DC/DC變換電路、雙向及多象限D(zhuǎn)C/DC變換電路制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了DC/DC變換電路，包括：DC/DC變換單元、自舉驅(qū)動單元和控制器；DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管；自舉驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片、二極管和自舉電容，其中，二極管、自舉電容和第一功率管構(gòu)成充電回路，且自舉電容為第二功率管提供驅(qū)動電荷；控制器在輸入電壓滿足預(yù)設(shè)條件的情況下，降低第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在第一功率管導(dǎo)通期間向自舉電容充入的電荷能夠維持第二功率管所需的驅(qū)動電荷。本發(fā)明專利技術(shù)公開的DC/DC變換電路結(jié)構(gòu)簡單、具有較高的轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了雙向DC/DC變換電路、兩象限D(zhuǎn)C/DC變換電路和四象限D(zhuǎn)C/DC變換電路。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
DC/DC變換電路、雙向及多象限D(zhuǎn)C/DC變換電路
本專利技術(shù)屬于DC/DC變換器
，尤其涉及DC/DC變換電路、雙向及多象限D(zhuǎn)C/DC變換電路。
技術(shù)介紹
目前的DC/DC變換電路主要有兩種，一種是二極管整流型，另一種是MOS管(金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管)整流型，圖1示出了一種升壓型DC/DC變換電路。在二極管整流型DC/DC變換電路中，由于二極管的導(dǎo)通壓降大，因此變換電路的導(dǎo)通損耗較大，轉(zhuǎn)換效率低。目前多采用MOS管整流型DC/DC變換電路。為了提高變換電路的轉(zhuǎn)換效率，在MOS管整流型DC/DC變換電路運(yùn)行過程中，當(dāng)輸入電壓達(dá)到輸出電壓門限值后，控制轉(zhuǎn)換電路中的第一功率管關(guān)斷、控制轉(zhuǎn)換電路中的第二功率管一直導(dǎo)通，這種狀態(tài)稱為直通狀態(tài)。以圖1所示升壓型DC/DC變換電路為例，輸入電壓以Vin表示，輸出電壓以Vo表示，當(dāng)輸入電壓Vin上升至輸出電壓門限值后，控制第一功率管Q1關(guān)斷、控制第二功率管Q2一直導(dǎo)通。雖然MOS管整流型DC/DC變換電路在進(jìn)入直通狀態(tài)后能夠提高轉(zhuǎn)換效率，但是在MOS管整流型DC/DC變換電路中需要為第一功率管和第二功率管分別配置一個(gè)輔助電源，才能使得轉(zhuǎn)換電路能夠進(jìn)入直通狀態(tài)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換電路的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。如何在簡化電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提高M(jìn)OS管整流型DC/DC變換電路的轉(zhuǎn)換效率是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
有鑒于此，本專利技術(shù)的目的在于提供電路結(jié)構(gòu)簡單，并且能夠提高轉(zhuǎn)換效率的DC/DC變換電路。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：本專利技術(shù)公開一種DC/DC變換電路，包括：DC/DC變換單元、自舉驅(qū)動單元和控制器；所述DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC變換單元用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換至目標(biāo)輸出電壓；所述自舉驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片、二極管和自舉電容，所述驅(qū)動芯片用于對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第一功率管和所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第一端分別與所述二極管的陰極以及所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第二端與所述第一功率管的漏極連接，所述第一功率管的源極接地，所述二極管的陽極連接至輔助電源的正極，所述二極管、所述自舉電容和所述第一功率管構(gòu)成充電回路，所述自舉電容為所述第二功率管提供驅(qū)動電荷；所述控制器在輸入電壓滿足預(yù)設(shè)條件的情況下，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第一功率管導(dǎo)通期間向所述自舉電容充入的電荷能夠維持所述第二功率管所需的驅(qū)動電荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互補(bǔ)導(dǎo)通。優(yōu)選的，上述DC/DC變換電路中，在輸入電壓達(dá)到目標(biāo)輸出電壓的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第一開關(guān)頻率和第一占空比運(yùn)行；所述第一開關(guān)頻率fs1大于或等于所述第一占空比大于或等于其中，k1為第一系數(shù)，Ig為維持所述第二功率管導(dǎo)通的柵極電流，C為所述自舉電容的電容值，V1為所述輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF為所述二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos為所述第二功率管的導(dǎo)通壓降，V2為維持所述第二功率管導(dǎo)通的最小允許驅(qū)動電壓，Qg為所述第二功率管的柵極電荷，k2為第二系數(shù)，R為所述充電回路的等效電阻值。優(yōu)選的，上述DC/DC變換電路中，在輸入電壓達(dá)到目標(biāo)輸出電壓的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第一開關(guān)頻率和第一占空比運(yùn)行；其中，所述第一開關(guān)頻率fs1為所述第一占空比為優(yōu)選的，上述DC/DC變換電路中，在所述DC/DC變換單元為升壓變換單元的情況下，所述控制器在輸入電壓上升至輸出電壓門限值時(shí)，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比；在所述DC/DC變換單元為降壓變換單元的情況下，所述控制器在輸入電壓下降至所述輸出電壓門限值時(shí)，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比。另一方面，本專利技術(shù)還公開一種雙向DC/DC變換電路，包括第一DC/DC變換單元、第二DC/DC變換單元、第一自舉驅(qū)動單元、第二自舉驅(qū)動單元和控制器；所述第一DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管，所述第一DC/DC變換單元用于對輸入電壓進(jìn)行升壓處理；所述第二DC/DC變換單元包括第三功率管和第四功率管，所述第二DC/DC變換單元用于對輸入電壓進(jìn)行降壓處理；所述第一自舉驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動芯片、第一二極管和第一自舉電容，所述第一驅(qū)動芯片用于對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述第一驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述第一驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第一功率管和所述第二功率管的柵極連接，所述第一自舉電容的第一端分別與所述第一二極管的陰極以及所述第二功率管的柵極連接，所述第一自舉電容的第二端與所述第一功率管的漏極連接，所述第一功率管的源極接地，所述第一二極管的陽極連接至第一輔助電源的正極，所述第一二極管、所述第一自舉電容和所述第一功率管構(gòu)成第一充電回路，所述第一自舉電容為所述第二功率管提供驅(qū)動電荷；所述第二自舉驅(qū)動單元包括第二驅(qū)動芯片、第二二極管和第二自舉電容，所述第二驅(qū)動芯片對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述第二驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述第二驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第三功率管和所述第四功率管的柵極連接，所述第二自舉電容的第一端分別與所述第二二極管的陰極以及所述第四功率管的柵極連接，所述第二自舉電容的第二端與所述第三功率管的漏極連接，所述第三功率管的源極接地，所述第二二極管的陽極連接至第二輔助電源的正極，所述第二二極管、所述第二自舉電容和所述第三功率管構(gòu)成第二充電回路，所述第二自舉電容為所述第四功率管提供驅(qū)動電荷；所述控制器在輸入電壓高于第一輸出電壓門限值的情況下，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第一功率管導(dǎo)通期間向所述第一自舉電容充入的電荷能夠維持所述第二功率管所需的驅(qū)動電荷，所述控制器在輸入電壓低于第二輸出電壓門限值的情況下，降低所述第三功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第三功率管導(dǎo)通期間向所述第二自舉電容充入的電荷能夠維持所述第四功率管所需的驅(qū)動電荷；其中，所述第一輸出電壓門限值高于所述第二輸出電壓門限值，所述第一功率管和所述第二功率管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第三功率管和所述第四功率管互補(bǔ)導(dǎo)通。優(yōu)選的，上述雙向DC/DC變換電路中，在輸入電壓高于第一輸出電壓門限值的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第二開關(guān)頻率和第二占空比運(yùn)行；所述第二開關(guān)頻率fs2大于或等于所述第二占空比大于或等于其中，k3為第三系數(shù)，Ig1為維持所述第二功率管導(dǎo)通的柵極電流，C1為所述第一自舉電容的電容值，V11為所述第一輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF1為所述第一二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos1為所述第二功率管的導(dǎo)通壓降，V21為維持所述第二功率管導(dǎo)通的最小允許驅(qū)動電壓，Qg1為所述第二功率管的柵極電荷，k4為第四系數(shù)，R1為所述第一充電回路的等效電阻值；在輸入電壓低于第二輸出電壓門限值的情況下，所述控制器控制所述第三功率管以第三開關(guān)頻率和第三占空比運(yùn)行；所述第三開關(guān)頻率fs3大于或等于所述第三占空比大于或者等于其中，k5為第五系數(shù)，Ig2為維持所述第四功率管導(dǎo)通的柵極電流，C2為所述第二自舉電容的電容值，V12為所述第二輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF2為所述第二二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos2為所述第四功率管的導(dǎo)通本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種DC/DC變換電路，其特征在于，包括：DC/DC變換單元、自舉驅(qū)動單元和控制器；所述DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC變換單元用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換至目標(biāo)輸出電壓；所述自舉驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片、二極管和自舉電容，所述驅(qū)動芯片用于對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第一功率管和所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第一端分別與所述二極管的陰極以及所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第二端與所述第一功率管的漏極連接，所述第一功率管的源極接地，所述二極管的陽極連接至輔助電源的正極，所述二極管、所述自舉電容和所述第一功率管構(gòu)成充電回路，所述自舉電容為所述第二功率管提供驅(qū)動電荷；所述控制器在輸入電壓滿足預(yù)設(shè)條件的情況下，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第一功率管導(dǎo)通期間向所述自舉電容充入的電荷能夠維持所述第二功率管所需的驅(qū)動電荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互補(bǔ)導(dǎo)通。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種DC/DC變換電路，其特征在于，包括：DC/DC變換單元、自舉驅(qū)動單元和控制器；所述DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC變換單元用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換至目標(biāo)輸出電壓；所述自舉驅(qū)動單元包括驅(qū)動芯片、二極管和自舉電容，所述驅(qū)動芯片用于對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第一功率管和所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第一端分別與所述二極管的陰極以及所述第二功率管的柵極連接，所述自舉電容的第二端與所述第一功率管的漏極連接，所述第一功率管的源極接地，所述二極管的陽極連接至輔助電源的正極，所述二極管、所述自舉電容和所述第一功率管構(gòu)成充電回路，所述自舉電容為所述第二功率管提供驅(qū)動電荷；在所述DC/DC變換單元為升壓變換單元的情況下，所述控制器在輸入電壓上升至輸出電壓門限值時(shí)，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，在所述DC/DC變換單元為降壓變換單元的情況下，所述控制器在輸入電壓下降至所述輸出電壓門限值時(shí)，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第一功率管導(dǎo)通期間向所述自舉電容充入的電荷能夠維持所述第二功率管所需的驅(qū)動電荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互補(bǔ)導(dǎo)通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC/DC變換電路，其特征在于，在輸入電壓達(dá)到目標(biāo)輸出電壓的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第一開關(guān)頻率和第一占空比運(yùn)行；所述第一開關(guān)頻率fs1大于或等于所述第一占空比大于或等于其中，k1為第一系數(shù)，Ig為維持所述第二功率管導(dǎo)通的柵極電流，C為所述自舉電容的電容值，V1為所述輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF為所述二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos為所述第二功率管的導(dǎo)通壓降，V2為維持所述第二功率管導(dǎo)通的最小允許驅(qū)動電壓，Qg為所述第二功率管的柵極電荷，k2為第二系數(shù)，R為所述充電回路的等效電阻值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC/DC變換電路，其特征在于，在輸入電壓達(dá)到目標(biāo)輸出電壓的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第一開關(guān)頻率和第一占空比運(yùn)行；其中，所述第一開關(guān)頻率fs1為所述第一占空比為4.一種雙向DC/DC變換電路，其特征在于，包括第一DC/DC變換單元、第二DC/DC變換單元、第一自舉驅(qū)動單元、第二自舉驅(qū)動單元和控制器；所述第一DC/DC變換單元包括第一功率管和第二功率管，所述第一DC/DC變換單元用于對輸入電壓進(jìn)行升壓處理；所述第二DC/DC變換單元包括第三功率管和第四功率管，所述第二DC/DC變換單元用于對輸入電壓進(jìn)行降壓處理；所述第一自舉驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動芯片、第一二極管和第一自舉電容，所述第一驅(qū)動芯片用于對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述第一驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述第一驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第一功率管和所述第二功率管的柵極連接，所述第一自舉電容的第一端分別與所述第一二極管的陰極以及所述第二功率管的柵極連接，所述第一自舉電容的第二端與所述第一功率管的漏極連接，所述第一功率管的源極接地，所述第一二極管的陽極連接至第一輔助電源的正極，所述第一二極管、所述第一自舉電容和所述第一功率管構(gòu)成第一充電回路，所述第一自舉電容為所述第二功率管提供驅(qū)動電荷；所述第二自舉驅(qū)動單元包括第二驅(qū)動芯片、第二二極管和第二自舉電容，所述第二驅(qū)動芯片對輸入信號進(jìn)行放大處理，所述第二驅(qū)動芯片的輸入端與所述控制器連接，所述第二驅(qū)動芯片的輸出端分別與所述第三功率管和所述第四功率管的柵極連接，所述第二自舉電容的第一端分別與所述第二二極管的陰極以及所述第四功率管的柵極連接，所述第二自舉電容的第二端與所述第三功率管的漏極連接，所述第三功率管的源極接地，所述第二二極管的陽極連接至第二輔助電源的正極，所述第二二極管、所述第二自舉電容和所述第三功率管構(gòu)成第二充電回路，所述第二自舉電容為所述第四功率管提供驅(qū)動電荷；所述控制器在輸入電壓高于第一輸出電壓門限值的情況下，降低所述第一功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第一功率管導(dǎo)通期間向所述第一自舉電容充入的電荷能夠維持所述第二功率管所需的驅(qū)動電荷，所述控制器在輸入電壓低于第二輸出電壓門限值的情況下，降低所述第三功率管的開關(guān)頻率和占空比，并且在所述第三功率管導(dǎo)通期間向所述第二自舉電容充入的電荷能夠維持所述第四功率管所需的驅(qū)動電荷；其中，所述第一輸出電壓門限值高于所述第二輸出電壓門限值，所述第一功率管和所述第二功率管互補(bǔ)導(dǎo)通，所述第三功率管和所述第四功率管互補(bǔ)導(dǎo)通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向DC/DC變換電路，其特征在于，在輸入電壓高于第一輸出電壓門限值的情況下，所述控制器控制所述第一功率管以第二開關(guān)頻率和第二占空比運(yùn)行；所述第二開關(guān)頻率fs2大于或等于所述第二占空比大于或等于其中，k3為第三系數(shù)，Ig1為維持所述第二功率管導(dǎo)通的柵極電流，C1為所述第一自舉電容的電容值，V11為所述第一輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF1為所述第一二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos1為所述第二功率管的導(dǎo)通壓降，V21為維持所述第二功率管導(dǎo)通的最小允許驅(qū)動電壓，Qg1為所述第二功率管的柵極電荷，k4為第四系數(shù)，R1為所述第一充電回路的等效電阻值；在輸入電壓低于第二輸出電壓門限值的情況下，所述控制器控制所述第三功率管以第三開關(guān)頻率和第三占空比運(yùn)行；所述第三開關(guān)頻率fs3大于或等于所述第三占空比大于或者等于其中，k5為第五系數(shù)，Ig2為維持所述第四功率管導(dǎo)通的柵極電流，C2為所述第二自舉電容的電容值，V12為所述第二輔助電源提供的隔離型驅(qū)動電壓，VF2為所述第二二極管的導(dǎo)通壓降，Vmos2為所述第四功率管的導(dǎo)通壓降，V22為維持所述第四功率管導(dǎo)通的最小允許驅(qū)動電壓，Qg2為所述第四功率管的柵極電荷，k6為第六系數(shù)，R2為所述第二充電回路的等效電阻值。6.一種兩象限D(zhuǎn)C/DC變換電路，其特征在于，包括：DC/DC變換單元、自舉驅(qū)動單元和控制器；所述DC/DC變換單...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔開涌，胡兵，薛麗英，劉寶其，姜安營，
申請(專利權(quán))人：陽光電源股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽;34