[发明专利]宽范围调压电路及宽范围调压的实现方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种调压电路。

【背景技术】

很多电子仪器设备对供电有较高的要求。例如，在超声系统中探头发射有两种工作模式，连续波发射及脉冲波发射，连续波发射时电压较低，而脉冲波发射时电压较高，因此对发射电路的供电有相应要求：输出电压要求宽范围连续可调，且低输出电压时负载电流大，高输出电压时负载电流小。针对此类要求，现有非隔离的输出电压连续可调的拓扑结构主要有几种，如图1和图2所示。

如图1所示，该调压电路包括四个MOS管和一个电感。通过控制4个MOS管的导通时间和导通时序来实现输出电压的调节，可以实现升压或降压功能。

如图2所示，该调压电路包括两个MOS管、两个二极管和一个电感。通过控制2个MOS管的导通时间和导通时序来实现输出电压的调节，可以实现升压或降压功能。

上述现有技术的缺点主要有：

1.控制环路设计困难。因为输入电压是固定的，当输出电压和负载的变动范围都非常大时，要保证系统在所有输出电压和负载条件下的稳定性是非常困难的。

2.磁芯器件和开关管等功率器件的选型困难。如果采用图1和图2中的方案，低压时的大电流和高压时的高电压就要求部分功率器件(图1中MOS管D和C、图2中Q12和D12)必须同时满足大电流和高电压，选型困难。另外，电感的线径既要满足低压输出时的大电流，又必须具备较大的电感量来避免高压输出时饱和，这样电感的体积就比较大。

【发明内容】

本发明的主要目的是：首先，提供一种可实现宽范围可调输出的宽范围调压电路及其实现方法；次之，实现该宽范围调压电路的平稳输出。

为实现上述目的，本发明提出一种宽范围调压电路，包括控制回路、输出可调的降压变换单元、输出可调的升压变换单元；所述控制回路的控制信号输出端分别连接所述降压变换单元和升压变换单元；所述降压变换单元和升压变换单元的输入端共接于母线，共用母线电压；降压变换单元输出端与升压变换单元的输出端相接，实现宽范围的可调电压输出。

上述宽范围调压电路，所述降压变换单元还设有第二输出端与所述升压变换单元输入端连接，在低压输出至高压输出切换时，所述降压变换单元第二输出端向所述升压变换单元充电至接近母线电压，所述控制回路再启动所述升压变换单元工作。

上述的宽范围调压电路，所述输出可调的降压变换单元为Buck变换器，所述输出可调的升压变换单元为Boost变换器。

上述的宽范围调压电路，还包括高低压隔离单元；所述Buck变换器输出通过该高低压隔离单元与Boost变换器的输出相连。还包括输入隔离单元，Boost变换器输入通过该输入隔离单元与母线电压隔离。还包括预充电单元，其输入端与所述Buck变换器第二输出端连接，其输出端与所述Boost变换器的输入端连接；当从低压输出往高压输出切换时，所述Buck变换器第二输出端通过该预充电单元向所述Boost变换器的输入电容和输出电容充电至接近母线电压。

上述的宽范围调压电路，所述高低压隔离单元包括隔离二极管，其阳极连接所述Buck变换器的输出端，阴极连接所述Boost变换器的输出端。所述输入隔离单元包括隔离MOS管，所述Boost变换器的输入通过所述MOS管与母线电压隔离。所述预充电单元包括预充电二极管，其阳极连接所述Buck变换器第二输出端，阴极连接所述Boost变换器的输入端。

上述的宽范围调压电路，所述Boost变换器包括电感、输入电容和输出电容、MOS管、二极管，所述输入电容一端与所述电感输入端共接，另一端与所述输出电容一端、MOS管的D极或S极之一共接，所述MOS管的D极或S极之另一极与所述电感输出端、二极管阳极共接；所述输出电容另一端与所述二极管阴极共接。

上述的宽范围调压电路，所述Buck变换器包括电感、输入电容和输出电容、MOS管、二极管；所述输入电容一端与母线连接，另一端与所述输出电容一端、二极管阳极共接；所述输出电容另一端与所述Boost变换器输入端耦合；所述MOS管的D极或S极之一与母线连接，所述MOS管的D极或S极之另一极与所述电感输入端、二极管阴极共接；所述电感输出端与所述Boost变换器输出端耦合。

同时，本发明提出了一种宽范围调压的实现方法，由降压变换单元实现低于或等于母线电压的低压输出，由升压变换单元实现高于或等于母线电压的高压输出；降压变换单元、升压变换单元共线输出，实现宽范围的可调电压输出。