CN102916582A - 桥式双模式宽输入降压变换器 - Google Patents

桥式双模式宽输入降压变换器 Download PDF

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CN102916582A CN2012104714406A CN201210471440A CN102916582A CN 102916582 A CN102916582 A CN 102916582A CN 2012104714406 A CN2012104714406 A CN 2012104714406A CN 201210471440 A CN201210471440 A CN 201210471440A CN 102916582 A CN102916582 A CN 102916582A
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Abstract

本发明公开一种新型的桥式双模式宽输入降压变换器，属于DC/DC变换器。该变换器包括一个宽范围输入的电源、一个滤波电感、一个滤波电容、两个泵升电容、一个负载等效电阻、一组MOSFET开关桥和一组二极管桥。本发明具有两种工作模式，当输入电压等级较高时，变换器工作在第一种模式，其电压传输比为D/2；当输入电压等级较低时，变换器工作在第二种模式，其电压传输比为D。变换器在两种不同的模式下，和在相同情况的BUCK变换器相比，输入电压范围较宽，开关管的电压应力减小一半，电流应力不变。综上，此变换器适用于输入电压等级范围较宽的降压场合。

Description

桥式双模式宽输入降压变换器
技术领域
本发明涉及一种DC/DC变换器的电路拓扑结构及其应用，特别适合于输入电压等级范围较宽的降压场合，并且是一种具备双模式自动切换功能的变换器。
 
背景技术
随着电力电子技术、半导体器件的不断发展，以及开关电源在各行业中的广泛应用，对DC/DC变换器的需求量已经变得越来越大，它在部分行业已经成为衡量经济发展的一个标识。对于传统的降压型BUCK变换器，其属于单级变换器，它的电压传输比不能很高，即不能很好的适用于要求宽输入的场合；其续流二极管所能承受的最大反向电压是由输入端的最大电压值决定，并且当输入电压越高，开关导通时间越短，二极管在开关导通期间承受越高越短的高电压脉冲，其开关管在关断期间所承受的电压也有输入电压决定。因此，在高压输入场合，由于流过二极管、开关管的平均电流不变，导致其温度急剧上升、能耗增加，从而使整个变换器效率下降，甚至引起永久性损坏。
双级级联型BUCK变换器是一种多级变换器，它能有效的改善单级BUCK变换器的一些不足，但由于增加了一倍的电路器件，使的其体积庞大，控制复杂，系统不稳定等。交错并联BUCK变换器也属于一种多级变换器，它由于采取连个交错支路分别工作，有利于系统的散热以及滤波电感值的减小，但其二极管、开关管的电压应力并未减小，且不适用要求宽输入的场合。非隔离三电平BUCK变换器也属于多级变换器，它通过两个串联电容的分压，有效的减小的二极管、开关管的电压应力，但存在的问题依旧是不能适用于要求宽输入场合。以上介绍的都是非隔离型降压变换器。对于隔离型降压变换器，由于有隔离模块的存在，使得变换器的体积和重量大大增加，控制也相对复杂，还要考虑EMC（电磁兼容性）等问题，故在此一般不予考虑。
 
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种桥式双模式宽输入降压变换器，其更好的兼容了减小开关器件（开关管和二极管）电压应力和增大电压传输比的优点，使其更好的适用于输入电压等级范围较宽的场合。
实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种桥式双模式宽输入降压变换器，其特征在于，包含：开关桥                                               
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE002
，二极管桥
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE004
，两个泵升电容
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE008
，滤波电感和滤波电容
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE012
；
其中，所述开关桥
Figure 849652DEST_PATH_IMAGE002
由4个N沟道增强型MOSFET开关
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE018
和
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE020
组成，第一个开关
Figure 829109DEST_PATH_IMAGE014
和第三个开关的串联支路与第二个开关
Figure 193936DEST_PATH_IMAGE016
、第四个开关
Figure 8308DEST_PATH_IMAGE020
的串联支路并联；第一个开关
Figure 768453DEST_PATH_IMAGE014
的源极与第三个开关
Figure 35487DEST_PATH_IMAGE018
的漏极相连，其串联节点记为b；第二个开关的源极与第四个开关
Figure 90216DEST_PATH_IMAGE020
漏极相连，其节点记为d；两个串联支路并联，第一个开关的漏极与第二个开关
Figure 962543DEST_PATH_IMAGE016
的漏极相连，第三个开关
Figure 699555DEST_PATH_IMAGE018
的源极与第四个开关
Figure 160623DEST_PATH_IMAGE016
的源极相连，节点分别记为a、g；4个MOSFET管的栅极依次连接信号
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE022
、、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE026
和
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE028
。
二极管桥
Figure 715102DEST_PATH_IMAGE004
由4个二极管、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE036
组成，第一个二极管
Figure 95460DEST_PATH_IMAGE030
和第三个二极管的串联支路与第二个二极管和第四个二极管
Figure 473855DEST_PATH_IMAGE036
的串联支路并联；第一个二极管
Figure 140459DEST_PATH_IMAGE030
的阴极与第三个二极管
Figure 219274DEST_PATH_IMAGE034
的阳极相连，其串联节点记为c；第二个二极管
Figure 904202DEST_PATH_IMAGE032
的阴极与第四个二极管
Figure 675849DEST_PATH_IMAGE036
的阳极相连，其串联节点记为e；第一个二极管
Figure 564170DEST_PATH_IMAGE030
的阳极和第三个二极管
Figure 636556DEST_PATH_IMAGE034
的阳极相连节点记为f；第三个二极管的阴极和第四个二极管
Figure 869271DEST_PATH_IMAGE036
的阴极相连并和开关桥
Figure 307206DEST_PATH_IMAGE002
共享一个节点a；节点a和节点f就是二极管桥的两个并联节点；
两个泵生电容
Figure 387343DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 438476DEST_PATH_IMAGE008
分别把开关桥
Figure 363707DEST_PATH_IMAGE002
和二极管桥
Figure 774965DEST_PATH_IMAGE004
中的各自桥臂连接起来：第一个泵升电容
Figure 774145DEST_PATH_IMAGE006
的正端连接于节点b，负端连接于节点c，第二个泵升电容的正端连接于节点d，负端连接于节点e；
滤波电感和滤波电容组成一个低通滤波器，其中，滤波电容两端并联负载等效电阻
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE038
；由、
Figure 84614DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 588408DEST_PATH_IMAGE012
组成的二端口网络分别接节点a和节点f；
节点g接输入电源
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE040
正端，节点f接输入电源
Figure 77027DEST_PATH_IMAGE040
负端。
首先，变换器预先根据输入电源电压波动范围（）及纹波最小原则计算设定一个电压切换点
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE044
，即 
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE046
；当输入电压在切换点
Figure 562235DEST_PATH_IMAGE044
上下变动时，变换器可以自动切换工作模式；其次，变换器具有两种工作模式，当
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE048
时，即称为高压输入情况，此时变换器工作与模式一，其电压传输比为D/2；当
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE050
时，即称为低压输入情况，此时变换器工作与模式二，其电压传输比为D；D的取值范围为[0，1]。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明具有模式自主切换的功能。变换器预先根据输入电源电压波动范围（
Figure 73988DEST_PATH_IMAGE042
）及纹波最小原则计算设定一个电压切换点
Figure 381472DEST_PATH_IMAGE044
，当输入电压在切换点
Figure 272068DEST_PATH_IMAGE044
附近波动时，变换器会以为标准切换点自动切换工作模式，使变换器工作在最佳状态。
本发明采用特有的双模式结构，可以更好的适应输入电压的变化。当输入电压较大（
Figure 867839DEST_PATH_IMAGE048
）时，变换器工作在模式一，此时变换器具有大的电压传输功能，电压传输比为D/2,泵升电容电压为输入电压的一半，故续流二极管的电压应力较同情况下的BUCK变换器相比减小了一半；当输入电压较小（
Figure 979014DEST_PATH_IMAGE050
）时，变换器工作在模式二，此时变换器和BUCK变换器一样，电压传输比为D，泵升电容不工作，续流二极管串联来分压且应力为输入电压的一半。
 
附图说明
图1是本发明的双桥结构电路图。
图2是具有双桥结构双模式的桥式双模式宽输入降压变换器电路原理图。
图3是变换器工作于模式一时的各开关模态等效示意图。
图4是变换器工作于模式二时的各开关模态等效示意图。
图5~6是变换器两种工作模式下主要波形示意图。
图1中符号及标示为：
Figure 989696DEST_PATH_IMAGE014
~
Figure 144602DEST_PATH_IMAGE020
表示四个MOSFET开关器件，它们构成开关桥
Figure 178418DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 890022DEST_PATH_IMAGE030
~
Figure 942160DEST_PATH_IMAGE036
表示四个二极管器件，它们构成二极管桥
Figure 81017DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 602129DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 851844DEST_PATH_IMAGE008
表示泵升电容；a~g为连接节点；
图2中双桥结构的符号和图1中的一致，增加的符号有：
Figure 24069DEST_PATH_IMAGE040
表示输入电压；
Figure 271510DEST_PATH_IMAGE010
表示滤波电感，
Figure 342234DEST_PATH_IMAGE012
表示滤波电容，它们共同构成低通滤波器；
Figure 573803DEST_PATH_IMAGE038
表示负载等效电阻。
附图3~4中各符号同图1、2中保持一致。
附图5~6中符号及标示为：
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE052
表示开关管
Figure 351266DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 18876DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 311318DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 106098DEST_PATH_IMAGE020
的工作信号；
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE054
表示电感
Figure 987335DEST_PATH_IMAGE010
电流示意波形，
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE056
表示电感的平均值；表示泵升电容
Figure 763530DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 808847DEST_PATH_IMAGE008
的电压示意波形；
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE060
表示开关管
Figure 141739DEST_PATH_IMAGE014
、、
Figure 968454DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 173171DEST_PATH_IMAGE020
的电压应力示意波形；
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE062
表示二极管
Figure 559021DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 900004DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 158947DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 100227DEST_PATH_IMAGE036
的电压应力示意波形。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式和工作原理做进一步的描述：
参见图1，是本发明的双桥结构电路图，图2是具有双桥结构双模式的桥式双模式宽输入降压变换器电路图。其电路拓扑特征为：开关桥
Figure 837239DEST_PATH_IMAGE002
是由N沟道MOSFET开关
Figure 298307DEST_PATH_IMAGE014
、串联支路与开关、
Figure 369534DEST_PATH_IMAGE020
串联支路并联构成，其中开关
Figure 13005DEST_PATH_IMAGE014
、串联中点记为b，开关
Figure 266974DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 283471DEST_PATH_IMAGE020
串联中点记为d，两个支路并联节点分别记为a、g；二极管桥
Figure 968399DEST_PATH_IMAGE004
是由二极管
Figure 474467DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 628368DEST_PATH_IMAGE034
串联支路与二极管
Figure 510873DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 50308DEST_PATH_IMAGE036
串联支路并联构成，其中二极管
Figure 930539DEST_PATH_IMAGE030
、串联中点记为c，二极管
Figure 976042DEST_PATH_IMAGE032
、串联中点记为e，二极管、
Figure 159395DEST_PATH_IMAGE036
和开关桥
Figure 573584DEST_PATH_IMAGE002
共享一个连接点，它们负端共同连接于点a，而二极管
Figure 838343DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 122694DEST_PATH_IMAGE032
的正端共同连接点记为f。那么连接点a和f就是二极管桥
Figure 722171DEST_PATH_IMAGE004
的两个并联连接点；两个泵生电容分别把开关桥
Figure 484591DEST_PATH_IMAGE002
和二极管桥
Figure 603857DEST_PATH_IMAGE004
中的各自桥臂连接起来，具体连接如下：泵升电容
Figure 59109DEST_PATH_IMAGE006
的正端连接于点b，负端连接于点c，泵升电容
Figure 145882DEST_PATH_IMAGE008
的正端连接于点d，负端连接于点e；滤波电感
Figure 649676DEST_PATH_IMAGE010
和滤波电容组成一个低通滤波器，其中，电容两端并联负载等效电阻。由、
Figure 927893DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 285667DEST_PATH_IMAGE012
组成的二端口网络分别连接点a和f；输入电源
Figure 82722DEST_PATH_IMAGE040
正端接连接点g，负端接连接点f。本发明特有的双模式工作性质，使其更好的兼容了减小开关器件（开关管和二极管）电压应力和增大电压传输比的优点，使其更好的适用于输入电压等级范围较宽的场合。
图3、4是变换器工作于两种模式时的各开关模态等效示意图，在分析之前做以下假设：1.变换器所有开关管、二极管、储能元件均为理想元件，且电容电压纹波为零；2.变换器中所有电感元件均处于连续导电模式。
下面根据附图3、4叙述本发明的具体工作原理和工作过程：
例如：输入直流电压
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE064
，而输出电压要求稳定在
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE066
。那么变换器在两种不同模式下电压传输比的取值将有所不同，即：
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE068
，
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE070
。而在
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE072
，
Figure 940826DEST_PATH_IMAGE066
的条件下，结合纹波最小原理（电压传输比更趋近与0.5），经计算求出电压切换点
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE074
。故在此例子中，当
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE076
时，变换器工作在模式一时较好；当
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE078
时，变换器工作在模式二时较好。
1.当输入为电压较高（）时，本发明工作于模式一，其有四种模态，下面结合附图3，对各开关模态的工作进行分析。
 
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE080
开关模态a（对应[0，t1]时刻，其等效电路见附图3模态（a））
 此时，开关管
Figure 187316DEST_PATH_IMAGE014
、闭合，、断开，二极管
Figure 142710DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 281567DEST_PATH_IMAGE034
工作，、
Figure 52394DEST_PATH_IMAGE036
不工作。输入电源
Figure 224619DEST_PATH_IMAGE040
通过泵升电容
Figure 472060DEST_PATH_IMAGE006
、二极管支路向负载供电，泵升电容
Figure 783142DEST_PATH_IMAGE006
持续充电。泵升电容
Figure 622922DEST_PATH_IMAGE008
通过二极管
Figure 41265DEST_PATH_IMAGE032
向负载持续放电，电感
Figure 333706DEST_PATH_IMAGE010
电流线性增大。
 
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE082
开关模态b（对应[t1，TS]时刻，其等效电路见附图3模态（b）、（d））
 开关管
Figure 318367DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 12654DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 851165DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 896482DEST_PATH_IMAGE020
均闭合，二极管
Figure 229374DEST_PATH_IMAGE030
、、
Figure 53160DEST_PATH_IMAGE034
、均工作。泵升电容
Figure 191197DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 47026DEST_PATH_IMAGE008
保持电压不变，电感
Figure 243652DEST_PATH_IMAGE010
通过二极管桥
Figure 732403DEST_PATH_IMAGE004
向负载放电，其电流线性减小。
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE084
开关模态c（对应[TS，t2]时刻，其等效电路见附图3模态（c））
开关管
Figure 924874DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 385942DEST_PATH_IMAGE018
闭合，、
Figure 978784DEST_PATH_IMAGE020
断开，二极管
Figure 457170DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 835061DEST_PATH_IMAGE036
工作，
Figure 622758DEST_PATH_IMAGE032
、不工作。输入电源
Figure 368177DEST_PATH_IMAGE040
通过泵升电容、二极管
Figure 559173DEST_PATH_IMAGE036
支路向负载供电，泵升电容
Figure 713073DEST_PATH_IMAGE006
持续充电。泵升电容
Figure 595579DEST_PATH_IMAGE006
通过二极管
Figure 126224DEST_PATH_IMAGE030
向负载持续放电，电感
Figure 803193DEST_PATH_IMAGE010
电流线性增大。
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE086
开关模态d（对应[t2，2TS]时刻，其等效电路见附图3模态（b）、（d））
其工作模态和
Figure 365762DEST_PATH_IMAGE082
一致。
综上，以电感
Figure 51958DEST_PATH_IMAGE010
充放电一次作为一个周期TS，模态a（或模态c）工作的时间与周期TS之比则为占空比D。那么在一个周期内，由电感伏秒平衡可得到变换器电压传输关系式：，计算可得泵升电容
Figure 196631DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 497032DEST_PATH_IMAGE008
两端的电压与变换器工作的占空比D没关系，其平均至均为
Figure 2012104714406100002DEST_PATH_IMAGE090
,由于泵升电容的原因，开关管和二极管的电压应力也同样被钳位在。可以看出变换器在模式一时具有较高的电压传输比，并且开关管和二极管的电压应力较小。
2.当输入为电压较低（
Figure 771204DEST_PATH_IMAGE050
）时，本发明工作于模式二，其也有四种模态，下面结合附图4，对各开关模态的工作进行分析。
Figure 98280DEST_PATH_IMAGE080
开关模态a（对应[0，t1]时刻，其等效电路见附图4模态（a））
 此时，开关管
Figure 320314DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 467262DEST_PATH_IMAGE018
闭合，
Figure 685141DEST_PATH_IMAGE016
、断开，二极管
Figure 259659DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 346432DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 912543DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 886315DEST_PATH_IMAGE036
不工作。输入电源
Figure 512468DEST_PATH_IMAGE040
直接向负载供电，泵升电容
Figure 820959DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 128443DEST_PATH_IMAGE008
不工作，电感
Figure 284618DEST_PATH_IMAGE010
电流线性增大。
 
Figure 268624DEST_PATH_IMAGE082
开关模态b（对应[t1，TS]时刻，其等效电路见附图4模态（b）、（d））
 开关管
Figure 877460DEST_PATH_IMAGE014
、、
Figure 923618DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 891574DEST_PATH_IMAGE020
均闭合，二极管
Figure 925389DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 636993DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 954710DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 93568DEST_PATH_IMAGE036
均工作。泵升电容
Figure 349100DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 51345DEST_PATH_IMAGE008
不工作，电感
Figure 36619DEST_PATH_IMAGE010
通过二极管桥
Figure 284061DEST_PATH_IMAGE004
向负载放电，其电流线性减小。
Figure 89206DEST_PATH_IMAGE084
开关模态c（对应[TS，t2]时刻，其等效电路见附图4模态（c））
开关管
Figure 329563DEST_PATH_IMAGE016
、
Figure 107026DEST_PATH_IMAGE020
闭合，
Figure 587686DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 335587DEST_PATH_IMAGE018
断开，二极管
Figure 927105DEST_PATH_IMAGE030
、
Figure 824654DEST_PATH_IMAGE032
、
Figure 476215DEST_PATH_IMAGE034
、不工作。输入电源
Figure 775795DEST_PATH_IMAGE040
直接向负载供电，泵升电容
Figure 590167DEST_PATH_IMAGE006
、不工作，电感
Figure 866614DEST_PATH_IMAGE010
电流线性增大。
Figure 3197DEST_PATH_IMAGE086
开关模态d（对应[t2，2TS]时刻，其等效电路见附图4模态（b）、（d））
其工作模态和
Figure 859027DEST_PATH_IMAGE082
一致。
综上，和1类似，以电感
Figure 852390DEST_PATH_IMAGE010
充放电一次作为一个周期TS，模态a（或模态c）工作的时间与周期TS之比则为占空比D。那么在一个周期内，由电感伏秒平衡可得到变换器电压传输关系式：
Figure DEST_PATH_IMAGE092
，但是由于此模式下，开关管和二极管都是两个串联工作，其电压应力也由此结构而减小一半。可以看出变换器在模式二时和普通BUCK变化器相同，但开关管和二极管的电压应力较小。
图5、6分别是变换器工作与两种模式下的主要波形示意图。
由图5看以看出泵升电容
Figure 544403DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 748593DEST_PATH_IMAGE008
两端的电压互相交错，当开关管
Figure 271978DEST_PATH_IMAGE014
、、
Figure 802503DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 343205DEST_PATH_IMAGE020
均闭合时，其均保持不变。图6看以看出泵升电容
Figure 658780DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 446477DEST_PATH_IMAGE008
不工作，其值均为零。
本发明利用开关桥
Figure 909819DEST_PATH_IMAGE002
和二极管桥
Figure 191896DEST_PATH_IMAGE004
双桥结构，采用双工作模式更好地兼容了减小开关器件（开关管和二极管）电压应力和增大电压传输比的优点；并且两种工作模式下，开关管及二极管的电压应力均较小；同时根据纹波最小原则设定切换值，使本发明还具有模式自主切换的功能。综上，本发明能更好地适用于输入电压等级范围较宽的场合。               
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属领域的技术人员来说，还可以再做出适当推演、等同变换、改进等，但在不脱离本发明构造思路的前提下，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.桥式双模式宽输入降压变换器，其特征在于，包含：开关桥                                                
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE001
，二极管桥
Figure 546185DEST_PATH_IMAGE002
，两个泵升电容
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 401008DEST_PATH_IMAGE004
，滤波电感
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE005
和滤波电容
Figure 367696DEST_PATH_IMAGE006
；
其中，所述开关桥由4个N沟道增强型MOSFET开关
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 701911DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 462057DEST_PATH_IMAGE010
组成，第一个开关
Figure 729090DEST_PATH_IMAGE007
和第三个开关
Figure 114941DEST_PATH_IMAGE009
的串联支路与第二个开关
Figure 721503DEST_PATH_IMAGE008
、第四个开关
Figure 714867DEST_PATH_IMAGE010
的串联支路并联；第一个开关
Figure 659077DEST_PATH_IMAGE007
的源极与第三个开关
Figure 333771DEST_PATH_IMAGE009
的漏极相连，其串联节点记为b；第二个开关
Figure 857157DEST_PATH_IMAGE008
的源极与第四个开关
Figure 473952DEST_PATH_IMAGE010
漏极相连，其节点记为d；两个串联支路并联，第一个开关
Figure 715577DEST_PATH_IMAGE007
的漏极与第二个开关
Figure 928384DEST_PATH_IMAGE008
的漏极相连，第三个开关
Figure 758805DEST_PATH_IMAGE009
的源极与第四个开关
Figure 93972DEST_PATH_IMAGE008
的源极相连，节点分别记为a、g；4个MOSFET管的栅极依次连接信号
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 760577DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 26342DEST_PATH_IMAGE014
；
二极管桥
Figure 462002DEST_PATH_IMAGE002
由4个二极管
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 423530DEST_PATH_IMAGE016
、和
Figure 311851DEST_PATH_IMAGE018
组成，第一个二极管和第三个二极管
Figure 733791DEST_PATH_IMAGE017
的串联支路与第二个二极管
Figure 614022DEST_PATH_IMAGE016
和第四个二极管
Figure 238908DEST_PATH_IMAGE018
的串联支路并联；第一个二极管
Figure 659525DEST_PATH_IMAGE015
的阴极与第三个二极管的阳极相连，其串联节点记为c；第二个二极管
Figure 183227DEST_PATH_IMAGE016
的阴极与第四个二极管
Figure 295408DEST_PATH_IMAGE018
的阳极相连，其串联节点记为e；第一个二极管
Figure 457399DEST_PATH_IMAGE015
的阳极和第三个二极管
Figure 518896DEST_PATH_IMAGE017
的阳极相连节点记为f；第三个二极管的阴极和第四个二极管的阴极相连并和开关桥共享一个节点a；节点a和节点f就是二极管桥
Figure 541200DEST_PATH_IMAGE002
的两个并联节点；
两个泵生电容
Figure 917824DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 755330DEST_PATH_IMAGE004
分别把开关桥
Figure 321440DEST_PATH_IMAGE001
和二极管桥
Figure 810059DEST_PATH_IMAGE002
中的各自桥臂连接起来：第一个泵升电容
Figure 170633DEST_PATH_IMAGE003
的正端连接于节点b，负端连接于节点c，第二个泵升电容
Figure 495436DEST_PATH_IMAGE004
的正端连接于节点d，负端连接于节点e；
滤波电感
Figure 52188DEST_PATH_IMAGE005
和滤波电容
Figure 942783DEST_PATH_IMAGE006
组成一个低通滤波器，其中，滤波电容两端并联负载等效电阻；由
Figure 476237DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 649730DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 598094DEST_PATH_IMAGE006
组成的二端口网络分别接节点a和节点f；
节点g接输入电源
Figure 753001DEST_PATH_IMAGE020
正端，节点f接输入电源
Figure 849133DEST_PATH_IMAGE020
负端。
2.根据权利要求1所述桥式双模式宽输入降压变换器，其特征在于，首先，变换器应预先根据输入电源电压波动范围（
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE021
）及纹波最小原则计算设定一个电压切换点，即 
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE023
；当输入电压在切换点
Figure 488242DEST_PATH_IMAGE022
上下变动时，变换器可以自动切换工作模式；其次，变换器具有两种工作模式，当时，即称为高压输入情况，此时变换器工作与模式一，其电压传输比为D/2；当
Figure 2012104714406100001DEST_PATH_IMAGE025
时，即称为低压输入情况，此时变换器工作与模式二，其电压传输比为D；D的取值范围为[0，1]。
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