一种BUCK变换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种BUCK变换器及其控制方法，所述BUCK变换器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、电阻、第一二极管和第二二极管，第一功率开关管和第二功率开关管的漏极分别与电源相连，第一功率开关管与第二电感串联，第一电容与第一功率开关管并联，第二功率开关管与第一电感串联，第一二极管的负极分别与第二功率开关管的源极和第一电感的第一端相连，第一二极管与电阻串联，电阻的第二端与第一功率开关管的源极相连，第二电容与电阻并联，第二电感与负载串联，负载的第二端接地。所述方法用于控制上述BUCK变换器。本发明专利技术实施例提供的BUCK变换器及其控制方法，提高了电路的可靠性。

A buck converter and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种BUCK变换器及其控制方法
本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种BUCK变换器及其控制方法。
技术介绍
BUCK变换器具有结构简单、重量轻、效率高等诸多优点，是一种应用较为广泛的电路，由于其具有优越的变压功能，因此可以直接用于需要直接降压的地方。BUCK变换器能够实现降压，但是变换器使用的高频开关经常处在硬开关工作状态，即电压和电流都不为零的工作状态，根据P＝UI可知，在硬开关工作状态下开关会产生功率损耗，而高频状态下，功率损耗将会更大，并且会产生刺耳的噪音，存在开关损耗高、电压电流应力大等诸多问题。
技术实现思路
针对现有技术中的问题，本专利技术实施例提供一种BUCK变换器及其控制方法，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。一方面，本专利技术提出一种BUCK变换器，包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、电阻、第一二极管和第二二极管，其中：所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的漏极分别与电源的正极相连，所述第一功率开关管的源极与所述第二电感的第一端相连，所述第一电容分别与所述第一功率开关管的两端相连，所述第二功率开关管的源极与所述第一电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端相连；所述第一二极管的负极分别与所述第二功率开关管的源极和所述第一电感的第一端相连，所述第一二极管的正极与所述电阻的第一端相连，所述电阻的第二端分别与所述第一功率开关管的源极和所述第一电感的第二端相连，所述第二电容的两端分别与所述电阻的两端相连；所述第二电感的第二端与负载的第一端相连，所述负载的第二端接地，所述第二二极管的负极与所述第二电感的第一端相连，所述第二二极管的正极接地。其中，所述第一电感小于所述第二电感。其中，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的驱动脉冲宽度相同。其中，所述第二功率开关管在所述第一功率开关管闭合之前闭合。其中，所述第二功率开关管在所述第一功率开关管断开之前断开。其中，所述BUCK变换器还包括第三电容，所述第三电容的第一端分别连接所述第二电感的第二端和所述负载的第一端，所述第三电容的第二端接地。其中，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管为金属-氧化物半导体场效应晶体管或者绝缘栅双极型晶体管。另一方面，本专利技术提供一种采用上述任一实施例所述的BUCK变换器的控制方法，包括：闭合第二功率开关管且保持第一功率开关管断开，使电源的电流经过所述第二功率开关管、第一电感和第二电感给负载供电；在第一预设时间之后，闭合所述第一功率开关管，使所述电源的电流经过第一支路和第二支路汇合后，流过所述第二电感给所述负载供电；其中，所述第一支路包括串联的所述第二功率开关管和所述第一电感，所述第二支路包括所述第一功率开关；断开所述第二功率开关管，并在第二预设时间之后断开所述第一功率开关管，使所述电源停止给所述负载供电。其中，所述第一预设时间和所述第二预设时间都大于时间td，其中：td＝t+t't＝L1ID2/Vin其中，L1为第一电感的电感，Vin为电源的电压，ID2为第二功率开关管导通时刻第二二极管的电流，C1为第一电容的电容。本专利技术实施例提供的BUCK变换器及其控制方法，包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第三电容、第二电容、第一电感、第二电感、电阻、第一二极管和第二二极管，第一功率开关管和第二功率开关管的漏极分别与电源的正极相连，第一功率开关管的源极与第二电感的第一端相连，第一电容分别与第一功率开关管的两端相连，第二功率开关管的源极与第一电感的第一端相连，第一电感的第二端与第二电感的第一端相连，第一二极管的负极分别与第二功率开关管的源极和第一电感的第一端相连，第一二极管的正极与电阻的第一端相连，电阻的第二端分别与第一功率开关管的源极和第一电感的第二端相连，第二电容的两端分别与电阻的两端相连，第二电感的第二端与负载的第一端相连，负载的第二端接地，第二二极管的负极与第二电感的第一端相连，第二二极管的正极接地，实现了第一功率开关管的零电压导通和关断，以及第二功率开关管的零电流导通和零电压关断，降低了功率开关管的开关损耗，提高了电路的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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。在附图中：图1是本专利技术一实施例提供的BUCK变换器的结构示意图。图2是本专利技术一实施例提供的第二功率开关管的驱动信号、电压和电流的仿真波形示意图。图3是本专利技术一实施例提供的第一功率开关管的驱动信号、电压和电流的仿真波形示意图。图4是本专利技术一实施例提供的BUCK变换器的控制方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。为了便于理解本申请提供的技术方案，下面先对本申请技术方案的研究背景进行简单说明。根据有无辅助开关管，软开关技术可以分为有源软开关技术和无源软开关技术；如按技术发展历程分，则有准谐振电路、零开关PWM电路、零转换PWM电路等几种类型。其中，传统的准谐振电路的谐振电压峰值较大，对器件要求提高，而后两种电路常引入了辅助开关，为有源软开关电路，能较好地实现主电路的软开关。但只有当辅助开关也处于软开关工作时，才能实现全软开关工作，控制又变得相对复杂，相比而言零转换PWM电路的谐振电路不在主回路上，受主回路影响较小。本专利技术实施例提供的BUCK变换器采用辅助开关和主开关的有源开关电路，主辅开管都实现了软开关，电压电流应力低。图1是本专利技术一实施例提供的BUCK变换器的结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供的BUCK变换器包括第一功率开关管1、第二功率开关管2、第一电容3、第二电容5、第一电感6、第二电感7、电阻8、第一二极管9和第二二极管10，其中：第一功率开关管1和第二功率开关管2的漏极分别与电源的正极相连，第一功率开关管1的源极与第二电感7的第一端相连，第一电容3分别与第一功率开关管1的两端相连，第二功率开关管2的源极与第一电感6的第一端相连，第一电感6的第二端与第二电感7的第一端相连；第一二极管9的负极分别与第二功率开关管2的源极和第一电感6的第一端相连，第一二极管9的正极与电阻8的第一端相连，电阻8的第二端分别与第一功率开关管1的源极和第一电感6的第二端相连，第二电容5的两端分别与电阻8的两端相连；第二电感7的第二端与负载11的第一端相连，负载11的第二端接地，第二二极管10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BUCK变换器，其特征在于，包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、电阻、第一二极管和第二二极管，其中：/n所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的漏极分别与电源的正极相连，所述第一功率开关管的源极与所述第二电感的第一端相连，所述第一电容分别与所述第一功率开关管的两端相连，所述第二功率开关管的源极与所述第一电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端相连；/n所述第一二极管的负极分别与所述第二功率开关管的源极和所述第一电感的第一端相连，所述第一二极管的正极与所述电阻的第一端相连，所述电阻的第二端分别与所述第一功率开关管的源极和所述第一电感的第二端相连，所述第二电容的两端分别与所述电阻的两端相连；/n所述第二电感的第二端与负载的第一端相连，所述负载的第二端接地，所述第二二极管的负极与所述第二电感的第一端相连，所述第二二极管的正极接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种BUCK变换器，其特征在于，包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、电阻、第一二极管和第二二极管，其中：
所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的漏极分别与电源的正极相连，所述第一功率开关管的源极与所述第二电感的第一端相连，所述第一电容分别与所述第一功率开关管的两端相连，所述第二功率开关管的源极与所述第一电感的第一端相连，所述第一电感的第二端与所述第二电感的第一端相连；
所述第一二极管的负极分别与所述第二功率开关管的源极和所述第一电感的第一端相连，所述第一二极管的正极与所述电阻的第一端相连，所述电阻的第二端分别与所述第一功率开关管的源极和所述第一电感的第二端相连，所述第二电容的两端分别与所述电阻的两端相连；
所述第二电感的第二端与负载的第一端相连，所述负载的第二端接地，所述第二二极管的负极与所述第二电感的第一端相连，所述第二二极管的正极接地。


2.根据权利要求1所述的BUCK变换器，其特征在于，所述第一电感小于所述第二电感。


3.根据权利要求1所述的BUCK变换器，其特征在于，所述第一功率开关管和所述第二功率开关管的驱动脉冲宽度相同。


4.根据权利要求1所述的BUCK变换器，其特征在于，所述第二功率开关管在所述第一功率开关管闭合之前闭合。


5.根据权利要求1所述的BUCK变换器，其特征在于，所述第二功率开关管在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭键，李明，周丽，刘军，唐恒亮，陈蕾，刘涛，阎芳，
申请(专利权)人：北京物资学院，
类型：发明
国别省市：北京;11