[發明專利]一種飛跨電容的充電方法及裝置

有效

• 申請號: 201811244229.4
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109617148B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 姜一鳴
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/44;H02M3/158
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 馮艷蓮

本申請提供一種飛跨電容的充電方法及裝置，應用于多電平拓撲電路中，以提供一種占板面積小、適用性強的飛跨電容充電方案。該電路通過第一開關與輸入電源連接、通過第二開關與輸出電源連接；電路中的飛跨電容中的第一電容的第一端與第一半導體開關管的第一電極連接、第二端與第二半導體開關管的第二電極連接，第一半導體開關管的第二電極通過第二電容與第二半導體開關管的第一電極連接；其中，第二電容為輸入電容、輸出電容或另一飛跨電容；方法包括：閉合第一半導體開關管和第二半導體開關管，使第一電容與第二電容并聯；將第一電容與第二電容充電至第一設定電壓值；斷開第一半導體開關管和第二半導體開關管；將第二電容充電至第二設定電壓值。

技術領域

本申請涉及電力電子技術領域，尤其涉及一種飛跨電容的充電方法及裝置。

背景技術

直流-直流變換電路(簡稱DCDC電路)是一種將直流進行升壓或降壓的電路。其輸入和輸出均為直流。DCDC電路在儲能、電動汽車、新能源、電力系統、電子計算機等領域都有廣泛的應用。DCDC電路的拓撲形式按照輸出電平的狀態可以分為兩電平拓撲和多電平拓撲兩種。

多電平拓撲是相對傳統的兩電平拓撲來說的，兩電平拓撲是指輸出電平只有0和1兩種狀態，多電平拓撲是指輸出電平至少有三種狀態，例如輸出電平有1、1/2和0三種狀態則稱為三電平拓撲，輸出電平有1、3/4、1/2、1/4和0五種狀態則稱為五電平拓撲。此外，多電平拓撲電路又分為二極管鉗位型多電平拓撲電路、飛跨電容鉗位型多電平拓撲電路等形式。

示例性地，圖1示出的為一種飛跨電容鉗位型三電平拓撲降壓電路。在圖1所示的電路正常工作時，飛跨電容Cfly的電壓控制為1/2*Vin，T1和T4交替導通，T2和T3交替導通。在該電路中，在輸入電容Cin上電前(即該電路正常工作前)，需要將飛跨電容Cfly充電到輸入電壓Vin的一半。否則，由于Cout上的電壓Vout＝0，那么T3和T4的電壓就為0，同時上電瞬間飛跨Cfly電壓Vfly＝0，即T2和T3的電壓也都為0，那么只要輸入端上電，Cin上的全部電壓就加在了T1上，導致T1過壓損壞。而如果在輸入端上電之前飛跨電容Cfly被充電至輸入電壓Vin的一半，那么Cin上的電壓則被T1和T2均分，此時T1和T2均不會因過壓而損壞。具體地，在沒有對飛跨電容Cfly進行預充電以及對飛跨電容Cfly進行預充電的情況下給輸入端上電，圖1中各個半導體開關管上的電壓可以如圖3所示。

因此如何在上電之前對飛跨電容進行預充電是一個亟需解決的問題。

實際應用中，無論飛跨電容鉗位型多電平拓撲電路的具體拓撲形式是怎樣的，在電路正常工作前均需對飛跨電容進行預充電。

現有技術中，可以采用圖2所示的充電電路為多電平拓撲電路中的飛跨電容進行預充電。該充電電路可以視為獨立于多電平拓撲電路的另一個電路，僅用于為飛跨電容進行預充電。如圖2所示，用R1、R2、R3和R4四個電阻以及相應的控制開關組成RC網絡給飛跨電容C充電。即，閉合四個開關S1.1、S1.2、S2.1和S2.2，當電路達到穩態后，R1與R4分壓，得到飛跨電容C的上端電壓Vp，R2和R3分壓，得到飛跨電容C的下端電壓Vn。Vp-Vn即為飛跨電容的電壓。

采用圖2所示的充電方案，需要額外的充電電路為飛跨電容充電，造成成本的增加。此外，由于電阻功率與電壓的平方成正比，對于低壓系統，由于電壓低，需要的電阻功率比較小，也不需要大量的電阻并聯，所以該方案的成本較低、可靠性較高。而對于高壓系統來說，如果需要較快地充電，則需要大功率的電阻或者大量電阻并聯，這將會導致電阻的占板面積過大。另外，對于多路拓撲并聯的高壓系統，系統功率較大，飛跨電容數量較多，需要的電阻數量就更多。因而圖2所示方案的適用性不強。

綜上，現有技術中提供的飛跨電容充電方案中，存在電路成本高且方案適用性不強的問題。

發明內容

本申請實施例提供一種飛跨電容的充電方法及裝置，用以提供一種占板面積小、實現簡單、適用性較強的飛跨電容充電方案。