DC/DC变换电路、双向及多象限DC/DC变换电路制造技术

本发明专利技术公开了DC/DC变换电路，包括：DC/DC变换单元、自举驱动单元和控制器；DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管；自举驱动单元包括驱动芯片、二极管和自举电容，其中，二极管、自举电容和第一功率管构成充电回路，且自举电容为第二功率管提供驱动电荷；控制器在输入电压满足预设条件的情况下，降低第一功率管的开关频率和占空比，并且在第一功率管导通期间向自举电容充入的电荷能够维持第二功率管所需的驱动电荷。本发明专利技术公开的DC/DC变换电路结构简单、具有较高的转换效率。本发明专利技术还公开了双向DC/DC变换电路、两象限DC/DC变换电路和四象限DC/DC变换电路。

【技术实现步骤摘要】
DC/DC变换电路、双向及多象限DC/DC变换电路
本专利技术属于DC/DC变换器
，尤其涉及DC/DC变换电路、双向及多象限DC/DC变换电路。
技术介绍
目前的DC/DC变换电路主要有两种，一种是二极管整流型，另一种是MOS管(金属-氧化物-半导体场效应管)整流型，图1示出了一种升压型DC/DC变换电路。在二极管整流型DC/DC变换电路中，由于二极管的导通压降大，因此变换电路的导通损耗较大，转换效率低。目前多采用MOS管整流型DC/DC变换电路。为了提高变换电路的转换效率，在MOS管整流型DC/DC变换电路运行过程中，当输入电压达到输出电压门限值后，控制转换电路中的第一功率管关断、控制转换电路中的第二功率管一直导通，这种状态称为直通状态。以图1所示升压型DC/DC变换电路为例，输入电压以Vin表示，输出电压以Vo表示，当输入电压Vin上升至输出电压门限值后，控制第一功率管Q1关断、控制第二功率管Q2一直导通。虽然MOS管整流型DC/DC变换电路在进入直通状态后能够提高转换效率，但是在MOS管整流型DC/DC变换电路中需要为第一功率管和第二功率管分别配置一个辅助电源，才能使得转换电路能够进入直通状态，导致转换电路的结构比较复杂。如何在简化电路结构的基础上，提高MOS管整流型DC/DC变换电路的转换效率是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供电路结构简单，并且能够提高转换效率的DC/DC变换电路。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术公开一种DC/DC变换电路，包括：DC/DC变换单元、自举驱动单元和控制器；所述DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC变换单元用于将输入电压转换至目标输出电压；所述自举驱动单元包括驱动芯片、二极管和自举电容，所述驱动芯片用于对输入信号进行放大处理，所述驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述驱动芯片的输出端分别与所述第一功率管和所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第一端分别与所述二极管的阴极以及所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第二端与所述第一功率管的漏极连接，所述第一功率管的源极接地，所述二极管的阳极连接至辅助电源的正极，所述二极管、所述自举电容和所述第一功率管构成充电回路，所述自举电容为所述第二功率管提供驱动电荷；所述控制器在输入电压满足预设条件的情况下，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，并且在所述第一功率管导通期间向所述自举电容充入的电荷能够维持所述第二功率管所需的驱动电荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互补导通。优选的，上述DC/DC变换电路中，在输入电压达到目标输出电压的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第一开关频率和第一占空比运行；所述第一开关频率fs1大于或等于所述第一占空比大于或等于其中，k1为第一系数，Ig为维持所述第二功率管导通的栅极电流，C为所述自举电容的电容值，V1为所述辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF为所述二极管的导通压降，Vmos为所述第二功率管的导通压降，V2为维持所述第二功率管导通的最小允许驱动电压，Qg为所述第二功率管的栅极电荷，k2为第二系数，R为所述充电回路的等效电阻值。优选的，上述DC/DC变换电路中，在输入电压达到目标输出电压的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第一开关频率和第一占空比运行；其中，所述第一开关频率fs1为所述第一占空比为优选的，上述DC/DC变换电路中，在所述DC/DC变换单元为升压变换单元的情况下，所述控制器在输入电压上升至输出电压门限值时，降低所述第一功率管的开关频率和占空比；在所述DC/DC变换单元为降压变换单元的情况下，所述控制器在输入电压下降至所述输出电压门限值时，降低所述第一功率管的开关频率和占空比。另一方面，本专利技术还公开一种双向DC/DC变换电路，包括第一DC/DC变换单元、第二DC/DC变换单元、第一自举驱动单元、第二自举驱动单元和控制器；所述第一DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管，所述第一DC/DC变换单元用于对输入电压进行升压处理；所述第二DC/DC变换单元包括第三功率管和第四功率管，所述第二DC/DC变换单元用于对输入电压进行降压处理；所述第一自举驱动单元包括第一驱动芯片、第一二极管和第一自举电容，所述第一驱动芯片用于对输入信号进行放大处理，所述第一驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述第一驱动芯片的输出端分别与所述第一功率管和所述第二功率管的栅极连接，所述第一自举电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极以及所述第二功率管的栅极连接，所述第一自举电容的第二端与所述第一功率管的漏极连接，所述第一功率管的源极接地，所述第一二极管的阳极连接至第一辅助电源的正极，所述第一二极管、所述第一自举电容和所述第一功率管构成第一充电回路，所述第一自举电容为所述第二功率管提供驱动电荷；所述第二自举驱动单元包括第二驱动芯片、第二二极管和第二自举电容，所述第二驱动芯片对输入信号进行放大处理，所述第二驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述第二驱动芯片的输出端分别与所述第三功率管和所述第四功率管的栅极连接，所述第二自举电容的第一端分别与所述第二二极管的阴极以及所述第四功率管的栅极连接，所述第二自举电容的第二端与所述第三功率管的漏极连接，所述第三功率管的源极接地，所述第二二极管的阳极连接至第二辅助电源的正极，所述第二二极管、所述第二自举电容和所述第三功率管构成第二充电回路，所述第二自举电容为所述第四功率管提供驱动电荷；所述控制器在输入电压高于第一输出电压门限值的情况下，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，并且在所述第一功率管导通期间向所述第一自举电容充入的电荷能够维持所述第二功率管所需的驱动电荷，所述控制器在输入电压低于第二输出电压门限值的情况下，降低所述第三功率管的开关频率和占空比，并且在所述第三功率管导通期间向所述第二自举电容充入的电荷能够维持所述第四功率管所需的驱动电荷；其中，所述第一输出电压门限值高于所述第二输出电压门限值，所述第一功率管和所述第二功率管互补导通，所述第三功率管和所述第四功率管互补导通。优选的，上述双向DC/DC变换电路中，在输入电压高于第一输出电压门限值的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第二开关频率和第二占空比运行；所述第二开关频率fs2大于或等于所述第二占空比大于或等于其中，k3为第三系数，Ig1为维持所述第二功率管导通的栅极电流，C1为所述第一自举电容的电容值，V11为所述第一辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF1为所述第一二极管的导通压降，Vmos1为所述第二功率管的导通压降，V21为维持所述第二功率管导通的最小允许驱动电压，Qg1为所述第二功率管的栅极电荷，k4为第四系数，R1为所述第一充电回路的等效电阻值；在输入电压低于第二输出电压门限值的情况下，所述控制器控制所述第三功率管以第三开关频率和第三占空比运行；所述第三开关频率fs3大于或等于所述第三占空比大于或者等于其中，k5为第五系数，Ig2为维持所述第四功率管导通的栅极电流，C2为所述第二自举电容的电容值，V12为所述第二辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF2为所述第二二极管的导通压降，Vmos2为所述第四功率管的导通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC/DC变换电路，其特征在于，包括：DC/DC变换单元、自举驱动单元和控制器；所述DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC变换单元用于将输入电压转换至目标输出电压；所述自举驱动单元包括驱动芯片、二极管和自举电容，所述驱动芯片用于对输入信号进行放大处理，所述驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述驱动芯片的输出端分别与所述第一功率管和所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第一端分别与所述二极管的阴极以及所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第二端与所述第一功率管的漏极连接，所述第一功率管的源极接地，所述二极管的阳极连接至辅助电源的正极，所述二极管、所述自举电容和所述第一功率管构成充电回路，所述自举电容为所述第二功率管提供驱动电荷；所述控制器在输入电压满足预设条件的情况下，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，并且在所述第一功率管导通期间向所述自举电容充入的电荷能够维持所述第二功率管所需的驱动电荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互补导通。

【技术特征摘要】
1.一种DC/DC变换电路，其特征在于，包括：DC/DC变换单元、自举驱动单元和控制器；所述DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管，所述DC/DC变换单元用于将输入电压转换至目标输出电压；所述自举驱动单元包括驱动芯片、二极管和自举电容，所述驱动芯片用于对输入信号进行放大处理，所述驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述驱动芯片的输出端分别与所述第一功率管和所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第一端分别与所述二极管的阴极以及所述第二功率管的栅极连接，所述自举电容的第二端与所述第一功率管的漏极连接，所述第一功率管的源极接地，所述二极管的阳极连接至辅助电源的正极，所述二极管、所述自举电容和所述第一功率管构成充电回路，所述自举电容为所述第二功率管提供驱动电荷；在所述DC/DC变换单元为升压变换单元的情况下，所述控制器在输入电压上升至输出电压门限值时，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，在所述DC/DC变换单元为降压变换单元的情况下，所述控制器在输入电压下降至所述输出电压门限值时，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，并且在所述第一功率管导通期间向所述自举电容充入的电荷能够维持所述第二功率管所需的驱动电荷，其中，所述第一功率管和所述第二功率管互补导通。2.根据权利要求1所述的DC/DC变换电路，其特征在于，在输入电压达到目标输出电压的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第一开关频率和第一占空比运行；所述第一开关频率fs1大于或等于所述第一占空比大于或等于其中，k1为第一系数，Ig为维持所述第二功率管导通的栅极电流，C为所述自举电容的电容值，V1为所述辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF为所述二极管的导通压降，Vmos为所述第二功率管的导通压降，V2为维持所述第二功率管导通的最小允许驱动电压，Qg为所述第二功率管的栅极电荷，k2为第二系数，R为所述充电回路的等效电阻值。3.根据权利要求2所述的DC/DC变换电路，其特征在于，在输入电压达到目标输出电压的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第一开关频率和第一占空比运行；其中，所述第一开关频率fs1为所述第一占空比为4.一种双向DC/DC变换电路，其特征在于，包括第一DC/DC变换单元、第二DC/DC变换单元、第一自举驱动单元、第二自举驱动单元和控制器；所述第一DC/DC变换单元包括第一功率管和第二功率管，所述第一DC/DC变换单元用于对输入电压进行升压处理；所述第二DC/DC变换单元包括第三功率管和第四功率管，所述第二DC/DC变换单元用于对输入电压进行降压处理；所述第一自举驱动单元包括第一驱动芯片、第一二极管和第一自举电容，所述第一驱动芯片用于对输入信号进行放大处理，所述第一驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述第一驱动芯片的输出端分别与所述第一功率管和所述第二功率管的栅极连接，所述第一自举电容的第一端分别与所述第一二极管的阴极以及所述第二功率管的栅极连接，所述第一自举电容的第二端与所述第一功率管的漏极连接，所述第一功率管的源极接地，所述第一二极管的阳极连接至第一辅助电源的正极，所述第一二极管、所述第一自举电容和所述第一功率管构成第一充电回路，所述第一自举电容为所述第二功率管提供驱动电荷；所述第二自举驱动单元包括第二驱动芯片、第二二极管和第二自举电容，所述第二驱动芯片对输入信号进行放大处理，所述第二驱动芯片的输入端与所述控制器连接，所述第二驱动芯片的输出端分别与所述第三功率管和所述第四功率管的栅极连接，所述第二自举电容的第一端分别与所述第二二极管的阴极以及所述第四功率管的栅极连接，所述第二自举电容的第二端与所述第三功率管的漏极连接，所述第三功率管的源极接地，所述第二二极管的阳极连接至第二辅助电源的正极，所述第二二极管、所述第二自举电容和所述第三功率管构成第二充电回路，所述第二自举电容为所述第四功率管提供驱动电荷；所述控制器在输入电压高于第一输出电压门限值的情况下，降低所述第一功率管的开关频率和占空比，并且在所述第一功率管导通期间向所述第一自举电容充入的电荷能够维持所述第二功率管所需的驱动电荷，所述控制器在输入电压低于第二输出电压门限值的情况下，降低所述第三功率管的开关频率和占空比，并且在所述第三功率管导通期间向所述第二自举电容充入的电荷能够维持所述第四功率管所需的驱动电荷；其中，所述第一输出电压门限值高于所述第二输出电压门限值，所述第一功率管和所述第二功率管互补导通，所述第三功率管和所述第四功率管互补导通。5.根据权利要求4所述的双向DC/DC变换电路，其特征在于，在输入电压高于第一输出电压门限值的情况下，所述控制器控制所述第一功率管以第二开关频率和第二占空比运行；所述第二开关频率fs2大于或等于所述第二占空比大于或等于其中，k3为第三系数，Ig1为维持所述第二功率管导通的栅极电流，C1为所述第一自举电容的电容值，V11为所述第一辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF1为所述第一二极管的导通压降，Vmos1为所述第二功率管的导通压降，V21为维持所述第二功率管导通的最小允许驱动电压，Qg1为所述第二功率管的栅极电荷，k4为第四系数，R1为所述第一充电回路的等效电阻值；在输入电压低于第二输出电压门限值的情况下，所述控制器控制所述第三功率管以第三开关频率和第三占空比运行；所述第三开关频率fs3大于或等于所述第三占空比大于或者等于其中，k5为第五系数，Ig2为维持所述第四功率管导通的栅极电流，C2为所述第二自举电容的电容值，V12为所述第二辅助电源提供的隔离型驱动电压，VF2为所述第二二极管的导通压降，Vmos2为所述第四功率管的导通压降，V22为维持所述第四功率管导通的最小允许驱动电压，Qg2为所述第四功率管的栅极电荷，k6为第六系数，R2为所述第二充电回路的等效电阻值。6.一种两象限DC/DC变换电路，其特征在于，包括：DC/DC变换单元、自举驱动单元和控制器；所述DC/DC变换单...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔开涌，胡兵，薛丽英，刘宝其，姜安营，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34