[實用新型]一種升降壓電路

有效

• 申請號: 201821860205.7
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN209134302U
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 康博
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種升降壓電路，在傳統四管BUCK?BOOST升降壓電路的基礎之上進行改進，去掉其中的開關器件S3，BOOST升壓模式下復用開關器件S2從而省掉一個開關管，并且在開關器件S1的源極與開關器件S2的漏極之間串聯一電感，使得電路在不同模式下的匝比有所不同，當為BUCK模式時，相同輸入輸出電壓比值條件下，開關器件S1的占空比在匝比大于1時比匝比等于1時大，并且當為BOOST模式時，開關器件S2的占空比在匝比大于1時比匝比等于1時小，從而實現了該電路不僅可以實現輸出電壓小于、等于或大于輸入電壓的電源應用，還可以實現輸出和輸入為大變比的電源應用。

技術領域

本實用新型涉及開關電源變換器電路，特別涉及具備升壓降壓兩種工作模式的升降壓電路。

背景技術

在太陽能，風能、燃料電池等應用領域，和寬電壓范圍輸入的領域，需要采用具有升降壓特性的直流變換器。由于功率變換器的輸入電壓范圍寬，現有技術所提供的同時具有升壓和降壓的電路無法在高或低輸入電壓及一定占空比范圍內的情況下實現高的升降壓比率，即使可以用其他拓撲實現，但是增加了系統的復雜性、穩定性和原材料成本。

現有四開關BUCK-BOOST升降壓電路如圖1所示，包含4個開關器件S1至S4、一個電感L、一個輸入電容C1和一個輸出電容C2。

圖1中的開關器件S1、開關器件S2和電感L組成降壓(BUCK)變換器，其中的開關器件S2采用MOS管替代二極管能實現同步整流；開關器件S3、開關器件S4和電感L組成升壓(BOOST)變換器，其中的開關器件S4采用MOS管替代二極管能實現同步整流。該變換器S1和S3作為主控開關器件，可以實現能量從輸入至輸出傳遞，S4和S2作為主控開關器件，可以實現能量從輸出至輸入傳遞，所以能量能雙向流動，可以實現雙向電源變換的應用。

圖1電路兩種模式工作原理分析如下：

BUCK模式下，輸出電壓小于輸入電壓。在每個開關周期時間t內，S4常開，S3長關，S1和S2輪流開通，輸入輸出電壓比值和S1的開通占空比D1存在關系，在開關頻率固定的情況下，隨著D1的減小，眾所周知，開關器件的開通和關斷都是需要時間的，當D1減小到一定值時，也就是小于開關器件開通需要的時間時，開關器件S1就不能正常開通了，電源也不能正常工作了。

BOOST模式下，輸出電壓大于輸入電壓。在每個開關周期時間t內，S1常開，S2長關，S3和S4輪流開通，輸入輸出電壓比值和S3的開通占空比D3存在關系，當D3增大到一定值時，也就是1-D3小于開關器件關斷需要的時間時，開關器件S3就不能正常關斷了，電源也不能正常工作了。

從上述分析可知，傳統的四管BUCK-BOOST升降壓電路可以實現輸出電壓V_OUT小于、等于或大于輸入電壓V_IN的電源應用，還可以實現雙向功率變換的電源應用。但在輸入和輸出為大變比應用環境下開關器件的損耗變大，電源系統效率變低，甚至無法實現電壓變換功能。

現有的耦合電感類拓撲如圖2和圖3所示，均包含2個開關器件S1和S2、2個電感類器件L1和L2、一個輸入電容C1和一個輸出電容C2，兩個電感類器件通過磁芯耦合在一起。

圖2所示為降壓耦合電感類拓撲，針對圖2，定義匝比λ＝(n1+n2)/n1，其輸入輸出電壓比值和S1的開通占空比D和匝比λ存在關系,根據公式可得，相同增益M，匝比λ增大，占空比D也增大，匝比λ為1就是普通BUCK的輸入輸出電壓比值和占空比D的關系式。該電路優點是相同輸入輸出電壓比值條件下，匝比λ變大，占空比D也變大，解決了普通4開關BUCK-BOOST電路隨著D1的減小導致開關器件不能正常開通的問題，但缺點是不能同時實現升壓功能。