[发明专利]降压-升压转换器

说明书

描述了一种降压‑升压转换器，其包括输入端子、输出端子、第一组器件、第二组器件、电感器、电容器和控制器。每组器件包括串联连接的第一开关、第二开关和第三开关或二极管。每组器件还包括位于第一开关和第二开关之间的第一节点，以及位于第二开关和第三开关或二极管之间的第二节点。第一输入端子连接到第一组器件的第一节点，第二输入端子连接到第二组器件的第一节点。电感器连接在第一组器件的第二节点和第二组器件的第二节点之间。第一组器件、第二组器件和电容器横跨输出端子并联连接，并且控制器控制第一组器件和第二组器件的开关。

技术领域

本发明涉及一种降压-升压转换器。

背景技术

降压-升压转换器通常提供DC-DC转换。当需要AC-DC转换时，通常提供前端桥式整流器和大容量电容器。提供AC-DC转换的无桥降压-升压转换器是已知的。然而，拓扑和/或控制方案通常很复杂。

发明内容

本发明提供了一种降压-升压转换器，包括：输入端子，用于连接到供应交流输入电压的电源；输出端子，用于输出输出电压；第一组器件和第二组器件，每组器件包括：串联连接的第一开关、第二开关和第三开关或二极管；位于第一开关和第二开关之间的第一节点；以及位于第二开关和第三开关或二极管之间的第二节点；电感器；电容器；以及控制器，用于控制第一组器件和第二组器件的开关，其中：第一输入端子连接到第一组器件的第一节点；第二输入端子连接到第二组器件的第一节点；电感器连接在第一组器件的第二节点和第二组器件的第二节点之间；第一组器件、第二组器件和电容器横跨输出端子并联连接；每组器件的第一开关具有断开状态，在该状态下，开关在两个方向上都不导通；并且每组的第二开关具有接通状态，在该状态下，开关在两个方向上都导通。

因此，该转换器无需整流桥或前端大容量电容器即可提供AC-DC转换。此外，与其他无桥降压-升压转换器相比，该转换器的拓扑结构更不复杂。具体而言，该转换器能够仅使用六个器件(即六个开关，或四个开关和两个二极管)、一个电感器和一个电容器来提供AC-DC的转换。其他无桥降压-升压转换器具有更多数量的开关和/或附加电感器。

第一开关具有断开状态，在该状态下，开关在两个方向上都不导通。因此，可以控制开关，使得(i)当输入电压的瞬时值大于输出电压时，电流不直接从电源流向电容器，和/或(ii)当输入电压的瞬时值小于输出电压时，电流不从电容器流向电源。

第二开关具有接通状态，其中该状态在两个方向上都是导通的。因此，当输入电压的极性为正并且电流沿一个方向流过电感器时，开关能够沿第一方向导通，并且当输入电压的极性为负并且电流沿相反方向流过电感器时，开关能够沿第二方向导通。第二开关可以包括当接通时在两个方向上导通的可控器件。替代地，第二开关可以包括仅在接通时在一个方向上导通的可控器件，但是包括在另一个方向上导通的反并联二极管。

利用转换器的拓扑结构，第二开关主要负责控制电感器的激励以及随后将感应能量传递到电容器。虽然第一开关为感应能量提供了路径，但是它们在电感器的激励中不起作用。因此，控制器可以以比第二开关更低的频率切换第一开关。这是有益的，因为需要具有断开状态的第一开关可能比较难以控制和/或具有更低的额定切换频率，在断开状态下，第一开关在任一方向上都不导通。例如，第一开关可以是双栅极的。

控制器可以以输入电压的频率切换第一开关。这具有这样的优点，即第一开关以相对低的频率切换，例如大约50Hz或60Hz。

控制器可以控制开关，使得当输入电压的极性为正时，第一组器件的第一开关断开，第二组器件的第一开关接通，当输入电压的极性为负时，第一组器件的第一开关接通，第二组器件的第一开关断开。因此，在任一时刻只有第一开关中的一个接通。此外，每个第一开关在输入电压的一个半周期内接通，在另一个半周期内断开。