CN112564477A - 一种具有强降压能力的转换电路 - Google Patents

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尹力
刘纲
周琪
万文轩
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Abstract

本发明涉及一种具有强降压能力的转换电路，包括Buck电路，Buck电路包括总输入端与总输出端，总输入端连接有若干个低侧开关型降压网络，低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2，总输出端连接有电容器C3，电容器C3并联有二极管D5，总输入端与总输出端之间串联有主控开关。本发明电路架构采用传统Buck电路内嵌入一个低侧开关型降压网络的架构，整个电路的电压增益为低侧开关型降压网络电压增益与传统Buck电路电压增益的乘积，具备极强的降压能力；本发明电路中串入两个主控开关S1、S2，同时存在两套低侧开关型降压单元，大大降低了电路中开关器件的电压应力；两套低侧开关型降压网络共用二极管D2，简化电路，节省成本。

Description

一种具有强降压能力的转换电路
技术领域
本发明涉及一种具有强降压能力的转换电路，属于电力电子技术领域。
背景技术
随着电子电气技术和集成电路技术的飞速发展，高压母线与低压负载之间的压差愈发加大。例如数据中心应用中日益升高的中间母线电压与越来越低的芯片供电电压；光伏储能应用中较高的阵列输出电压与较低的电池组电压等。为了适配两者之间较大的压差，需要加入高性能、大降压比的降压转换器。一种方案是使用经典的Buck变换器直接降压，但此时通常工作在极小占空比的情况下，导致变换效率、器件应力、电磁干扰都非常恶劣。其次，可以考虑加入高频变压器进行降压，但同时也增加了体积和控制复杂度，且变压器漏感会导致额外的损耗和器件应力。另一种方法是将多级Buck电路级联起来，尽管开关器件的应力有所改善，但是整体电路的效率较低，且电路元件众多，控制复杂。除此之外，所谓的二次Buck变换器也能提供较强的降压能力，但是主控开关的电压应力较高。另外，基于开关电感型网络的Buck变换器也具有较强的降压能力，但是主控开关的电压应力也较高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有强降压能力的转换电路，其具体技术方案如下：
具有强降压能力的转换电路，包括Buck电路，所述Buck电路包括总输入端与总输出端，所述总输入端连接有若干个低侧开关型降压网络，所述低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2，所述总输出端连接有电容器C3，所述电容器C3并联有二极管D5，所述总输入端与总输出端之间串联有主控开关。
进一步的，所述总输入端与总输出端之间串联有两个主控开关S1、S2，所述总输入端连接有两个低侧开关型降压网络，其分别为第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络。
进一步的，所述总输入端包括正极性输入端和负极性输入端，所述正极性输入端与主控开关S1之间接入第一低侧开关型降压网络，所述负极性输入端与主控开关S2之间接入第二低侧开关型降压网络，所述第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2。
进一步的，所述第一低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D1、电容器C1和电感线圈L1，所述电感线圈L1与正极性输入端串联，所述二极管D1与电容器C1串联组成的电路与电感线圈L1并联连接；
所述第二低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D3、电容器C2和电感线圈L2，所述电感线圈L2与负极性输入端串联，所述二极管D3与电容器C2串联组成的电路与电感线圈L2并联连接。
进一步的，所述主控开关S1包括第一漏极和第一源极，所述第一漏极和第一源极之间连接有二极管D4，所述主控开关S2包括第二漏极和第二源极，所述第二漏极和第二源极之间连接有二极管D6。
进一步的，所述二极管D1、二极管D2与二极管D3通过频率和占空比设定进行互补开关动作。
进一步的，所述Buck电路与第一低侧开关型降压网络、第二低侧开关型降压网络相级联。
本发明的有益效果：
本发明电路架构采用传统Buck电路内嵌入一个低侧开关型降压网络的架构，整个电路的电压增益为低侧开关型降压网络电压增益与传统Buck电路电压增益的乘积，具备极强的降压能力；本发明电路中串入两个主控开关S1、S2，同时存在两套低侧开关型降压单元，大大降低了电路中开关器件的电压应力；两套低侧开关型降压网络共用二极管D2，简化电路，节省成本。
附图说明
图1是本发明的转换电路示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，本发明的具有强降压能力的转换电路，具体表现为DC-DC转换电路，包括Buck电路，Buck电路包括总输入端与总输出端，总输入端连接有两个低侧开关型降压网络，其分别为第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络。第二低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D3、电容器C2和电感线圈L2，所述电感线圈L2与负极性输入端串联，二极管D3与电容器C2串联组成的电路与电感线圈L2并联连接。第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2，总输出端连接有电容器C3，电容器C3并联有二极管D5，总输入端与总输出端之间串联有两个主控开关S1、S2。主控开关S1包括第一漏极和第一源极，第一漏极和第一源极之间连接有二极管D4，主控开关S2包括第二漏极和第二源极，第二漏极和第二源极之间连接有二极管D6。总输入端包括正极性输入端和负极性输入端，正极性输入端与主控开关S1之间接入第一低侧开关型降压网络。第一低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D1、电容器C1和电感线圈L1，电感线圈L1与正极性输入端串联，二极管D1与电容器C1串联组成的电路与电感线圈L1并联连接。负极性输入端与主控开关S2之间接入第二低侧开关型降压网络，第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2。二极管D1、二极管D2与二极管D3通过频率和占空比设定进行互补开关动作，Buck电路与第一低侧开关型降压网络、第二低侧开关型降压网络相级联。
具体来说，二极管D1的阴极端与正极性输入端连接，二极管D1的阳极端与二极管D2的阴极端连接，二极管D1的阳极端同时与电容器C1的负极端连接；电容器C1的正极端与电感线圈L1靠近主控开关S1的一端连接，电容器C1的正极端同时与主控开关S1的漏极相连。二极管D4为主控开关S1的寄生反并联体二极管，其阴极端与主控开关S1的漏极连接，其阳极端与主控开关S1的源极连接。二极管D3的阳极端与负极性输入端连接，二极管D3的阳极端同时和电感线圈L2远离主控开关S2的一端连接，二极管D3的阴极端与二极管D2的阳极端连接，二极管D3的阴极端同时和电容器C2的正极端相连；电容器C2的负极端与电感线圈L2靠近主控开关S2的一端相连，电容器C2的负极端同时与主控开关S2的源极相连。二极管D6为主控开关S2的寄生反并联体二极管，其阴极端与主控开关S2的漏极连接，其阳极端与主控开关S2的源极连接。总输出端包括正极性输出端与负极性输出端。正极性输出端与电容器C3的正极端连接，正极性输出端同时与电感线圈L3的一端相连，电感线圈L3的另一端与主控开关S1的源极连接，其同一端同时和二极管D5的阴极端相连。负极性输出端与电容器C3的负极端连接，其同一端同时和二极管D5的阳极端以及主控开关S2的漏极连接。功率开关器件主控开关S1、主控开关S2、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D5以一定的频率和占空比进行高频开关动作。其中，主控开关S1、主控开关S2、二极管D2同步动作，二极管D1、二极管D3、二极管D5同步动作。在时序上，两组开关器件在一个开关周期内互补工作，确切地说，当主控开关S1、主控开关S2导通时，二极管D2也导通，二极管D1、二极管D3、二极管D5关断；当主控开关S1、主控开关S2关断时，二极管D2也关断，二极管D1、二极管D3、二极管D5导通。本电路中端主控开关S1和主控开关S2可以是硅基MOSFET、碳化硅MOSFET、氮化镓MOSFET、IGBT或智能功率模组中的一种或组合；电路中采用端二极管为硅基二极管或碳化硅二极管中的一种或组合。
本发明电路架构采用传统Buck电路内嵌入一个低侧开关型降压网络的架构，整个电路的电压增益为低侧开关型降压网络电压增益与传统Buck电路电压增益的乘积，具备极强的降压能力；本发明电路中串入两个主控开关S1、S2，同时存在两套低侧开关型降压单元，大大降低了电路中开关器件的电压应力；两套低侧开关型降压网络共用二极管D2，简化电路，节省成本；为了提升电路的转换效率，采用碳化硅工艺的功率器件。碳化硅功率器件具有开关频率高，耐高温、耐辐射和几乎不存在反向恢复的优势，极大地降低了开关损耗和电磁干扰；在有源控制开关S1、S2的驱动电路设计方面，采用驱动变压器进行门极控制，因此不必过多考虑浮地所带来的问题；为了提升电路的集成度，还可以利用磁集成技术将电感线圈L1、L2、L3以耦合电感的形式实现。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种具有强降压能力的转换电路，其特征在于：包括Buck电路，所述Buck电路包括总输入端与总输出端，所述总输入端连接有若干个低侧开关型降压网络，所述低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2，所述总输出端连接有电容器C3，所述电容器C3并联有二极管D5，所述总输入端与总输出端之间串联有主控开关。
2.根据权利要求1所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述总输入端与总输出端之间串联有两个主控开关S1、S2，所述总输入端连接有两个低侧开关型降压网络，其分别为第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络。
3.根据权利要求1或2所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述总输入端包括正极性输入端和负极性输入端，所述正极性输入端与主控开关S1之间接入第一低侧开关型降压网络，所述负极性输入端与主控开关S2之间接入第二低侧开关型降压网络，所述第一低侧开关型降压网络与第二低侧开关型降压网络之间串联有二极管D2。
4.根据权利要求1所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述第一低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D1、电容器C1和电感线圈L1，所述电感线圈L1与正极性输入端串联，所述二极管D1与电容器C1串联组成的电路与电感线圈L1并联连接；
所述第二低侧开关型降压网络包括依次串联连接的二极管D3、电容器C2和电感线圈L2，所述电感线圈L2与负极性输入端串联，所述二极管D3与电容器C2串联组成的电路与电感线圈L2并联连接。
5.根据权利要求2所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述主控开关S1包括第一漏极和第一源极，所述第一漏极和第一源极之间连接有二极管D4，所述主控开关S2包括第二漏极和第二源极，所述第二漏极和第二源极之间连接有二极管D6。
6.根据权利要求1或4所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述二极管D1、二极管D2与二极管D3通过频率和占空比设定进行互补开关动作。
7.根据权利要求1所述的具有强降压能力的转换电路，其特征在于：所述Buck电路与第一低侧开关型降压网络、第二低侧开关型降压网络相级联。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113489327A (zh) * 2021-08-24 2021-10-08 广东电网有限责任公司 一种双二次型降压dc-dc变换器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105554952A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 江苏大学 一种基于二次型Buck的交错并联LED驱动电路及其工作方法
CN110277912A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 株洲中车时代电气股份有限公司 一种直流升压变换电路
CN110880868A (zh) * 2019-11-26 2020-03-13 上海申传电气股份有限公司 一种新型宽增益二次型降压变换器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105554952A (zh) * 2016-01-22 2016-05-04 江苏大学 一种基于二次型Buck的交错并联LED驱动电路及其工作方法
CN110277912A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 株洲中车时代电气股份有限公司 一种直流升压变换电路
CN110880868A (zh) * 2019-11-26 2020-03-13 上海申传电气股份有限公司 一种新型宽增益二次型降压变换器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王涛 等: ""二次型 Buck 变换器的分析与设计"", 《电源学报》 *
荣德生 等: ""具有降压单元的磁集成组合Buck变换器的研究"", 《电源学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113489327A (zh) * 2021-08-24 2021-10-08 广东电网有限责任公司 一种双二次型降压dc-dc变换器

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