[发明专利]开关型DC/DC变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及电源电路技术，特别涉及一种开关型DC/DC变换电路。

背景技术

将一个不受控制的输入直流电压变换成为另一个受控的输出直流电压称之为DC/DC变换。在电动汽车驱动及再生制动系统中，DC/DC变换器和电机驱动器是系统能量流动的重要环节，DC/DC变换器是将电池、直流电机等直流电压源固定的直流电压变换成受控制的直流电压输出。

开关型DC/DC变换电路是通过周期性的控制开关器件(功率半导体器件)的通断时间或通断频率来调整输出电压或维持输出电压恒定，将固定的直流电压变换成受控制的直流电压输出。常见的开关型DC/DC(直流到直流)变换电路如图1所示，包括电压变换电路、逆变电路、整流输出电路；电压变换电路输入端接直流电压源Ud，用于通过控制其中的开关器件导通与关断来控制输出到逆变电路的直流电压Ui的大小，从而控制开关型直流变换(DC/DC)电路的输出直流电压Uo的大小；逆变电路的输入端接电压变换电路的输出直流电压Ui，用于将电压变换电路的输出直流电压Ui变为高频交流电压输出到整流输出电路；整流输出电路用于将逆变电路输出的高频交流电压整流，输出直流电压Uo；电压变换电路通常有升压变换电路(Boost)、降压变换电路(Buck)、升降压变换电路(Buck-Boost)、库克变换电路(Cuk)等；常用的逆变电路有全桥式、半桥式、推挽式。

半桥式逆变电路如图2所示，输入直流电压Ui，第一电容C1、第二电容C2容量相等且容量足够大，使得两个电容连接处的电位为输入直流电压Ui的一半，并且在电路工作时各该电容两端的电压保持为Ui/2，第三开关器件VT3的驱动控制信号u_g3控制第三开关器件VT3的通断，第四开关器件VT4的驱动控制信号u_g4控制第四开关器件VT4的通断，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4(图中两开关器件为场效应管，也可采用其它功率半导体开关器件)的通断规律为：每个开关周期为Ts，第一开关周期仅为第三开关器件VT3工作，第四开关器件VT4保持截止状态，第一开关周期中第三开关器件VT3的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，Ton+Toff＝Ts；第二开关周期仅为第四开关器件VT4工作，第三开关器件VT3保持截止状态，第二开关周期中第四开关器件VT4的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，第三开关器件VT3、第四开关器件VT4两个开关器件交替工作，第三开关器件VT3导通时变压器初级绕组的电压为-Ui/2，第四开关器件VT4导通时变压器初级绕组的电压为Ui/2。

全桥式逆变电路如图3所示，是将半桥式逆变电路中的第一电容C1、第二电容C2替换为第一开关器件VT1、第二开关器件VT2，并配以驱动控制信号，第一开关器件VT1的驱动控制信号u_g1、第二开关器件VT2的驱动控制信号u_g2、第三开关器件VT3的驱动控制信号u_g3、第四开关器件VT4的驱动控制信号u_g4分别控制相应开关器件的通断，该四开关器件(图中该四开关器件为场效应管，也可采用其它功率半导体开关器件)的通断规律为：每个开关周期为Ts，第一开关周期仅为第三开关器件VT3、第二开关器件VT2工作，第四开关器件VT4、第一开关器件VT1保持截止状态，第一开关周期中第三开关器件VT3、第二开关器件VT2的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，Ton+Toff＝Ts；第二开关周期仅为第四开关器件VT4、第一开关器件VT1工作，第三开关器件VT3、第二开关器件VT2保持截止状态，第二开关周期中第四开关器件VT4、第一开关器件VT1的导通持续时间为Ton，关断时间为Toff，第三开关器件VT3和第二开关器件VT2、第四开关器件VT4和第一开关器件VT1两组开关器件交替工作，第三开关器件VT3和第二开关器件VT2导通时变压器初级绕组的电压为-Ui，第四开关器件VT4和第一开关器件VT1导通时变压器初级绕组的电压为Ui。