接节点；图2中双桥结构的符号和图I中的一致，增加的符号有Jg表不输入电压u表不滤波电感，C表示滤波电容，它们共同构成低通滤波器；Λ表示负载等效电阻。 附图3 4中各符号同图1、2中保持一致。附图5 6中符号及标不为G1-G4表不开关管各、Si、S1、S、的工作信号； χ表不电感 电流示意波形，Aci表示电感的平均值；Zcr Vm表示泵升电容C1、 的电压示意波形；fsi-fa表示开关管S1、Si、S1、的电压应力示意波形；& ~ vm表示二极管mA的电压应力示意波形。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的实施方式和工作原理做进一步的描述参见图1，是本专利技术的双桥结构电路图，图2是具有双桥结构双模式的桥式双模式宽输入降压变换器电路图。其电路拓扑特征为开关桥是由N沟道MOSFET开关名、名串联支路与开关4、串联支路并联构成，其中开关·S 串联中点记为b,开关巧、串联中点记为d，两个支路并联节点分别记为a、g ;二极管桥*^是由二极管A、D1串联支路与二极管串联支路并联构成，其中二极管A、乌串联中点记为c，二极管乌、马串联中点记为e,二极管A、A和开关桥H 共享一个连接点，它们负端共同连接于点a，而二极管A、乌的正端共同连接点记为f。那么连接点a和f 就是二极管桥Hw的两个并联连接点；两个泵生电容分别把开关桥和二极管桥〃m中的各自桥臂连接起来，具体连接如下泵升电容ci的正端连接于点b,负端连接于点c,泵升电容A的正端连接于点d,负端连接于点e ;滤波电感 和滤波电容C1组成一个低通滤波器，其中，电容两端并联负载等效电阻E。由月、L、C组成的二端口网络分别连接点a和f ;输入电源匕正端接连接点g，负端接连接点f。本专利技术特有的双模式工作性质，使其更好的兼容了减小开关器件(开关管和二极管)电本文档来自技高网...
【技术保护点】
桥式双模式宽输入降压变换器，其特征在于，包含：开关桥？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，二极管桥，两个泵升电容、，滤波电感和滤波电容；其中，所述开关桥由4个N沟道增强型MOSFET开关、、和组成，第一个开关和第三个开关的串联支路与第二个开关、第四个开关的串联支路并联；第一个开关的源极与第三个开关的漏极相连，其串联节点记为b；第二个开关的源极与第四个开关漏极相连，其节点记为d；两个串联支路并联，第一个开关的漏极与第二个开关的漏极相连，第三个开关的源极与第四个开关的源极相连，节点分别记为a、g；4个MOSFET管的栅极依次连接信号、、和；二极管桥由4个二极管、、和组成，第一个二极管和第三个二极管的串联支路与第二个二极管和第四个二极管的串联支路并联；第一个二极管的阴极与第三个二极管的阳极相连，其串联节点记为c；第二个二极管的阴极与第四个二极管的阳极相连，其串联节点记为e；第一个二极管的阳极和第三个二极管的阳极相连节点记为f；第三个二极管的阴极和第四个二极管的阴极相连并和开关桥共享一个节点a；节点a和节点f就是二极管桥的两个并联节点；两个泵生电容、分别把开关桥和二极管桥中的各自桥臂连接起来：第一个泵升电容的正端连接于节点b，负端连接于节点c，第二个泵升电容的正端连接于节点d，负端连接于节点e；滤波电感和滤波电容组成一个低通滤波器，其中，滤波电容两端并联负载等效电阻；由、、组成的二端口网络分别接节点a和节点f；节点g接输入电源正端，节点f接输入电源负端。2012104714406100001dest_path_image001.jpg,546185dest_path_image002.jpg,2012104714406100001dest_path_image003.jpg,401008dest_path_image004.jpg,2012104714406100001dest_path_image005.jpg,367696dest_path_image006.jpg,700588dest_path_image001.jpg,2012104714406100001dest_path_image007.jpg,701911dest_path_image008.jpg,2012104714406100001dest_path_image009.jpg,462057dest_path_image010.jpg,729090dest_path_image007.jpg,114941dest_path_image009.jpg,721503dest_path_image008.jpg,714867dest_path_image010.jpg,659077dest_path_image007.jpg,333771dest_path_image009.jpg,857157dest_path_image008.jpg,473952dest_path_image010.jpg,715577dest_path_image007.jpg,928384dest_path_image008.jpg,758805dest_path_image009.jpg,93972dest_path_image008.jpg,2012104714406100001dest_path_image011.jpg,760577dest_path_image012.jpg,2012104714406100001dest_path_image013.jpg,26342dest_path_image014.jpg,462002dest_path_image002.jpg,2012104714406100001dest_path_image015.jpg,423530dest_path_image016.jpg,2012104714406100001dest_path_image017.jpg,311851dest_path_image018.jpg,381307dest_path_image015.jpg,733791dest_path_image017.jpg,614022dest_path_image016.jpg,238908dest_path_image018.jpg,659525dest_path_image015.jpg,69777dest_path_image017.jpg,183227dest_path_image...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陆治国，田海涛，祝万平，赵丽丽，吴春军，汪渊，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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