[发明专利]基于多谐振开关槽式电路与Buck-Boost电路的降压变换器

权利要求书

1.一种基于多谐振开关槽式电路与Buck-Boost电路的降压变换器，由多谐振开关槽式电路与四管Buck-boost电路输入侧串联输出侧并联构成，其特征在于：

包括(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)与(2)四管Buck-boost电路(FSBB)；

所述(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)，包含4个主开关管Q_1a、Q_1b、Q_2a、Q_2b，6个同步整流开关管Q_3a、Q_3b、Q_4a、Q_4b、Q_5a、Q_5b，2个谐振电容C₁和C₃，2个谐振电感L₁和L₃，2个旁路电容C_r1和C_r3，以及1个钳位电容C₂；

Q_1a的电流输入端与电压源的正极电气连接；Q_1a、Q_1b、Q_2a、Q_2b之间的电流输出端和电流输入端依次电气连接；Q_3a的电流输出端与Q_3b的电流输入端电气连接、Q_3b的电流输出端与电压源的负极电气连接；Q_4b的电流输出端与Q_4a的电流输入端电气连接、Q_4a的电流输出端与电压源的负极电气连接；Q_5a的电流输出端与Q_5b的电流输入端电气连接、Q_5b的电流输出端与电压源的负极电气连接；C₁的一端与Q_1a的电流输出端电气连接；C₂的一端与Q_1b的电流输出端电气连接；C₂的另一端与Q_4a的电流输入端电气连接；C₃的一端与Q_2a的电流输出端电气连接；L₁的一端与C₁的另一端电气连接、L₁的另一端与Q_3b的电流输入端电气连接；L₃的一端与C₃的另一端电气连接、L₃的另一端与Q_5b的电流输入端电气连接；C_r1的一端与Q_1a的电流输出端电气连接；C_r1的另一端与Q_3b的电流输入端电气连接；C_r3的一端与Q_2a的电流输出端电气连接；C_r3的另一端与Q_5b的电流输入端电气连接；

所述(2)四管Buck-boost电路(FSBB)，包含4个开关管Q_A、Q_B、Q_C、Q_D，电容C_b与电感L_b；

C_b的一端与Q_2b的电流输出端电气连接；C_b的另一端与电压源的负极电气连接；电感L_b的一端与Q_A的电流输出端电气连接；电感L_b的另一端与Q_D的电流输入端电气连接；Q_A的电流输入端与Q_2b的电流输出端电气连接；Q_A的电流输出端与Q_B的电流输入端电气连接；Q_B的电流输出端与电压源的负极电气连接；Q_C的电流输出端与电压源的负极电气连接；Q_C的电流输入端与Q_D的电流输出端电气连接；

Q_3a、Q_4b、Q_5a的电流输入端作为(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)的输出端；Q_D的电流输入端作为(2)四管Buck-boost电路(FSBB)的输出端；Q_3a、Q_4b、Q_5a和Q_D的电流输入端电气连接，向负载供电。

2.根据权利要求1所述的基于多谐振开关槽式电路与Buck-Boost电路的降压变换器，其特征在于：

所述的(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)中，参数设计时满足如下约束：C₁与C₃容值相等；C_r1和C_r3容值相等；L₁和L₃感值相等；C_r1＜＜C₁＜＜C₂。记C₁与L₁的谐振频率为f₀，

所述的(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)中，Q_1a、Q_2a、Q_3a、Q_4a、Q_5a同步开通或关断，Q_1b、Q_2b、Q_3b、Q_4b、Q_5b同步开通或关断，且Q_1a和Q_2a互补导通，导通占空比相同，接近50％，存在一定的死区时间t_d，开关频率为f_sw，MRSTC电路采用定频控制，工作在开环模式，令电压增益固定；所述MRSTC电路的定频控制，需满足如下约束：f_sw≥f₀且

所述的(2)四管Buck-boost电路(FSBB)中，Q_A与Q_B互补导通，占空比为d₁，Q_C与Q_D互补导通，占空比为d₂；Q_A、Q_B、Q_C、Q_D的开关频率一致，记为f_sw1与(1)多谐振开关槽式电路(MRSTC)中开关管的开关频率f_sw相独立，可以高于、等于或低于；

所述的(2)四管Buck-boost电路(FSBB)采用引入输入电压前馈支路的输出电压闭环控制，先采样输出电压和电压基准作比较，将差值送入电压调节器；再引入输入电压前馈支路，与电压调节器输出的信号叠加，然后送入PWM调制器，产生4路PWM，分别供给4个开关管，控制占空比d₁与d₂，由此消除输入电压突变对输出电压的影响，实现输出电压的闭环调节。