[发明专利]一种降压式直流-直流转换器拓扑结构

说明书

本发明涉及一种降压式直流‑直流转换器拓扑结构，涉及降压转换器的技术领域，其包括：续流件、蓄能件、控制组件以及负载件；续流件，与负载件电连接，包括第一电感、第二电感以及第三电感且三者的一端均连接于负载件；蓄能件，与电源端、续流件电连接，包括第一电容以及第二电容，第一电容连接于第一电感与第二电感之间，第二电容连接于第二电感与第三电感之间；控制组件包括多个续流开关件以及多个充能开关件；续流开关件，与续流件电连接；充能开关件，与续流件、蓄能件电连接。本发明具有能降低功率开关的耐压值以提升能量转换效率的效果。

技术领域

本发明涉及降压转换器的技术领域，尤其是涉及一种降压式直流-直流转换器拓扑结构。

背景技术

目前，能量转换是降压式直流-直流转换器的基本功能，其目的是为了将高压直流信号转换为带有纹波的稳定低压直流信号，用以驱动负载。而在大转换比的应用环境下，现有的降压式直流-直流转换器拓扑结构主要有以下两种：

参见图1，为传统的Buck直流-直流转换器，通过一对开关S1、S2及一组LC滤波电路实现能量向负载转换。在大转换比(D＝Vout/Vin0.1)的应用环境下，该传统结构的主要问题是，主开关S1的等效导通时间DT(T＝1/f是开关切换周期)过短，能量转换效率过低，S1、S2均需选取耐压值为Vin的功率管且驱动电路的性能要求很高。因此该结构实际应用中以多级级联形式出现，增加了印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的面积和硬件成本。

参见图2，为两相串联电容式(Dual-phase)直流-直流转换器，其在传统的两相Buck直流-直流转换器基础之上，引入了串联电容Ct，以此降低功率管耐压值，同时两相电感电流保持180°的相位差。该转换器的主要问题是其等效转换比仅D/2(D1)，主开关S1A、S1B的等效导通时间仅提升为4DT，能量转换效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种降压式直流-直流转换器拓扑结构，能降低功率开关管的耐压值，提升能量转换效率。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种降压式直流-直流转换器拓扑结构，包括：续流件、蓄能件、控制组件以及负载件；

续流件，与负载件电连接，用于向负载件提供稳定的电流输出，包括第一电感、第二电感以及第三电感且三者的一端均连接于负载件；

蓄能件，与电源端、续流件电连接，用于存储电荷并在释放电荷时向续流件提供电荷，包括第一电容以及第二电容，第一电容连接于第一电感与第二电感之间，第二电容连接于第二电感与第三电感之间，且第一电容与第二电容串联于电源端与负载件之间；

控制组件包括多个续流开关件以及多个充能开关件；

续流开关件，与续流件电连接，用于控制第一电感、第二电感以及第三电感分别对负载件提供电流输出以使负载件持续运行；

充能开关件，与续流件、蓄能件电连接，用于控制蓄能件补充电荷或释放电荷，并控制电源端、第一电容及第二电容依次分别向第一电感、第二电感及第三电感充电。

通过采用上述技术方案，控制组件内的开关均为功率开关管，第一电容与第二电容通过电源端进行充电，且由于第一电容与第二电容串联，以此降低了功率开关管的耐压值，而耐压值较小的功率管，其损耗也小，以此提高能量转换效率；通过续流开关件使得第一电感、第二电感以及第三电感分别向负载件提供持续的电流输出，而多个充能开关件分别在不同的时序导通以使电源端、第一电容及第二电容依次对第一电感、第二电感以及第三电感进行充电，以此使得其中一个电感的电流输出增强，从而维持负载件持续运行。