CN203206120U - 一种降压转换电路及充电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种降压转换电路及充电器，降压转换电路包括：至少两个降压时间错开的降压电路，每个所述降压电路包括第一开关管Qn1、第二开关管Qn2、及电感Ln；其中，第一开关管Qn1的漏极或集电极接电源、其栅极或基极接控制信号输出端、其源极或发射极接电感Ln的一端，电感Ln的另一端为所述降压转换电路的输出端；第二开关管Qn2的栅极或基极接控制信号输出端、其漏极或集电极接所述电感Ln的一端、其源极或发射极接电源且其源极或发射极为所述降压转换电路的输出端。本实用新型提供的降压转换电路可以提高电源的转换效率且结构简单。

Description

一种降压转换电路及充电器

技术领域

本实用新型涉及一种处理电源的电路，尤其涉及一种降压转换电路及充电器。

背景技术

人们的生活中诸多地方需要用到电源或充电器，但是，大量的电源或充电器给电池或负载供电前先需要通过降压处理电路进行降压。例如，太阳能作为一种重要的可再生能源，其资源丰富清洁，其为人类可持续发展能源战略中的一个重要组成部分，近年来太阳能发展迅速，尤其是储能系统得到了蓬勃的发展。在储能系统中，太阳能电池板上的电压通过降压后给电池充电使用。但是，现有技术中降压处理电路通常功率损耗较大、降压转换效率较低。

可以理解的是，本部分的陈述仅提供与本实用新型相关的背景信息，可能构成或不构成所谓的现有技术。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术中降压处理电路转换转换效率较低的缺陷，提供一种电压转换效率较高的降压转换电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种降压转换电路，其包括：至少两个降压时间错开的降压电路，每个所述降压电路包括第一开关管Qn1、第二开关管Qn2、及电感Ln；其中，第一开关管Qn1的漏极或集电极接电源、其栅极或基极接控制信号输出端、其源极或发射极接电感Ln的一端，电感Ln的另一端为所述降压转换电路的输出端；第二开关管Qn2的栅极或基极接控制信号输出端、其漏极或集电极接所述电感Ln的一端、其源极或发射极接电源且其源极或发射极为所述降压转换电路的输出端。

在上述降压转换电路中，每个所述降压电路还包括电容Cn1，电容Cn1的一端接所述第一开关管Qn1的漏极或集电极，电容Cn1的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。

在上述降压转换电路中，每个所述降压电路还包括电容Cn2，电容Cn2的一端接所述电感Ln的另一端，电容Cn2的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。

在上述降压转换电路中，所述第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管或绝缘栅双极型晶体管。

在上述降压转换电路中，所述第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管。

在上述降压转换电路中，所述降压转换电路包括两个降压电路。

为了更好的解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种充电器，其包括：一个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述降压转换电路中任意一种，且所述直流源的输出端与每一个降压电路的输入端均电连接。

为了更好的解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种充电器，其包括：至少两个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述降压转换电路中任意一种，且直流源的数量与降压电路的数量相同，一个直流源的输出端与一个降压电路的输入端电连接。

本实用新型提供的降压转换电路，其通过至少两个降压电路可以实现不间断的对电源进行降压转换，其中一个降压电路的第一开关管结合电感及第二开关管可以将电源进行降压，同时，至少另外一个降压电路的第一开关管结合电感及第二开关管可以在上述一个降压电路中第一开关管处于断开状态时能不间断的进行降压处理，从而充分利用电源，且其升压转换效率高，同时，第一开关管及第二开关管的损耗较少，其可进一步的增加整个降压转换电路的转换效率，从而能有效的利用电源的能量。  

附图说明

图1是本实用新型提供的降压转换电路的一实施例的电路示意图；

图2是本实用新型提供的充电器的一实施例的电路示意图（控制器省略）；

图3是本实用新型提供的充电器的一实施例的电路示意图（控制器省略）。  

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1至图3所示，本实用新型提供的降压转换电路包括至少两个降压时间错开的降压电路，即至少有两个降压电路进行降压的时间不相同。每个降压电路包括第一开关管Qn1、第二开关管Qn2、及电感Ln；其中，第一开关管Qn1的漏极或集电极接电源、其栅极或基极接控制信号输出端、其源极或发射极接电感Ln的一端，电感Ln的另一端为降压转换电路的输出端；第二开关管Qn2的栅极或基极接控制信号输出端、其漏极或集电极接所述电感Ln的一端、其源极或发射极接电源且其源极或发射极为所述降压转换电路的输出端。降压电路中与电源相连的一端为降压电路的输入端，以使降压电路实现将电源提供的电压降低。第一开关管及第二开关管的通断时间由两者接收到的控制信号决定。第一开关管及第二开关管通过不同的通断时间（即第一开关管处于断开状态时，第二开关管存在导通的时间段）使电源输出的电压被分成高低电平，使得电源提供的电压被降低，且通过电感的储能及释放，可以使降压电路的输出端将较低的电压提供给下一级。同时，由于降压转换电路包括两个或多个降压电流，且至少有两个降压电路的降压时间错开，即当第一个降压电路中第一开关管处于断开状态时，第二个降压电路中第二开关管处于闭合状态，或者使得第二开关管与第一开关管没有同时处于断开状态，进而使得降压转换电路的工作时间中有更多的时间处于将电源降压的工作状态，从而在有限的时间里充分利用电源的能量并更快的提供所需的较低的电压，故其能增加电源的利用率、提高整个降压转换电路的工作效率，而且，第一开关管及第二开关的配合可以减少整个电路的损耗，进一步的提高了整个电路的效率。

在本实用新型的优选实施例中，每个降压电路还包括电容Cn1，电容Cn1的一端接所述第一开关管Qn1的漏极或集电极，电容Cn1的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。电容Cn1用于去耦，以减少外部对电容Cn1后续电路的影响。更优选地，每个降压电路还包括电容Cn2，电容Cn2的一端接所述电感Ln的另一端，电容Cn2的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。电容Cn2主要用于滤波。其中，第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管（即MOS管）或绝缘栅双极型晶体管（即IGBT管），以更快的响应控制信号，进而更快的降压。而且，场效应管或绝缘栅双极型晶体管能避免二极管等产生续流的问题，从而进一步的减少整个电路的损耗。进一步优选地，第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管，其损耗更小且响应速度快。进一步优选地，降压转换电路包括两个降压电路，且该两个降压电路的降压时间完全错开，即两者降压时间没有重叠。

参见图1所示实施例对本实用新型提供的降压转换电路的工作原理大致说明如下：

该降压转换电路是用两路（多路）降压电路实现的；第一个降压电路包括输入电容C11、降压管Q11、续流管Q12、电感L1、输出电容C12；第二个降压电路包括输入电容C21、降压管Q21、续流管Q22、及电感L2。

这种双路降压电路的特点在于：降压运行时，每路进行交错降压，两路的降压MOS管延时二分之一周期开通和关断，n路的降压MOS管延时n分之一周期开通和关断。输入电容C11主要起储能和去耦的作用，输出电容C12主要起平滑滤波的作用。例如，在前20S内，第一路降压电路中第一开关管导通，第二路降压电路中第一开关管截止；在后20S内，第一路降压电路中第一开关管截止，第二路降压电路中第一开关管导通，所以，整个降压转换电路一直有降压电路处于降压状态，进而提高整个电路的降压效率。

采用双路或多路电路相比传统单路电路有如下优点：在大电流时，两路或多路能平分电流，减少电流引起的损耗；双路或多路，在交错控制中，提高MOS管利用率，提高整机效率。而且可控的MOS管，避免了采用二极管会带来0.7V管压降的损耗。

本实用新型还提供了一种充电器，充电器包括一个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述降压转换电路中任意一种，且所述直流源的输出端与每一个降压电路的输入端均电连接。在这种充电器中，降压转换电路中若干个降压电路同时接同一个直流源，故至少两个降压时间错开的降压电路可以在一个周期内有更多的时间对直流源进行降压，降压后提供给电池等负载供电。充电器还可以包括至少两个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述降压转换电路中任意一种，且直流源的数量与降压电路的数量相同，一个直流源的输出端与一个降压电路的输入端电连接，即直流源与降压电路一一对应。一个降压电路由于对一个直流源进行降压，当部分直流源出现故障时，使得充电器依然能提供较低电压以给电池或负载。其中，控制器为脉宽调制芯片，以通过不同的脉冲信号准确的控制第一开关管及第二开关管的通断。

本实用新型提供的充电器可以采用太阳能电池板作为直流源。考虑到太阳能电池板的光伏特性，充电器中多个降压电路可以随着光照强度的强弱动态获得额定功率。控制器可以采用太阳能控制器，其是用于太阳能发电系统中，控制多路太阳能电池方阵对蓄电池充电以及蓄电池给太阳能逆变器负载供电的自动控制设备。

参见图3所示实施例，在本实施中，其包括直流侧电源PV1、PV2（PVn），这里面的PV1和PV2（PVn）实际上是两组（或多组）太阳能电池板，由于太阳能电池板产生的信号为直流信号，可以把它看作是两个（或多个）直流源。

在充电器正常工作时，开始，MOS管Q11导通，Q12截止，电感L1上的电流线性增加，然后Q11截止，Q12导通，给电路续流，同时通过输出电容C12处于放电状态，以维持输出电压的稳定。Q21、Q22（Qn1、Qn2）分别延时Q11、Q12二分之一（n分之一）周期开通和关断，两路交错降压，输出的电流为两路（多路）的电流之和。进而可以提高充电器的充电效率。

综上所述，本实用新型提供的降压转换电路及其充电器的工作效率较高、且其结构简单、成本较低。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降压转换电路，其特征在于，包括：至少两个降压时间错开的降压电路，每个所述降压电路包括第一开关管Qn1、第二开关管Qn2、及电感Ln；

其中，第一开关管Qn1的漏极或集电极接电源、其栅极或基极接控制信号输出端、其源极或发射极接电感Ln的一端，电感Ln的另一端为所述降压转换电路的输出端；

第二开关管Qn2的栅极或基极接控制信号输出端、其漏极或集电极接所述电感Ln的一端、其源极或发射极接电源且其源极或发射极为所述降压转换电路的输出端。

2.如权利要求1所述的降压转换电路，其特征在于，每个所述降压电路还包括电容Cn1，电容Cn1的一端接所述第一开关管Qn1的漏极或集电极，电容Cn1的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。

3.如权利要求1或2所述的降压转换电路，其特征在于，每个所述降压电路还包括电容Cn2，电容Cn2的一端接所述电感Ln的另一端，电容Cn2的另一端接所述第二开关管Qn2的源极或发射极。

4.如权利要求3所述的降压转换电路，其特征在于，所述第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管或绝缘栅双极型晶体管。

5.如权利要求4所述的降压转换电路，其特征在于，所述第一开关管Qn1及第二开关管Qn2均为场效应管。

6.如权利要求1所述的降压转换电路，其特征在于，所述降压转换电路包括两个降压电路。

7.一种充电器，其特征在于，包括：一个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述权利要求1至6中所述的降压转换电路中任意一种，且所述直流源的输出端与每一个降压电路的输入端均电连接。

8.如权利要求7所述的充电器，其特征在于，所述控制器为脉宽调制芯片。

9.一种充电器，其特征在于，包括：至少两个直流源、将所述直流源输出的电源进行降压的降压转换电路、及控制器，所述降压转换电路为上述权利要求1至6中所述的降压转换电路中任意一种，且直流源的数量与降压电路的数量相同，一个直流源的输出端与一个降压电路的输入端电连接。

10.如权利要求9所述的充电器，其特征在于，所述直流源为太阳能电池板。

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