一种正负电压变换的直流电源及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种正负电压变换的直流电源及其控制方法。其中，正负电压变换的直流电源包括依次连接的输入去耦单元、输入旁路单元、PWM斩波单元和输出滤波单元；所述输入去耦单元用于电容的解耦；所述输入旁路单元用于为PWM斩波单元提供斩波所需的突变电流，且与输入去耦单元共同作用使得输入电流变换为直流；所述PWM斩波单元用于生成PWM开关斩波信号；所述输出滤波单元用于对输出电压进行滤波，得到稳定的直流电压。本发明专利技术的特点是使用常规应用中只能做正至正电压变换的Buck拓扑及控制器，实现了正至负电压的变换，并且通过输入去耦电感和输入旁路电容的接法，保证了电路工作在Buck模式下，从而获得了比相同容量的Buck‑boost拓扑低一个数量级的输出纹波电压。

【技术实现步骤摘要】
一种正负电压变换的直流电源及其控制方法
本专利技术属于电力电子领域，尤其涉及一种正负电压变换的直流电源及其控制方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。在单电源供电或者电池供电的设备中，具有模拟信号(如交流电压、电流等)采集处理单元的板卡或模块往往需要正、负双电源供电，且要求电源的纹波电压足够小以满足电路对精度的要求。在开关电源变换中，无论哪种拓扑，其输出纹波电压的计算方法如下：Vripple＝Iripple*ESR(1)式中：Vripple为输出纹波电压；Iripple为输出电容上的纹波电流；ESR为输出电容上的等效串联电阻。通常，输出电感上的纹波电流峰峰值设计为额定输出电流的0.2倍。对于Buck拓扑，输出电容上的纹波电流＝输出电感上的交流分量；而Buck-Boost拓扑中，输出电容上的纹波电流＝输出电感上的交流分量+2倍的输出负载电流。结合式(1)可知，在额定输出时，后者的输出纹波电压约为前者的10倍。如果没有进一步的滤波措施，负电源的输出纹波电压显然无法满足要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正负电压变换的直流电源，其特征在于，包括依次连接的输入去耦单元、输入旁路单元、PWM斩波单元和输出滤波单元；/n输入去耦单元用于电容的解耦；/n输入旁路单元用于为PWM斩波单元提供斩波所需的突变电流，且与输入去耦单元共同作用使得输入电流变换为直流；/nPWM斩波单元用于生成PWM开关斩波信号；PWM斩波单元包括两个切换导通的支路，其中第一支路与输入去耦单元串联连接，第二支路与输入旁路单元并联连接；/n输出滤波单元用于对输出电压进行滤波，得到稳定的直流电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种正负电压变换的直流电源，其特征在于，包括依次连接的输入去耦单元、输入旁路单元、PWM斩波单元和输出滤波单元；
输入去耦单元用于电容的解耦；
输入旁路单元用于为PWM斩波单元提供斩波所需的突变电流，且与输入去耦单元共同作用使得输入电流变换为直流；
PWM斩波单元用于生成PWM开关斩波信号；PWM斩波单元包括两个切换导通的支路，其中第一支路与输入去耦单元串联连接，第二支路与输入旁路单元并联连接；
输出滤波单元用于对输出电压进行滤波，得到稳定的直流电压。


2.如权利要求1所述的正负电压变换的直流电源，其特征在于，所述输入去耦单元由第一电感构成，所述第一电感的输入端连接直流输入电源，输出端连接输入旁路单元和PWM斩波单元的连接点。


3.如权利要求1所述的正负电压变换的直流电源，其特征在于，所述输入旁路单元由第一电容构成，第一电容的一端与输入去耦单元的输出端相连，另一端连接输出电源的负极。


4.如权利要求1所述的正负电压变换的直流电源，其特征在于，所述PWM斩波单元包括功率开关管、续流二极管和控制器，所述功率开关管与与控制器相连，功率开关管串接在第一支路上，续流二极管串接在第二支路上，功率开关管与续流二极管切换导通。


5.如权利要求1所述的正负电压变换的直流电源，其特征在于，所述PWM斩波单元包括第一功率开关管、第二功率开关管、第一控制器和第二控制器，所述第一功率开关管和第二功率开关管分别对应串接在第一支路和第二支路上，第一功率开关管和第二功率开关管分别与控制器相连；第一功率开关管和第二功率开关管切换导通。


6.如权利要求1所述的正负电压变换的直流电源，其特征在于，所述输出滤波单元为LC电路，由串联连接的第二电感和第二电容构成，第二电容的两端并联连接负载；
或
所述输出滤波单元为LRC电路，由串联连接第二电感、第二电容和等效电阻构成，串联连接的第二电容和等效电阻的两端并联连接负载。

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【专利技术属性】
技术研发人员：张国营，黄德旭，刘爱忠，李伟生，孙永亮，孙久军，李志高，任士康，
申请(专利权)人：国网智能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37