CN109510463A - 输入输出电流均连续的降压型dc-dc变换器 - Google Patents

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Abstract

一种输入输出电流均连续的降压型DC‑DC变换器包括电感L1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电感L2、电容Co和1个电子开关，电子开关具有端口a和端口b，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L1的另一端同时与电容C1的一端和电子开关的端口a相连，电容C1的另一端同时与二极管D1的阳极和电感L2的一端相连，二极管D1的阴极同时与电子开关的端口b、电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、二极管D2的阳极和直流电源Vi的负端相连，二极管D2的阴极与电感L2的另一端相连。本发明具有如下工作特征：输入和输出电流均连续，输出电压小于或等于直流电源电压且同极性。

Description

输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器
技术领域
本发明涉及直流-直流(DC-DC)变换器，尤其是一种输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性的降压型DC-DC变换器，可作为基本单元组建多输入和多输出的直流电源系统，如：直流电源模块并联系统、LED阵列驱动系统、分布式光伏发电系统等。
背景技术
现有具有降压功能的基本DC-DC变换器包括Buck变换器、Buck-Boost变换器、Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器。如表1所列，在不考虑输出电容的情况下，上述这5种具有降压功能的基本DC-DC变换器都不满足“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的要求。
表1。
发明内容
为了克服现有具有降压功能的基本DC-DC变换器都不满足“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”要求的不足，本发明提供一种输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，能够实现输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性，扩充DC-DC变换器的种类。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，包括电感L1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电感L2、电容Co和1个电子开关，所述电子开关具有端口a和端口b，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L1的另一端同时与电容C1的一端和电子开关的端口a相连，电容C1的另一端同时与二极管D1的阳极和电感L2的一端相连，二极管D1的阴极同时与电子开关的端口b、电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、二极管D2的阳极和直流电源Vi的负端相连，二极管D2的阴极与电感L2的另一端相连。
本发明中，当电子开关截止时，二极管D1导通，直流电源Vi、电感L1、电容C1、二极管D1、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管D2、电感L2、二极管D1、电容Co和负载Z构成另一个回路。
当电子开关导通时，二极管D1截止，直流电源Vi、电感L1、电子开关、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管D2、电感L2、电容C1、电子开关、电容Co和负载Z构成另一个回路。
进一步，所述电子开关采用单向导通的电子开关，即所述电子开关导通时其电流从端口a流入并从端口b流出。该优选方案是为了防止电流反流。
再进一步，所述电子开关包括二极管D3、N型MOS管M1和1个控制器，所述控制器具有端口vg，二极管D3的阳极与电子开关的端口a相连，二极管D3的阴极与N型MOS管M1的漏极相连，N型MOS管M1的源极与电子开关的端口b相连，N型MOS管M1的门极与控制器的端口vg相连。
所述控制器决定N型MOS管M1的工作状态，所述控制器采用电源控制芯片。
本发明的技术构思为：合理配置二极管D1、二极管D2和电子开关，令电容C1、电感L1和电感L2在一个工作周期内协同地进行储能和释能，既实现高效率的降压变换，又实现输入电流连续、输出电流连续和输出电压极性不变。
本发明的有益效果主要表现在：所述输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器电路结构简单，具有高效率、输入和输出电流均连续、输出和输入电压极性一致、输出电压Vo小于或等于直流电源电压Vi的工作特征。
附图说明
图1是本发明的电路图。
图2是本发明实施例的仿真工作波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，包括电感L1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电感L2、电容Co和1个电子开关，所述电子开关具有端口a和端口b，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L1的另一端同时与电容C1的一端和电子开关的端口a相连，电容C1的另一端同时与二极管D1的阳极和电感L2的一端相连，二极管D1的阴极同时与电子开关的端口b、电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、二极管D2的阳极和直流电源Vi的负端相连，二极管D2的阴极与电感L2的另一端相连。
进一步，为了防止电流反流，电子开关可采用单向导通的电子开关，即电子开关导通时其电流从端口a流入并从端口b流出。
再进一步，所述电子开关包括二极管D3、N型MOS管M1和1个控制器，所述控制器具有端口vg，二极管D3的阳极与电子开关的端口a相连，二极管D3的阴极与N型MOS管M1的漏极相连，N型MOS管M1的源极与电子开关的端口b相连，N型MOS管M1的门极与控制器的端口vg相连。
所述控制器决定N型MOS管M1的工作状态，所述控制器采用常规的电源控制芯片，如：UC3842等。
当实施例处于连续导通模式(CCM)时，其稳态工作过程包含以下2个阶段。
阶段1：当N型MOS管M1截止时，二极管D1导通，直流电源Vi、电感L1、电容C1、二极管D1、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管D2、电感L2、二极管D1、电容Co和负载Z构成另一个回路。此时，电容C1储能，输入电流ii、电感电流iL2和输出电流io(即流入电容Co和负载的电流)均线性下降。
阶段2：当N型MOS管M1导通时，二极管D1截止，直流电源Vi、电感L1、二极管D3、N型MOS管M1、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管D2、电感L2、电容C1、二极管D3、N型MOS管M1、电容Co和负载Z构成另一个回路。此时，电容C1释能，输入电流ii、电感电流iL2和输出电流io(即流入电容Co和负载的电流)均线性上升。
图2是实施例的仿真工作波形图。由图2可知，实施例的输入电流ii连续，输出电流io连续，电容C1的电压vC1大于输入电压Vi，输出电压Vo小于输入电压Vi，Vo和Vi同极性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.一种输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，其特征在于：输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器包括电感L1、电容C1、二极管D1、二极管D2、电感L2、电容Co和1个电子开关，所述电子开关具有端口a和端口b，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L1的另一端同时与电容C1的一端和电子开关的端口a相连，电容C1的另一端同时与二极管D1的阳极和电感L2的一端相连，二极管D1的阴极同时与电子开关的端口b、电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、二极管D2的阳极和直流电源Vi的负端相连，二极管D2的阴极与电感L2的另一端相连。
2.如权利要求1所述的输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述电子开关采用单向导通的电子开关，即所述电子开关导通时其电流从端口a流入并从端口b流出。
3.如权利要求2所述的输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述电子开关包括二极管D3、N型MOS管M1和1个控制器，所述控制器具有端口vg，二极管D3的阳极与电子开关的端口a相连，二极管D3的阴极与N型MOS管M1的漏极相连，N型MOS管M1的源极与电子开关的端口b相连，N型MOS管M1的门极与控制器的端口vg相连。
4.如权利要求3所述的输入输出电流均连续的降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述控制器采用电源控制芯片。
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