CN106059298B - 升压降压变换器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升压降压变换器，包括输入端和输出端，所述输入端并联有MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q3通过与MOS管Q5背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q4通过与MOS管6背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间通过支路连接MOS管Q1，所述MOS管Q1通过与MOS管Q2背靠背串联后接地，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间的支路通过电感L连接在MOS管Q4与MOS管Q6之间的支路，所述输出端还通过电容Co接地。本发明还公开了上述变换器实现升压和降压的方法。本发明具有能契合快速充电技术中对宽电压范围输入，宽电压范围输出的优点。

Description

升压降压变换器及方法
技术领域
本发明涉及充电领域，尤其是涉及一种能契合快速充电技术中对宽电压范围输入，宽电压范围输出的升压降压变换器及其工作方法。
背景技术
随着各种便携式电子设备的普及，电子设备的续航是人们一直在解决的问题。快速充电技术得到了较大的发展，逐渐提高了对充电速度的要求，增大充电电流成为快充充电技术的必然趋势，在充电期间，便携式电子设备通常连接到电源适配器，利用电源适配器将交流电力线电压转换为用于为电池充电的直流输入电压。并利用电源适配器中的buck/boost电路提高电流来对电子设备进行快速充电。传统的buck/boost电路参考图1，由四颗高频MOS管Q7、Q8、Q9和Q10来实现升压或降压输出，但高频开关管会增加开关驱动电路的复杂性，高频开关管在工作中的驱动损耗也远高于低频开关管，在开关频率较高的情况下会降低系统的效率，同时传统的buck/boost电路在需要进行直通需求(输入电流等于输出电流)时要另外增加直通电路。因此传统的buck/boost电路不适合对电池大电流直流充电的快速充电方式。
发明内容
为克服现有技术的缺点，本发明目的在于提供一种能契合快速充电技术中对宽电压范围输入，宽电压范围输出的升压降压变换器及其工作方法。
本发明通过以下技术措施实现的，一种升压降压变换器，包括输入端和输出端，所述输入端并联有MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q3通过与MOS管Q5背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q4通过与MOS管6背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间通过支路连接MOS管Q1，所述MOS管Q1通过与MOS管Q2背靠背串联后接地，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间的支路通过电感L连接在MOS管Q4与MOS管Q6之间的支路，所述输出端还通过电容Co接地。
作为一种优选方式，所述输入端还通过电容Cin接地。
作为一种优选方式，所述MOS管Q1和MOS管Q2为高频开关管，所述MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6为低频开关管。
本发明还公开了一种上述变换器实现升压和降压的方法，包括如下步骤：
S1.开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q4、Q5，开通MOS管Q3、Q6，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BUCK电路拓扑，实现由输入端至输出端的降压过程；
S2.开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q3、Q6，开通MOS管Q4、Q5，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BOOST电路拓扑，实现由输入端至输出端的升压过程。
作为一种优选方式，还包括如下步骤：
S3.关闭MOS管Q1、Q2，开通MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，实现由输入到输出的直通过程。
作为一种优选方式，所述MOS管Q1和MOS管Q2为高频开关管，所述MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6为低频开关管。
本发明为高频开关与低频开关结合的开关型升压降压变换电路，在电路的组成中虽然比传统的buck/boost电路多了两颗开关，但高频开关减少了两颗，降低了开关驱动电路的复杂性，减少了驱动损耗，在开关频率较高的情况下可以提高了整个系统的效率，并在VOUT＝VIN进行直通需求时(参考图5)具有绝对优势。该电路不仅非常适合对电池大电流直流充电的快速充电方式，而且契合现有快速充电技术对宽电压范围输入，宽电压范围输出的要求。
附图说明
图1为传统的buck/boost电路的电路原理图。
图2为本发明实施例的电路原理图。
图3为本发明实施例降压时的工作原理图。
图4为本发明实施例升压时的工作原理图。
图5为本发明实施例直流平衡时的工作原理图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
一种升压降压变换器，参考图2至图5，包括输入端和输出端，所述输入端并联有MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q3通过与MOS管Q5背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q4通过与MOS管6背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间通过支路连接MOS管Q1，所述MOS管Q1通过与MOS管Q2背靠背串联后接地，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间的支路通过电感L连接在MOS管Q4与MOS管Q6之间的支路，所述输出端还通过电容Co接地。其中的MOS管Q1和MOS管Q2为高频开关管，而MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6为低频开关管。
这种变换器升压和降压的工作方法，包括如下步骤：
S1降压工作.参考图3中的电流方向，开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q4、Q5，开通MOS管Q3、Q6，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BUCK电路拓扑，实现由输入端至输出端的降压过程；
S2升压工作.参考图4中的电流方向，开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q3、Q6，开通MOS管Q4、Q5，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BOOST电路拓扑，实现由输入端至输出端的升压过程；
S3直流平衡.参考图3中的电流方向，关闭MOS管Q1、Q2，开通MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，实现由输入到输出的直通过程。
本升压降压变换器为高频开关与低频开关结合的开关型升压降压变换电路，在电路的组成中虽然比传统的buck/boost电路多了两颗开关，但高频开关减少了两颗，降低了开关驱动电路的复杂性，减少了驱动损耗，在开关频率较高的情况下可以提高了整个系统的效率，并在VOUT＝VIN进行直通需求时(参考图5)具有绝对优势。该电路不仅非常适合对电池大电流直流充电的快速充电方式，而且契合现有快速充电技术对宽电压范围输入，宽电压范围输出的要求。
表1
在一实施例的升压降压变换器，为了能更换输入输出，请参考图2至图5，在前面技术方案的基础上具体还可以是，输入端还通过电容Cin接地。从而当该电路的输入端和输出端进行置换后，由电容Cin代替电容Co的功能，也会具有相同的作用。
以上是对本发明升压降压变换器及其工作方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种升压降压变换器，其特征在于：包括输入端和输出端，所述输入端并联有MOS管Q3和MOS管Q4，所述MOS管Q3通过与MOS管Q5背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q4通过与MOS管Q6背靠背串联后接输出端，所述MOS管Q3与MOS管Q5之间的支路通过背靠背串联在一起的MOS管Q1和MOS管Q2后接地，所述MOS管Q1与MOS管Q2之间的支路通过电感L连接在MOS管Q4与MOS管Q6之间的支路，所述输出端还通过电容Co接地；
所述升压降压变换器的升压和降压方法包括如下步骤：
S1.开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q4、Q5，开通MOS管Q3、Q6，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BUCK电路拓扑，实现由输入端至输出端的降压过程；
S2.开通MOS管Q1、Q2，关闭MOS管Q3、Q6，开通MOS管Q4、Q5，由MOS管Q1，Q2，电感L和电容Co组成同步整流BOOST电路拓扑，实现由输入端至输出端的升压过程。
2.根据权利要求1所述的升压降压变换器，其特征在于：所述输入端还通过电容Cin接地。
3.根据权利要求1所述的升压降压变换器，其特征在于：所述MOS管Q1和MOS管Q2为高频开关管，所述MOS管Q3、MOS管Q4、MOS管Q5和MOS管Q6为低频开关管。
4.根据权利要求1所述的升压降压变换器，其特征在于，还包括如下步骤：
S3.关闭MOS管Q1、Q2， 开通MOS管Q3、Q4、Q5、Q6，实现由输入到输出的直通过程。
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