[实用新型]一种升降压斩波电路拓扑结构

说明书

技术领域

本实用新型属于升降压斩波电路，具体涉及一种升降压斩波电路拓扑结构。

背景技术

顾名思义，升降压斩波电路既有升压功能也有降压功能，根据输入电压的变化及时调整开关管的状态，维持输出的稳定。Buck-Boost电路、Cuk电路、Sepic电路、Zeta电路是四种最常见的升降压斩波电路拓扑结构。在电路拓扑结构中开关管都要承受着相对较高的电压应力，其中Buck-Boost电路中开关管承受2U_S(U_S为输入电压，下同)的电压应力，其它三种升降压斩波电路拓扑中开关管承受U_S+U_O(U_O为输出电压，下同)的电压应力；因此这些电路拓扑在高压场合的使用就受到了一定的限制，或者要采用更高电压等级的开关管，这必然会造成产品成本的增加。

现有技术中，Buck电路的输入输出电压之间存在着Uo＝Us×α的关系(其中α为开关管导通占空比，0≤α≤1)，因而Buck电路只具有降压功能，没有升压功能；而Boost电路的输入输出电压之间存在着Uo＝Us/(1-α)的关系，只能实现升压功能不能实现降压功能。为了实现升降压斩波的功能就必须将Buck电路与Boost电路综合起来才能实现相应的功能，而综合不仅仅是电路结构的组合，还包含对组合电路的演化；前面提到的Buck-Boost等四种基本的升降压斩波电路就是在Buck电路与Boost电路结合的基础上演变过来的。在有些文献中提到了另外一种升降压斩波电路拓扑结构，具体电路如图1所示。该主电路中，电容C1、C2、C3是串联连接的，C1的一端与电源U_S的正极相连，另一端与输出电压U₀的负极相连；而C3的一端与电源U_S的负极相连，另一端与输出电压U₀的正极相连。该电路中电容C1、C3所承受的平均电压为输入输出电压之和的一半，即为(Us+Uo)/2。电容所需承受的电压应力较高，要么提高电容的额定工作电压，要么通过电容的串并联来降低对电压应力的要求。同一电容，承受高的电压应力，对电容的使用寿命，系统的可靠性均带来不利影响，在高压大功率场合尤其明显。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术存在的问题而提供一种升降压斩波电路拓扑结构，其可以降低开关管在工作过程中所承受的电压应力，电路可以工作于更高的电压场合，延长使用寿命、降低成本，减小体积、提高系统可靠性。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

本实用新型升降压斩波电路拓扑结构，包括电源Us、第一开关管V1、第二开关管V2、电感L、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3以及负载RL：其中第一开关管V1与电感L及第二开关管V2串联后并联在电源Us上，第一二极管D1与第二电容C2及第二二极管D2串联后并联在电感L两端，第一电容C1并联在第一开关管V1与电感L及第二二极管D2组成的支路上，第三电容C3并联在第二开关管V2与电感L及第一二极管D1组成的支路上，负载RL并联在第二电容C2上。

本实用新型提供的升降压斩波电路拓扑结构本质上相当于两相DC/DC直流变换器，两个开关管驱动脉冲的占空比大小是一样的，只是在相位上相差半个周期。当开关管的导通占空比不大于0.5时，两个开关管不存在同时导通的情况，电路工作于降压模式，U_S、V1、L、D2、C2、C3组成一个Buck电路，U_S、V2、L、D1、C2、C1组成另一个Buck电路。当开关管的驱动脉冲导通占空比大于0.5时，U_S、V1、L、V2组成一个Boost电路，当V1、V2轮流作为Boost电路的主开关管。该电路开关管所承受的电压(Us+Uo)/2，仅为现有技术四种拓扑结构中的一半左右。由于采用两个开关管，并且两个开关是交替导通和关断的，提高了系统的开关频率，降低了储能电感的体积和容量，减少了输出电压的脉动。同时对主电路上的电容连接方式进行改进，降低了对电容电压应力的要求，电容C1、C3所承受的电压仅为(Us-Uo)/2，所以其相对于图1所示的升降压斩波电路拓扑结构在电容所需承受的电压应力方面更具有优势。降低了对电容电压应力的要求，在输入输出电压比较高的场合，电容上所承受的电压应力相差很大，承受低的电压应力，可以提高电容的使用寿命，提高系统的可靠性。在高压大功率场合这方面的优势就更加明显。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案，

附图说明