[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)輸出級(jí)的直流電平轉(zhuǎn)換器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910628006.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110445379A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李斌;徐容豐;賈浩陽(yáng);黃沫;吳子瑩;林旭杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/158
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/158
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)輸出級(jí)的直流電平轉(zhuǎn)換器，包括供電電路、buck?boost主體電路、輸入輸出比較電路、柵極驅(qū)動(dòng)電路、頻率產(chǎn)生振蕩器、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路、輸出調(diào)整控制電路；所述供電電路分別與buck?boost主體電路及輸入輸出比較電路連接，所述輸出調(diào)整控制電路分別與柵極驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路及頻率產(chǎn)生振蕩器電路連接，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路與buck?boost主體電路連接。本發(fā)明具有寬輸入范圍、寬功率范圍及高轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流變換器領(lǐng)域，具體涉及一種用于無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)輸出級(jí)的直流電平轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

在當(dāng)今許多工業(yè)應(yīng)用中，需要將固定電壓的直流電源轉(zhuǎn)換成可變電壓的直流電源。直流變換器可視為直流等效于具有連續(xù)變?cè)驯鹊慕涣髯儔浩鳌Ｏ褡儔浩饕粯樱梢杂脕?lái)降壓或升壓直流電壓源。直流變換器可用作開(kāi)關(guān)模式調(diào)節(jié)器，將通常不受管制的直流電壓轉(zhuǎn)換為受管制的直流輸出電壓。通常采用PWM在固定頻率下進(jìn)行調(diào)節(jié)，開(kāi)關(guān)器件可以是BJT、MOSFET、IGBT等。

在使用鋰離子電池的手持設(shè)備中，升壓調(diào)節(jié)器可以幫助節(jié)省電力。升降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)生的輸出電壓可能需要大于或小于輸入電路的初始輸入電壓。許多手持設(shè)備需要這種類(lèi)型的調(diào)節(jié)器的原因是，許多此類(lèi)設(shè)備的負(fù)載(如數(shù)字集成電路和內(nèi)存)需要比電池低的電壓，而其他設(shè)備(如用于顯示背光的LED)需要比電池高的電壓。

目前，開(kāi)關(guān)電源高頻化中主要問(wèn)題有以下兩個(gè)方面：(1)開(kāi)關(guān)電源天生就有噪聲，會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾，而開(kāi)關(guān)頻率越大，EMI問(wèn)題就越嚴(yán)重。在高頻工作時(shí)，細(xì)小的導(dǎo)線和印制電路板布線都會(huì)成為有效的天線，到處輻射電磁干擾。(2)開(kāi)關(guān)電源高頻化的另一個(gè)障礙是開(kāi)關(guān)器件的損耗會(huì)隨著頻率的提高成比例地提高，開(kāi)關(guān)損耗包括開(kāi)關(guān)從開(kāi)到關(guān)和從關(guān)到開(kāi)時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的所有的損耗，比如交叉損耗和驅(qū)動(dòng)損耗，這些損耗和頻率成正比，開(kāi)關(guān)次數(shù)越多，造成的能量損耗也就越多。因此，如何在減小器件、版圖尺寸的同時(shí)提高直流變換的轉(zhuǎn)換效率，如何將直流變換器的瞬態(tài)響應(yīng)速度提高，是值得思考的問(wèn)題，因此，如上所述，需要一種升降壓穩(wěn)壓器，以便在當(dāng)前使用的任何應(yīng)用程序中都可以提高或降低電壓。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種用于無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)輸出級(jí)的直流電平轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于無(wú)線能量傳輸系統(tǒng)輸出級(jí)的直流電平轉(zhuǎn)換器，包括供電電路、buck-boost主體電路、輸入輸出比較電路、柵極驅(qū)動(dòng)電路、頻率產(chǎn)生振蕩器、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路、輸出調(diào)整控制電路；

所述供電電路分別與buck-boost主體電路及輸入輸出比較電路連接，所述輸出調(diào)整控制電路分別與柵極驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測(cè)與過(guò)流保護(hù)電路及頻率產(chǎn)生振蕩器電路連接，所述柵極驅(qū)動(dòng)電路與buck-boost主體電路連接。

所述buck-boost主體電路包括儲(chǔ)能電感、第一高端MOS開(kāi)關(guān)管、第二低端MOS開(kāi)關(guān)管、第三高端MOS開(kāi)關(guān)管及第四低端MOS開(kāi)關(guān)管，所述儲(chǔ)能電感的一端分別與第一高端MOS開(kāi)關(guān)管及第二低端MOS開(kāi)關(guān)管連接，所述儲(chǔ)能電感的另一端分別與第三高端MOS開(kāi)關(guān)管及第四低端MOS開(kāi)關(guān)管連接，所述第二低端MOS開(kāi)關(guān)管及第四低端MOS開(kāi)關(guān)管的另一端接地。

當(dāng)輸入輸出比較電路檢測(cè)buck-boost主體電路的輸出電壓小于負(fù)載所需要電壓時(shí)，則buck-boost主體電路工作在boost模式，儲(chǔ)能電感一端的第一高端MOS開(kāi)關(guān)管維持在導(dǎo)通狀態(tài)，第二低端MOS開(kāi)關(guān)管維持在關(guān)斷狀態(tài)，而另一端的第三高端MOS開(kāi)關(guān)管和第四低端MOS開(kāi)關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)交替導(dǎo)通，當(dāng)?shù)谒牡投薓OS管導(dǎo)通時(shí)輸入電壓對(duì)儲(chǔ)能電感進(jìn)行充電，當(dāng)?shù)谌叨薓OS開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，由輸入電源以及儲(chǔ)能電感同時(shí)對(duì)輸出負(fù)載進(jìn)行放電，從而使輸出電壓周期性地提高，由此達(dá)到對(duì)輸入電壓進(jìn)行升壓后進(jìn)行輸出的目的；