[發明專利]一種多相同步整流BUCK拓撲電路

無效

• 申請號: 201110430388.5
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102497098A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 孫本新;張永岐
• 申請（專利權）人: 北京匯能精電科技有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02J7/00
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 岳亞

技術領域

本發明涉及光伏電池技術領域，尤其涉及一種多相同步整流BUCK拓撲電路。

背景技術

現有技術中，通常控制器的電路設計傾向于一體化，電流都通過一路特定的電路流通。這種電路設計在小電流流過時是比較合理的，電流較小容易控制，承受較小發熱量的功率管也容易在市場上尋到。但是隨著控制器的額定電流增大，這種單一的一路電路設計就顯現出了很多的弊端，如圖1所示，當控制器額定電流較大時，如果還采用這種方案，必然會導致如下的問題：

首先，功率管Q1的選擇會存在一定的障礙。大電流的功率晶體管不容易找到，一般控制器采用場效應晶體管(MOSFET)作為功率開關調節電路電壓與電流，大功率的不容易找到則只能采用多個MOSFET并聯共同承擔電路電流，容易導致均流不一致，驅動損耗也會相應增大。充電時電流是一定的，這個期間只要有其它的MOSFET出現故障，則剩余的MOSFET必須承受這種變化，直接導致了剩余MOSFET平均承擔的電流加大，其性能必然受到影響，如果超出其額定值將繼續損壞。一天中的日照峰值時間僅為1～2個小時左右，大部分時間控制器需要在充電電流較小時給蓄電池充電。當充電電流逐漸減小時，為了防止電路電流斷流，要求MOSFET處于高頻工作狀態，這樣一來其開關損耗會增大，將大大影響電路的轉換效率。

其次，電感L1的選擇也會存在一定的障礙。電感為了儲存大能量進行續流，其體積尺寸及重量將相應增大。當充電電流較小時，其渦流損耗比會很大，導致小電流充電時效率會很低。而且如此大體積和重量的電感將會影響控制器的結構設計，控制器的外形可能會取決于電感的位置和尺寸，受到了一定的限制從而影響外形的美觀。

同理，輸出濾波電容E2和續流二極管D1的選擇也會受到影響，流過大電流時，續流二極管也會存在能量損耗和散熱問題。電路輸出后紋波電流會很大，輸出濾波電容也會相應選取更大容量更大體積的，其濾波時電容本身會消耗相當一部分能量，而且可能會影響濾波效果且增加了成本。功率管的脈寬調節需要高頻調制，為了產生高頻率的脈沖，對CPU的要求也更高，成本會相應加大，而且CPU可能會長時間處于高頻工作狀態，功耗會增大。

因此，現有的常規BUCK電路各個部件都有比較大的能量損耗，整個電路的轉換效率必然降低。

發明內容

本發明的目的在于提出一種多相同步整流BUCK拓撲電路，能夠完成光伏電池最大功率點跟蹤，同時能夠有效地提高跟蹤后電路的轉換效率。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種多相同步整流BUCK拓撲電路，包括主控單元和輸出濾波電容，每相電路包括電容儲能單元、充電功率單元、同步整流單元、驅動電路、續流二極管和電感儲能單元；主控單元分別連接各相電路的驅動電路，每相電路的驅動電路與同步整流單元、充電功率單元連接；各相的輸入端并聯在一起，輸出端也并聯在一起并連接輸出濾波電容。

所述同步整流單元為兩個功率晶體管反方向串聯連接。

采用了本發明的技術方案，每相BUCK電路單獨控制，均流調節自動進行，因而選件較為簡單。各電路間隔并交替運行，每相BUCK電路疊加后的總輸出更加平滑，紋波電流很小，使蓄電池更加平穩的吸收能量。小電流情況下仍然具有較高的轉換效率。同時，一相故障其它各相不受影響，工作狀態也更加穩定可靠。

附圖說明

圖1是現有技術中常規BUCK電路的電路圖；

圖2是本發明具體實施方式中多相同步整流BUCK拓撲電路結構框圖；

圖3為本發明具體實施方式中基于FLCC控制算法的多相同步整流BUCK拓撲電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

如圖2所示，為本發明實施例提供的多相同步整流BUCK拓撲電路結構框圖，其中包括電容儲能單元、充電功率單元、同步整流單元、續流二極管、電感儲能單元和輸出濾波電容，還包括主控單元和驅動電路。主控單元分別連接各相驅動電路，每相的驅動電路與同步整流單元、充電功率單元連接；同步整流單元為兩個功率晶體管反方向串聯連接，各相的輸入端并聯在一起，輸出端也并聯在一起并通過電容濾波。

這里，每相電路均有自己的電容儲能單元、充電功率單元、同步整流單元、續流二極管、電感儲能單元和驅動電路，各相電路共用一個主控單元和一個輸出濾波電容。因而，有多少相的電路，就有多少個電容儲能單元、充電功率單元、同步整流單元、續流二極管、電感儲能單元和驅動電路。