[发明专利]多功能集成直流变换器

说明书

背景介绍

发明所属领域

[0001]

本发明属于在现代直流功率变换领域内的一个创新。本发明提供了一种 多功能集成直流变换器的结构和产品设计概念。由该概念设计的产品可 以以一个统一的集成直流变换器结构灵活地提供升压(Boost)、降压 (Buck)、升降压(Buck-Boost)和(SEPIC)反极性升降压和反激式变 换等电路结构及同步、并联等多种直流电源变换操作功能。从而降低了 产品的开发成本。缩短了产品开发周期。并为使用者提供了一种简单、 高效率，并且功能极佳的直流变换解决方案。并大大地减少了多种产品 开发设计的工作量及关键元器件种类。

相关的领域描述

[0002]

随着各种电子技术越来越广泛的应用及分布式电源结构的推广，对非隔 离式直流电源变换器的要求也越来越高，并且种类日益多样化。面对这 样的情形，电源设计师往往需要选用多种不同的芯片满足不同层次的要 求。这不仅使得设计师花费大量的时间去熟悉各种不同的直流变换器集 成电路产品和相应的电路设计。同时也使得生产中必须采购多种不同的 变换器元器件。另一方面，对于某些特殊的应用要求，如输出电压高于 输入电压最低限，但低于输入电压的最高限的情况下，变换器的电路结 构往往会面临顾此失彼的情形。采用图1(a)的先升压后降压或涂图1 (b)的确先降压后升压的方案，总体效率不高，且所用的元件数量较 多。图2的SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)元 件数量较少，但电感结构较复杂并且体积较大。转换效率也不太高。效 率最好的是如图3所示的组合式升降压电路(Buck-Boost)结构。这种 电路结构需要两个转换电路之间有密切的配合，以达到了效率的协调操 作，并避免在变换模式转换过程中所产生的扰动。目前市场上有少量的 专用控制芯片来实现这种电路结构。但这类专用芯片只适合于这种特殊 的应用场合。用于其它应用时会浪费可观的硬件资源，并且不经济。另 外，各种电子线路对直流电源的电流容量及输出电压要求也有很大的差 异。

可并联操作的功能将使得直流变换器的容量使用范围大大地扩展。本方 案提出了如何以较少种类的直流变换的产品来满足这些日益多样化的 需求，并提供了高性能的电路结构，也成为一个具有技术挑战性和实际 经济价值的课题。基于上述情形，本发明提出了如下多功能直流电源变 换器的设计概念以期用最优化的电路结构和最经济的设计成本以及优 良的工作性能来满足尽量广的市场需求。

附图说明

[0003]

图1描述了先升压后降压或先降压后升压电路结构

附图1(a)中的文字注释：

DC+ ---输入电压正极端

DC- ---输入电压负极端

1、7---电感

4、8---电容

2、5---电子功率开关管

3、6---二极管

Vo---输出电压

附图1(b)中的文字注释：

DC+ ---输入电压正极端

DC- ---输入电压负极端

3、5---电感

4、8---电容

1、6---电子功率开关管

2、7---二极管

Vo---输出电压

图2  描述了SEPIC(Single Ended Primary Inductance Converter)

的一般结构

附图中的文字注释：

DC+ ---输入电压正极端

DC- ---输入电压负极端

1、4---电感

3、6---电容

2---电子功率开关管

5---二极管

Vo---输出电压

图3描述了组合式升降压电路(Buck-Boost)结构

附图中的文字注释：

DC+ ---输入电压正极端

DC- ---输入电压负极端

3---电感

6---电容

1、4---电子功率开关管

2、5---二极管

Vo---输出电压