CN207010548U - 一种双降压电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双降压电路，包括主开关管、第一降压式变换电路BUCK续流支路和第二BUCK续流支路；所述主开关管、所述第一BUCK续流支路和所述第二BUCK续流支路依次串联连接在正输入端和负输入端之间；所述第一BUCK续流支路还与第一输出端连接，所述第二BUCK续流支路还与第二输出端连接；所述第一BUCK续流支路包括第一续流二极管组件，所述第二BUCK续流支路包括第二续流二极管组件；所述主开关管、所述第一续流二极管组件和所述第二续流二极管组件依次串联连接在所述正输入端和所述负输入端之间。本实用新型实施例，适用于需要降压的三电平及交错DC‑DC、DC‑AC等变换场合，且结构简单、成本低。

Description

一种双降压电路

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种双降压电路。

背景技术

在一些场合，需要将直流电源转换为三电平，即采用三电平及交错拓扑。现有技术一般采用如图1所示的双BOOST电路(双升压斩波电路)结构，以便在一定范围内实现上下母线平衡控制。但是，该结构为升压拓扑，由于器件选型、成本、安规方案的考虑，并不适用于需要降压的三电平变换及交错DC-DC、DC-AC等变换场合。另外，该结构具有两个开关管和两个磁性器件，结构复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种双降压电路，能够适用于需要降压的三电平及交错DC-DC、DC-AC等变换场合，且结构简单、成本低。

为解决以上技术问题，本实用新型实施例提供一种双降压电路，包括主开关管、第一BUCK续流支路和第二BUCK续流支路；

所述主开关管、所述第一BUCK续流支路和所述第二BUCK续流支路依次串联连接在正输入端和负输入端之间；所述第一BUCK续流支路还与第一输出端连接，所述第二BUCK续流支路还与第二输出端连接；

所述第一BUCK续流支路包括第一续流二极管组件，所述第二BUCK续流支路包括第二续流二极管组件；所述主开关管、所述第一续流二极管组件和所述第二续流二极管组件依次串联连接在所述正输入端和所述负输入端之间。

进一步地，所述第一BUCK续流支路还包括第一电感，所述第二BUCK续流支路还包括第二电感；

所述第一电感和所述第二电感相互耦合构成耦合变压器。

进一步地，所述第一BUCK续流支路还包括第一电容组件；

所述主开关管的第一端连接到所述正输入端，所述第一电感的第一端分别与所述主开关管的第二端、所述第一续流二极管组件的负极连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容组件的第一端连接，所述第一电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管组件的负极连接，所述第一电容组件的两端构成所述第一输出端。

进一步地，所述第二BUCK续流支路还包括第二电容组件；

所述第二电感的第一端分别与所述负输入端、所述第二续流二极管组件的正极连接，所述第二电感的第二端与所述第二电容组件的第一端连接，所述第二电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管的负极连接，所述第二电容组件的两端构成所述第二输出端。

进一步地，所述第一续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第一电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

进一步地，所述第二续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第二电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

进一步地，所述主开关管为以下任意之一的半导体器件：

MOSFET、三极管、IGBT。

优选地，所述第一电感和所述第二电感的匝数比为1:1，且所述第一输出端的负载阻值与所述第二输出端的负载阻值相等。

本实用新型实施例提供的双降压电路，采用一个开关管和两个BUCK续流支路，实现单路的直流电压到三电平的BUCK变换，且实现两个输出电压的平衡，非常适用于需要降压的三电平变换及交错DC-DC、DC-AC等变换场合，且器件少、结构简单、成本低。

附图说明

图1是现有技术中的双BOOST电路的结构示意图；

图2是本实用新型提供的双降压电路的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型提供的双降压电路中的主开关管导通时的工作原理图；

图4是本实用新型提供的双降压电路中的主开关管关断时的工作原理图；

图5是本实用新型提供的双降压电路的工作波形图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图2，是本实用新型提供的双降压电路的一个实施例的结构示意图。

本实施例提供一种双降压电路，包括主开关管Q1、第一BUCK续流支路1和第二BUCK续流支路2；

所述主开关管Q1、所述第一BUCK续流支路1和所述第二BUCK续流支路2依次串联连接在正输入端Vin+和负输入端Vin-之间；所述第一BUCK续流支路1还与第一输出端Vout1连接，所述第二BUCK续流支路2还与第二输出端Vout2连接。

其中，所述主开关管Q1为双降压电路的主开关，可以是MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)、三极管或IGBTInsulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)等半导体器件。

需要说明的是，第一BUCK续流支路和第二BUCK续流支路串联连接，主开关管Q1可以连接在正输入端Vin+处，也可连接在负输入端Vin-处。输入端输入单路直流电压，主开关管Q1通过切换导通和关断状态，使第一BUCK续流支路和第二BUCK续流支路对单路直流电压进行三电平BUCK变换，输出两路相等的电压，无需其他电路和控制，实现两路电压输出自平衡，适用于需要降压的三电平变换及交错DC-DC、DC-AC等变换场合。

进一步地，所述第一BUCK续流支路1包括第一电感L1，所述第二BUCK续流支路2包括第二电感L2；

所述第一电感L1和所述第二电感L2相互耦合构成耦合变压器T。

需要说明的是，耦合变压器T中的一个绕组为第一BUCK续流支路中的第一电感L1，耦合变压器T中的另一个绕组为第二BUCK续流支路中的第二电感L2，使得本实用新型所提供的双降压电路仅具有一个磁性器件。采用一个开关管和一个磁性器件实现双路BUCK输出，使得本实用新型结构简单、器件少、成本低。

进一步地，所述第一BUCK续流支路1包括第一续流二极管组件，所述第二BUCK续流支路2包括第二续流二极管组件；所述主开关管Q1、所述第一续流二极管组件和所述第二续流二极管组件依次串联连接在所述正输入端Vin+和所述负输入端Vin-之间。

进一步地，所述第一BUCK续流支路1还包括第一电容组件；

所述主开关管Q1的第一端连接到所述正输入端Vin+，所述第一电感L1的第一端分别与所述主开关管Q1的第二端、所述第一续流二极管组件的负极连接，所述第一电感L1的第二端与所述第一电容组件的第一端连接，所述第一电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管组件的负极连接，所述第一电容组件的两端构成所述第一输出端Vout1。

进一步地，所述第二BUCK续流支路2还包括第二电容组件；

所述第二电感L2的第一端分别与所述负输入端Vin-、所述第二续流二极管组件的正极连接，所述第二电感L2的第二端与所述第二电容组件的第一端连接，所述第二电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管的负极连接，所述第二电容组件的两端构成所述第二输出端Vout2。

优选地，所述第一续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第一电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

优选地，所述第二续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第二电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

在一个优选地实施方式中，如图2所示，第一续流二极管组件为续流二极管D1，第一电容组件为母线电容C1，第二续流二极管组件为续流二极管D2，第二电容组件为母线电容C2，主开关管Q1连接在正输入端Vin+处。其中，主开关管Q1的前端连接正输入端Vin+，主开关管Q1的后端分别连接续流二极管D1的负极和第一电感L1的标记端，第一电感L1的同名端连接母线电容C1的一端，母线电容C1的另一端连接续流二极管D1的正极。续流二极管D2的负极分别连接续流二极管D1的正极和母线电容C2的一端，母线电容C2的另一端连接第二电感L2的标记端，第二电感L2的同名端分别连接续流二极管D2的正极、负输入端Vin-。另外，母线电容C1两端构成第一输出端Vout1，以输出一路电压到负载R1，母线电容C2两端构成第二输出端Vout2，以输出一路电压到负载R2。

优选地，所述第一电感L1和所述第二电感L2的匝数比为1:1，且所述第一输出端Vout1的负载R1阻值与所述第二输出端Vout2的负载R2阻值相等。

需要说明的是，在第一电感L1和第二电感L2的匝数比为1:1时，若两路输出的负载R1、R2相等，两路电压输出相等，若两路输出负载不相等，且差值在一定范围内，两路电压输出仍相等，即无需其他电路和控制，即可实现两路电压输出自平衡。另外，也可根据实际输出需要调整第一电感L1和第二电感L2的匝数比，在一定负载范围内实现两路电压输出自平衡。

下面以变压器T的匝数比为1:1，且负载R1、R2不相等(R1＜R2)为例，对本实用新型所提供的双降压电路的工作原理进行说明。

在t0到t1阶段，主开关管Q1导通，如图3和图5所示，变压器两个绕组，即第一电感L1和第二电感L2串联在电路中，处于充电状态，此时变压器两个电感L1、L2的电流相等，方向相同，续流二极管D1、D2都处于截止状态，由于R1＜R2，R1负载电流大，R1上的电压Vout1小于R2上的电压Vout2，即Vout1＜Vout2。

在t1时刻，主开关管Q1关断，如图4和图5所示，由于Vout1＜Vout2，变压器T主要的电流流过第一电感L1，Vout1迅速增大，Vout2迅速减小，当它们的压差小于漏感及线路阻抗分压时，第一电感L1上的电流减小，第二电感L2上的电流增大，在t2时刻达到平衡，由于变压器T能量持续减小，t2时刻后两个电感L1、L2的电流都减小，在这个过程中，无需其他控制，Vout1和Vout2实现自平衡。在t3时刻，主开关管Q1再导通，与t0时刻的工作原理相同，在此不再赘述。

需要说明的是，在充电和放电阶段，电感的电流都经过负载，当R1和R2相差太大时，该电路无法实现输出电压自平衡。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种双降压电路，其特征在于，包括主开关管、第一BUCK续流支路和第二BUCK续流支路；

所述主开关管、所述第一BUCK续流支路和所述第二BUCK续流支路依次串联连接在正输入端和负输入端之间；所述第一BUCK续流支路还与第一输出端连接，所述第二BUCK续流支路还与第二输出端连接；

所述第一BUCK续流支路包括第一续流二极管组件，所述第二BUCK续流支路包括第二续流二极管组件；所述主开关管、所述第一续流二极管组件和所述第二续流二极管组件依次串联连接在所述正输入端和所述负输入端之间。

2.如权利要求1所述的双降压电路，其特征在于，所述第一BUCK续流支路还包括第一电感，所述第二BUCK续流支路还包括第二电感；

所述第一电感和所述第二电感相互耦合构成耦合变压器。

3.如权利要求2所述的双降压电路，其特征在于，所述第一BUCK续流支路还包括第一电容组件；

所述主开关管的第一端连接到所述正输入端，所述第一电感的第一端分别与所述主开关管的第二端、所述第一续流二极管组件的负极连接，所述第一电感的第二端与所述第一电容组件的第一端连接，所述第一电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管组件的负极连接，所述第一电容组件的两端构成所述第一输出端。

4.如权利要求3所述的双降压电路，其特征在于，所述第二BUCK续流支路还包括第二电容组件；

所述第二电感的第一端分别与所述负输入端、所述第二续流二极管组件的正极连接，所述第二电感的第二端与所述第二电容组件的第一端连接，所述第二电容组件的第二端分别与所述第一续流二极管组件的正极、所述第二续流二极管的负极连接，所述第二电容组件的两端构成所述第二输出端。

5.如权利要求3所述的双降压电路，其特征在于，所述第一续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第一电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

6.如权利要求4所述的双降压电路，其特征在于，所述第二续流二极管组件包括一个续流二极管或多个并联的续流二极管；所述第二电容组件包括一个电容或多个并联的电容。

7.如权利要求1所述的双降压电路，其特征在于，所述主开关管为以下任意之一的半导体器件：

金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、三极管、绝缘栅双极型晶体管IGBT。

8.如权利要求2所述的双降压电路，其特征在于，所述第一电感和所述第二电感的匝数比为1:1，且所述第一输出端的负载阻值与所述第二输出端的负载阻值相等。