CN203104317U - 提高mppt效率的同步整流电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提高MPPT效率的同步整流电路，该电路采用通用控制IC：采用本扩展电路即可以实现MPPT的同步整流方式及控制电路的非共地供电，采用低压MOSFET作为整流器件，实现低压、大功率、低成本、高效率的直流太阳能电源输出，PWM控制电路经过低端驱动逻辑转换电路，将驱动信号控制低端主开关管实现为BUCK滤波电路储能，通过自动检测控电路实现功率器件的同步续流，因而实现了通用IC的BUCK同步整流电路。

Description

提高MPPT效率的同步整流电路
技术领域
本实用新型涉及非隔离低压直流电源输出，具体是指将高于需求的直流输入电压通过BUCK电路，将该电压转换为较低的直流电压的应用。该电路特别适合基于太阳能发电的MPPT应用。其特点是输出电压小于或等于输入电压，具有电路简洁、成本低、效率高的特点。 
背景技术
目前人类已经充分认识到了化石能源的不可再生性和因为大量消耗化石能源带来的温室效应和环境污染，可再生能源渐渐成为人类的关注焦点。随着光电转换的实现，太阳能的应用必将成为人类能源的最有力补充。太阳能是用之不竭的清洁能源。目前的光伏板(PV)效率比较低，但是成本却比较高。由于光伏板的输出特性为电流源特性，如何采用低成本高效率的转换器将光伏板的发电效能发挥到极致，是当今工程师工作的目标之一。为了实现PV输出功率的最大化，工程师都在设计一个智能电子产品进行最大功率点追踪(MPPT)。 
为了降低成本，传统的MPPT采用简单结构的BUCK电路。并且BUCK电路的整流部分采用二极管续流。该方案简单，但是效率比较低。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种提高MPPT效率的同步整流电路，解决传统的BUCK电路复杂，成本高，效率低的技术问题。 
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：采用通用IC控制电压型PWM控制电路，通过低端驱动逻辑转换电路经过供电电路连接到BUCK滤波电路，然后到达输出端口；续流电路采用同步整流电路连接于低端驱动逻辑转换电路和供电电路间；从输出端口经过反馈电路将输出信息反馈回电压型PWM控制电路，反馈电路供电由供电电路提供，主开关管连接于PV板输出的负端。 
本实用新型的有益效果在于采用通用电压型PWM控制IC加上扩展逻辑转换电路构成反BUCK拓扑，续流二极管采用同步整流BUCK电路，简单、实用、可靠，摆脱了利用专用控制IC成本高的缺点。通用控制IC加同步整流续流解决方案，效果理想。输出端控制电路的供电采用电容泵解决了非共地的控制电路供电问题。 
附图说明
图1是本实用新型的整体结构框图； 
图2是本实用新型的低端驱动逻辑转换电路构成的反BUCK电路原理图； 
图3是同步整流电路原理图； 
图4是非共地的供电原理图。 
具体实施方式
下面结合附图以最佳实施例对本实用新型做进一步详细说明； 
在图1中，本实用新型包括1：电压型PWM控制电路，2：低端驱动逻辑转换电路，3：同步整流电路，4：BUCK滤波电路，5：反馈单元电路。6、供电电路。PWM的控制电路经过低端驱动逻辑转换电路，驱动低端N沟道MOSFET为BUCK滤波电路提供能量，通过同步整流电路为储能电感提供续流通路。BUCK滤波电路的输出电流经过反馈单元电路实现输出限流及短路的保护。 
图2为低端驱动逻辑转换电路。 
PWM控制电路输出的DRV信号连接于由TR6和TR8构成的图腾柱电流放大电路的输入端(基极)，R13串联与TR6和TR8的基极与地之间。R9串联与TR6的集电极和图腾柱的供电(+13V)间，为图腾柱提供电源。TR5和TR7构成第二级电流放大图腾柱。R17串联与TR5和TR7的基极与地之间。R1串联与TR5的集电极和图腾柱的供电(+13V)间，为第二级图腾柱提供电源。R7串联与第一级图腾柱输出端和第二级图腾柱之间。第二级图腾柱的输出端经过驱动电阻R16驱动反BUCK主开关管TR3。TR3的漏极与输出端负极相连，源极与PV的负极相连，构成与常规BUCK电路不同的反BUCK电路。 
图3，同步整流电路。 
同步整流电路由智能同步整流控制IC实现，该IC的8脚连接与BUCK的续流开关管TR2的漏极，6脚与续流开关管TR2的源极相连，R4串联于IC供电(VCCH)和IC的2脚间，R3串联于IC供电(VCCH)和IC的7脚间。R3R4的取值确定了-Vds的动作电压。当-Vds小于由R3，R4确定的动作电压时，IC的3脚和4脚输出高电平，使TR2开通。当TR2的电流-Ids为增加到0或为正时，IC的3脚和4脚输出低电平，使TR2关断；因而实现了同步整流。 
图4，非共地的供电电路。 
为实现续流MOSFET的控制，给智能同步整流控制IC提供电源，非共地 的供电电路由C2、C37、D11、R2组成。并联的C2，C37一端连接到主开关管(TR3)漏极和续流开关管(TR2)的源极，另一端与整流二极管D11的负端串联，二极管D11的正端与限流电阻R2串联，限流电阻R2的另一端与图腾柱供电(+13V)连接。 

Claims (6)

1.提高MPPT效率的同步整流电路，其特征在于：采用通用IC控制电压型PWM控制电路，通过低端驱动逻辑转换电路经过供电电路连接到BUCK滤波电路，然后到达输出端口；续流电路采用同步整流电路连接于低端驱动逻辑转换电路和供电电路间；从输出端口经过反馈电路将输出信息反馈回电压型PWM控制电路，反馈电路供电由供电电路提供，主开关管连接于PV板输出的负端。 
2.如权利要求1所述提高MPPT效率的同步整流电路，其特征在于：所述低端驱动逻辑转换电路采用两级图腾柱驱动，PWM控制电路输出的DRV信号连接于由TR6和TR8基极构成的图腾柱电流放大电路的输入端，R13串联与TR6和TR8的基极与地之间，R9串联与TR6的集电极和图腾柱的+13V供电间，为图腾柱提供电源；TR5和TR7构成第二级电流放大图腾柱，R17串联与TR5和TR7的基极与地之间，R1串联与TR5的集电极和图腾柱的+13V供电间，为第二级图腾柱提供电源；R7串联与第一级图腾柱输出端和第二级图腾柱之间，第二级图腾柱的输出端经过驱动电阻R16驱动反BUCK功率开关管TR3。 
3.如权利要求1所述提高MPPT效率的同步整流电路，其特征在于：所述低端驱动逻辑转换电路采用反BUCK电路；TR3的漏极与输出端负极相连，源极与输入端的负极相连，构成与常规BUCK电路不同的反BUCK电路。 
4.如权利要求1所述提高MPPT效率的同步整流电路，其特征在于：所述续流电路采用同步整流电路，其续流开关管采用N沟道MOS管，续流电路按反BUCK方式连接，续流管采用N沟道MOSFET替代传统的整流二极管。 
5.如权利要求1所述提高MPPT效率的同步整流电路，其特征在于：所述供电电路，由C2、C37、D11、R2组成；并联的C2，C37一端连接到主开关管TR3漏极和续流开关管TR2的源极，另一端与整流二极管D11的负端串联；二极管D11的正端与限流电阻R2串联，限流电阻R2的另一端与图腾柱+13V供电连接。 
6.如权利要求4所述的同步整流电路，其特征在于：MOS管控制由智能同步整流控制IC实现，该IC的8脚连接于BUCK的续流开关管TR2的漏极，6脚与续流开关管TR2的源极相连，R4串联于IC供电VCCH和IC的2脚间，R3串联于IC供电VCCH和IC的7脚间。 
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