一种直流DC-DC转换器及其控制方法技术

本发明专利技术提供一种直流DC

【技术实现步骤摘要】
一种直流DC
‑
DC转换器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及电子
，特别涉及一种直流DC
‑
DC转换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]目前，直流DC
‑
DC转换器包括3种功能形式的电路，分别为：升压电路、降压电路和升降压调节电路。其中升降压调节电路由于既能实现升压，又能实现降压而被广泛应用。
[0003]升降压调节电路主要采用升压/降压(Buck/Boost)变换器和四开关控制电路，Buck/Boost变换器的输出电压极性与输入电压极性相反，该特性限制了电路的应用；四开关控制电路可以克服传统升降压电路输出电压为负压的缺点，但是其开关管数量较多，无论何种模式下始终有一个开关管处于一直导通状态，开关管的热损较大，易损坏，且该系统控制策略较为复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种直流DC
‑
DC转换器及其控制方法，用于降低DC
‑
DC转换器中开关管的热损，并降低控制难度。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种直流DC
‑
DC转换器，包括：输入电压采样单元、开关切换单元、功率变换单元和控制器；
[0006]所述输入电压采样单元，用于采集所述DC
‑
DC转换器的输入电压；
[0007]所述开关切换单元，用于在所述控制器的控制下切换所述开关切换单元内部的开关状态，以使所述功率变换单元在不同的工作模式下工作；r/>[0008]所述功率变换单元，用于在所述控制器的控制下改变所述功率变换单元内部的两个开关管的开关状态，以使所述功率变换单元在不同的工作模式下工作；
[0009]所述控制器与所述输入电压采样单元、所述开关切换单元和所述功率变换单元号信号连接，用于：
[0010]基于所述输入电压和目标电压的大小关系，确定升压、降压或稳压的工作模式；基于确定的工作模式控制所述开关切换单元内部的开关状态，以及所述功率变换单元内部的两个开关管的开关状态。
[0011]在一个或多个实施例中，所述功率变换单元包括电感、电容、第一开关管和第二开关管；
[0012]所述第一开关管的第一端作为所述功率变换单元的第一端，并与所述开关切换单元的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述电感的第一端和所述第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的控制端作为所述功率变换单元的第一控制端；所述电感的第二端作为所述功率变换单元的第二端，并与所述开关切换单元的第二端连接；所述第二开关管的第二端作为所述功率变换单元的第三端，并与负电压输入端和所述电容的第一端连接，所述第二开关管的控制端作为所述功率变换单元的第二控制端；所述电容的第二端作为所述功率变换单元的第四端，并与所述开关切换单元的第三端连接；所述开关切换单元
的第四端与正电压输入端连接；
[0013]所述输入电压采样单元，用于采集所述正电压输入端和所述负电压输入端之间的输入电压；
[0014]所述控制器与所述输入电压采样单元的输出端、所述开关切换单元的控制端、所述功率变换单元的第一控制端和所述功率变换单元的第二控制端信号连接，用于：基于所述输入电压和目标电压的大小关系，确定升压、降压或稳压的工作模式；基于确定的工作模式控制所述开关切换单元内部的开关状态，以及所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态。
[0015]在一个或多个实施例中，所述开关切换单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；
[0016]所述第一继电器的第一端作为所述开关切换单元的第一端，并与所述第四继电器的第一端连接；
[0017]所述第二继电器的第一端作为所述开关切换单元的第二端，并与所述第三继电器的第一端连接；
[0018]所述第一继电器的第二端作为所述开关切换单元的第三端，并与所述第三继电器的第二端连接；
[0019]所述第二继电器的第二端作为所述开关切换单元的第四端，并与所述第四继电器的第二端连接；
[0020]所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器的控制端作为所述开关切换单元的控制端；
[0021]所述控制器与所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器的控制端信号连接，用于：若所述输入电压小于所述目标电压，则确定工作模式为升压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于闭合状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于断开状态，控制所述第一开关管处于截止状态，控制所述第二开关管处于导通和截止交替切换状态；或
[0022]若所述输入电压大于所述目标电压，则确定工作模式为降压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于闭合状态，控制所述第一开关管处于导通和截止交替切换状态，控制所述第二开关管处于截止状态；或
[0023]若所述输入电压等于所述目标电压，则确定工作模式为稳压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于闭合状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于断开状态，控制所述第一开关管和所述第二开关管处于截止状态。
[0024]在一个或多个实施例中，还包括：与所述电容并联连接的输出电压采样单元；
[0025]所述输出电压采样单元，用于采集所述电容两端的输出电压；
[0026]所述控制器与所述输出电压采样单元的输出端连接，用于：判断所述输出电压和所述目标电压的差值是否大于预设数值；若所述差值大于所述预设数值，则基于所述差值对驱动所述第一开关管和所述第二开关管的驱动信号进行调整；或若所述差值小于或等于所述预设数值，则保持当前驱动信号不变。
[0027]在一个或多个实施例中，所述开关切换单元包括：具有四个通路的四开四闭继电
器；
[0028]所述四开四闭继电器的第一通路的第一端作为所述开关切换单元的第一端，并与所述四开四闭继电器的第四通路的第一端连接；
[0029]所述四开四闭继电器的第二通路的第一端作为所述开关切换单元的第二端，并与所述四开四闭继电器的第三通路的第一端连接；
[0030]所述四开四闭继电器的第一通路的第二端作为所述开关切换单元的第三端，并与所述四开四闭继电器的第三通路的第二端连接；
[0031]所述四开四闭继电器的第二通路的第二端作为所述开关切换单元的第四端，并与所述四开四闭继电器的第四通路的第二端连接；
[0032]所述第一通路、所述第二通路、所述第三通路和所述第四通路的控制端作为所述开关切换单元的控制端；
[0033]所述控制器与所述第一通路、所述第二通路、所述第三通路和所述第四通路的控制端信号连接，用于：若所述输入电压小于所述目标电压，则确定工作模式为升压模式；控制所述第一通路和所述第二通路处于闭合状态，控制所述第三通路和所述第四通路处于断开状态，控制所述第一开关管处于截止状态，控制所述第二开关管处于导通和截止交替切换状态；或
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流DC
‑
DC转换器，其特征在于，包括：输入电压采样单元、开关切换单元、功率变换单元和控制器；所述输入电压采样单元，用于采集所述DC
‑
DC转换器的输入电压；所述开关切换单元，用于在所述控制器的控制下切换所述开关切换单元内部的开关状态，以使所述功率变换单元在不同的工作模式下工作；所述功率变换单元，用于在所述控制器的控制下改变所述功率变换单元内部的两个开关管的开关状态，以使所述功率变换单元在不同的工作模式下工作；所述控制器与所述输入电压采样单元、所述开关切换单元和所述功率变换单元号信号连接，用于：基于所述输入电压和目标电压的大小关系，确定升压、降压或稳压的工作模式；基于确定的工作模式控制所述开关切换单元内部的开关状态，以及所述功率变换单元内部的两个开关管的开关状态。2.如权利要求1所述的DC
‑
DC转换器，其特征在于，所述功率变换单元包括电感、电容、第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的第一端作为所述功率变换单元的第一端，并与所述开关切换单元的第一端连接，所述第一开关管的第二端与所述电感的第一端和所述第二开关管的第一端连接，所述第一开关管的控制端作为所述功率变换单元的第一控制端；所述电感的第二端作为所述功率变换单元的第二端，并与所述开关切换单元的第二端连接；所述第二开关管的第二端作为所述功率变换单元的第三端，并与负电压输入端和所述电容的第一端连接，所述第二开关管的控制端作为所述功率变换单元的第二控制端；所述电容的第二端作为所述功率变换单元的第四端，并与所述开关切换单元的第三端连接；所述开关切换单元的第四端与正电压输入端连接；所述输入电压采样单元，用于采集所述正电压输入端和所述负电压输入端之间的输入电压；所述控制器与所述输入电压采样单元的输出端、所述开关切换单元的控制端、所述功率变换单元的第一控制端和所述功率变换单元的第二控制端信号连接，用于：基于所述输入电压和目标电压的大小关系，确定升压、降压或稳压的工作模式；基于确定的工作模式控制所述开关切换单元内部的开关状态，以及所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态。3.如权利要求2所述的DC
‑
DC转换器，其特征在于，所述开关切换单元包括第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器；所述第一继电器的第一端作为所述开关切换单元的第一端，并与所述第四继电器的第一端连接；所述第二继电器的第一端作为所述开关切换单元的第二端，并与所述第三继电器的第一端连接；所述第一继电器的第二端作为所述开关切换单元的第三端，并与所述第三继电器的第二端连接；所述第二继电器的第二端作为所述开关切换单元的第四端，并与所述第四继电器的第二端连接；
所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器的控制端作为所述开关切换单元的控制端；所述控制器与所述第一继电器、所述第二继电器、所述第三继电器和所述第四继电器的控制端信号连接，用于：若所述输入电压小于所述目标电压，则确定工作模式为升压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于闭合状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于断开状态，控制所述第一开关管处于截止状态，控制所述第二开关管处于导通和截止交替切换状态；或若所述输入电压大于所述目标电压，则确定工作模式为降压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于闭合状态，控制所述第一开关管处于导通和截止交替切换状态，控制所述第二开关管处于截止状态；或若所述输入电压等于所述目标电压，则确定工作模式为稳压模式；控制所述第一继电器和所述第二继电器处于闭合状态，控制所述第三继电器和所述第四继电器处于断开状态，控制所述第一开关管和所述第二开关管处于截止状态。4.如权利要求3所述的DC
‑
DC转换器，其特征在于，还包括：与所述电容并联连接的输出电压采样单元；所述输出电压采样单元，用于采集所述电容两端的输出电压；所述控制器与所述输出电压采样单元的输出端连接，用于：判断所述输出电压和所述目标电压的差值是否大于预设数值；若所述差值大于所述预设数值，则基于所述差值对驱动所述第一开关管和所述第二开关管的驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：犹安红，胡勇超，石坤宏，彭维峰，刘星辉，孙雪戈，
申请(专利权)人：中国星网网络应用有限公司，
类型：发明
国别省市：