降压变换器、电压降压方法、装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种降压变换器、电压降压方法、装置及系统。该降压变换器包括：第一降压单元、第二降压单元和直流支撑电容单元；其中，第一降压单元的第一端与正电压输入端相连；第一降压单元的第二端和第二降压单元的第一端分别与直流支撑电容单元的一端和正电压输出端相连；第一降压单元的第三端和第二降压单元的第二端分别与直流支撑电容单元的另一端和负电压输出端相连；第二降压单元的第三端与负电压输入端相连，使得正电压输出端和负电压输出端间的电压小于正电压输入端和负电压输入端间的电压。能够提高电压降压效率，并且能够减少降压变换器的成本。

【技术实现步骤摘要】
降压变换器、电压降压方法、装置及系统
本专利技术涉及电路电子
，尤其涉及一种降压变换器、电压降压方法、装置及系统。
技术介绍
开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它巨大的作用决定了对它研究的意义。在一些需要高降压比的场合，现有的降压电路由于开关应力、系统效率等不能再满足需求。为了满足高降压比的要求，需要在降压电路中增加降压变压器。虽然带降压变压器的降压电路可以很容易地实现高降压比，但是其在成本、体积和效率上不具优势。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种降压变换器、电压降压方法、装置及系统，能够提高电压降压效率，并且能够减少降压变换器的成本。一方面，本专利技术实施例提供了一种降压变换器，降压变换器包括：第一降压单元、第二降压单元和直流支撑电容单元；其中，第一降压单元的第一端与正电压输入端相连；第一降压单元的第二端和第二降压单元的第一端分别与直流支撑电容单元的一端和正电压输出端相连；第一降压单元的第三端和第二降压单元的第二端分别与直流支撑电容单元的另一端和负电压输出端相连；第二降压单元的第三端与负电压输入端相连，使得正电压输出端和负电压输出端间的电压小于正电压输入端和负电压输入端间的电压。在本专利技术的一个实施例中，第一降压单元包括：第一滤波电容器、第一绝缘栅双极型晶体管、第一续流二极管、第一二极管和第一电感；其中，第一电感的一端与正电压输出端相连；第一电感的另一端分别连接到第一绝缘栅双极型晶体管的发射极和第一二极管的负极；第一绝缘栅双极型晶体管的集电极和第一滤波电容器的一端连接到正电压输入端；第一二极管的正极和第一滤波电容器的另一端连接到负电压输出端；第一绝缘栅双极型晶体管与第一续流二极管反并联。在本专利技术的一个实施例中，第二降压单元包括：第二滤波电容器、第二绝缘栅双极型晶体管、第二续流二极管、第二二极管和第二电感；其中，第二电感的一端与负电压输出端相连；第二电感的另一端分别连接到第二绝缘栅双极型晶体管的集电极和第二二极管的正极；第二绝缘栅双极型晶体管的发射极和第一滤波电容器的一端连接到负电压输入端；第二二极管的负极和第二滤波电容器的另一端连接到正电压输出端；第二绝缘栅双极型晶体管与第二续流二极管反并联。在本专利技术的一个实施例中，第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管的驱动信号占空比相同。在本专利技术的一个实施例中，第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管同时导通且同时关断；或第二绝缘栅双极型晶体管的驱动脉冲比第一绝缘栅双极型晶体管的驱动脉冲晚半个周期。在本专利技术的一个实施例中，直流支撑电容单元包括：直流支撑电容器。另一方面，本专利技术实施例提供了一种电压降压方法，应用于本专利技术实施例提供的降压变换器，方法包括：获得降压变换器的实际输入电压以及降压变换器的期望输出电压；根据实际输入电压和期望输出电压，调节第一降压单元和第二降压单元，以使降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压。在本专利技术的一个实施例中，根据实际输入电压和期望输出电压，调节第一降压单元和第二降压单元，以使降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压，包括：将实际输入电压和期望输出电压的差值经过第一比例积分控制器，得到第一电流值；将第一电流值和实际通过第一电感的电流值的差值经过第二比例积分控制器，得到第一调制波；将第一电流值和实际通过第二电感的电流值的差值经过第三比例积分控制器，得到第二调制波；利用脉冲宽度调制对第一调制波和第二调制波进行调制，以使调制后的第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管的驱动信号的占空比满足降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压的要求，使得降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压的要求。再一方面，本专利技术实施例提供一种电压降压装置，应用于本专利技术实施例提供的降压变换器，装置包括：获得模块，用于获得降压变换器的实际输入电压以及降压变换器的期望输出电压；调节模块，用于根据实际输入电压和期望输出电压，调节第一降压单元和第二降压单元，以使降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压。在本专利技术的一个实施例中，调节模块，具体用于：将实际输入电压和期望输出电压的差值经过第一比例积分控制器，得到第一电流值；将第一电流值和实际通过第一电感的电流值的差值经过第二比例积分控制器，得到第一调制波；将第一电流值和实际通过第二电感的电流值的差值经过第三比例积分控制器，得到第二调制波；利用脉冲宽度调制对第一调制波和第二调制波进行调制，以使调制后的第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管的驱动信号的占空比满足降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压的要求，使得降压变换器的实际输出电压等于期望输出电压的要求。再一方面，本专利技术实施例提供一种电压降压系统，包括本专利技术实施例提供的降压变换器。本专利技术实施例的降压变换器、电压降压方法、装置及系统，在占空比相同的情况下，相比于现有的降压buck电路具有更低的降压比，可获得更低的输出电压；因此，大大提高了降压变换器的降压能力。在相同变压比的情况下，相比于现有的降压buck电路具有更低的电压应力和电流应力，本专利技术实施例的降压变换器的电压应力和电流应力之积低于现有的降压buck电路的电压应力和电流应力之积，因此提高了电压变换效率。由于本专利技术实施例的降压变换器的电压应力和电流应力低，因此可以选择低电压应力和低电流应力的器件，通常情况下，低电压应力和低电流应力的器件成本较低且体积较小，因此能够减少成本和减小降压变换器体积。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了本专利技术实施例提供的降压变换器的第一种结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的第一降压单元的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的第二降压单元的结构示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的降压变换器的第二种结构示意图；图5示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时电感储存能量示意图；图6示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时电感释放能量示意图；图7示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时电源侧电压和负载侧电压的波形示意图；图8示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时第一调制波和第二调制波的波形示意图；图9示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时两个绝缘栅双极型晶体管的电压应力示意图；图10示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时两个绝缘栅双极型晶体管的电流应力示意图；图11示出了本专利技术实施例提供的降压变换器工作时两个电感的电流波形图；图12示出了本专利技术实施例提供的电压降压方法的流程示意图；图13示出了本专利技术实施例提供的降压变换的控制原理图；图14示出了本专利技术实施例提供的电压降压装置的结构示意图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降压变换器，其特征在于，所述降压变换器包括：第一降压单元、第二降压单元和直流支撑电容单元；其中，所述第一降压单元的第一端与正电压输入端相连；所述第一降压单元的第二端和所述第二降压单元的第一端分别与所述直流支撑电容单元的一端和正电压输出端相连；所述第一降压单元的第三端和所述第二降压单元的第二端分别与所述直流支撑电容单元的另一端和负电压输出端相连；所述第二降压单元的第三端与负电压输入端相连，使得所述正电压输出端和所述负电压输出端间的电压小于所述正电压输入端和所述负电压输入端间的电压。

【技术特征摘要】
1.一种降压变换器，其特征在于，所述降压变换器包括：第一降压单元、第二降压单元和直流支撑电容单元；其中，所述第一降压单元的第一端与正电压输入端相连；所述第一降压单元的第二端和所述第二降压单元的第一端分别与所述直流支撑电容单元的一端和正电压输出端相连；所述第一降压单元的第三端和所述第二降压单元的第二端分别与所述直流支撑电容单元的另一端和负电压输出端相连；所述第二降压单元的第三端与负电压输入端相连，使得所述正电压输出端和所述负电压输出端间的电压小于所述正电压输入端和所述负电压输入端间的电压。2.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述第一降压单元包括：第一滤波电容器、第一绝缘栅双极型晶体管、第一续流二极管、第一二极管和第一电感；其中，所述第一电感的一端与所述正电压输出端相连；所述第一电感的另一端分别连接到所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极和所述第一二极管的负极；所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极和所述第一滤波电容器的一端连接到所述正电压输入端；所述第一二极管的正极和所述第一滤波电容器的另一端连接到所述负电压输出端；所述第一绝缘栅双极型晶体管与所述第一续流二极管反并联。3.根据权利要求1或2所述的降压变换器，其特征在于，所述第二降压单元包括：第二滤波电容器、第二绝缘栅双极型晶体管、第二续流二极管、第二二极管和第二电感；其中，所述第二电感的一端与所述负电压输出端相连；所述第二电感的另一端分别连接到所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极和所述第二二极管的正极；所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极和所述第一滤波电容器的一端连接到所述负电压输入端；所述第二二极管的负极和所述第二滤波电容器的另一端连接到所述正电压输出端；所述第二绝缘栅双极型晶体管与所述第二续流二极管反并联。4.根据权利要求3所述的降压变换器，其特征在于，所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管的驱动信号占空比相同。5.根据权利要求4所述的降压变换器，其特征在于，所述第一绝缘栅双极型晶体管和所述第二绝缘栅双极型晶体管同时导通且同时关断。6.根据权利要求1所述的降压变换器，其特征在于，所述直流支撑电容单元包括：直流支撑电容器。7.一种电压降压方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项所述的降压变换器，所述方法包括：获得所述降...

【专利技术属性】
技术研发人员：马刚，赵帅央，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11