一种同步Buck变换器、充放电设备及控制方法技术

本申请公开了一种同步Buck变换器、充放电设备及控制方法，包括第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电容、谐振电感和谐振电容；第一开关管的第一端和第二端分别连接变换器的正输入端和第一电感的第一端；第二开关管的第一端和第二端分别连接第一开关管的第二端和变换器的负输入端；第一电感的第二端连接变换器的正输出端，变换器的正输入端和负输出端之间连接第一电容；谐振电感和谐振电容串联后连接在第一开关管的第一端和第二端之间。能够使同步Buck变换器中开关管实现软开关，从而降低功耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种同步Buck变换器、充放电设备及控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，具体涉及一种同步Buck变换器、充放电设备及控制方法。

技术介绍

[0002]传统的Buck电路包括一个开关管和一个二极管，二极管实现续流，但是为了降低功耗，将二极管用开关管代替，称为同步Buck电路。代替二极管的开关管由于电感电流的续流可以实现零电压开通(ZVS，Zero Voltage Switching)，但是作为功率管的开关管不能实现ZVS，即作为硬开关来动作，无法实现软开关的动作，功耗较大，致使同步Buck变换器的效率较低。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请提供一种同步Buck变换器、充放电设备及控制方法，能够使同步Buck变换器中开关管实现软开关，从而降低功耗。
[0004]本申请提供一种同步Buck变换器，包括：第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电容、谐振电感和谐振电容；
[0005]第一开关管的第一端和第二端分别连接变换器的正输入端和第一电感的第一端；
[0006]第二开关管的第一端和第二端分别连接第一开关管的第二端和变换器的负输入端；
[0007]第一电感的第二端连接变换器的正输出端，变换器的正输出端和负输出端之间连接第一电容；
[0008]谐振电感和谐振电容串联后连接在第一开关管的第一端和第二端之间。
[0009]优选地，谐振电感和谐振电容组成串联谐振电路，串联谐振电路的谐振频率小于第一开关管的开关频率。
[0010]优选地，串联谐振电路的输入阻抗呈现感性。
[0011]优选地，串联谐振电路的谐振电流的最大值大于第一电感的电流最小值。
[0012]优选地，第一开关管和第二开关管互补导通。
[0013]优选地，第一开关管的占空比大于等于0.5或小于0.5。
[0014]本申请提供一种充放电设备，包括第一端口变换电路、第二端口变换电路和第三端口变换电路；
[0015]第一端口变换电路的第一端连接变压器的第一绕组，第二端口变换电路的第一端连接变压器的第二绕组，第三端口变换电路的第一端连接变压器的第三绕组；
[0016]第三端口变换电路包括以上介绍的同步Buck变换器；
[0017]第一端口变换电路的第二端用于连接电源，第二端口变换电路的第二端用于连接高压电池；第三端口变换电路的第二端用于连接低压设备。
[0018]优选地，充放电设备为车载充放电设备。
[0019]本申请提供一种同步Buck变换器的控制方法，同步Buck变换器包括：第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电容、谐振电感和谐振电容；第一开关管的第一端和第二端分别连接变换器的正输入端和第一电感的第一端；第二开关管的第一端和第二端分别连接第一开关管的第二端和变换器的负输入端；第一电感的第二端连接变换器的正输出端，变换器的正输出端和负输出端之间连接第一电容；谐振电感和谐振电容串联后连接在第一开关管的第一端和第二端之间；
[0020]该方法包括：
[0021]控制第一开关管和第二开关管互补导通；控制第一开关管关断后，且在第二开关管的寄生电容放电为零后再控制第二开关管导通；控制第二开关管关断后，且在第一开关管的寄生电容放电为零后再控制第一开关管导通。
[0022]优选地，谐振电感和谐振电容组成串联谐振电路，串联谐振电路的谐振频率小于第一开关管的开关频率。
[0023]优选地，串联谐振电路的输入阻抗呈现感性。
[0024]由此可见，本申请具有如下有益效果：
[0025]本申请提供的同步Buck变换器，在第一开关管的两端增加了谐振电路，谐振电路包括串联的电感和电容，为第一开关管实现软开关提供了条件，在第一开关管开通之前使第一开关管的电流方向为负，且在死区时间内完成第一开关管的寄生电容的放电，从而可以使第一开关管实现零电压开通，从而实现软开关，降低开关损耗，提高同步Buck变换器的电能转换效率。
附图说明
[0026]图1为一种三端口车载充放电电路的示意图；
[0027]图2为一种同步Buck变换器的示意图；
[0028]图3为本申请实施例提供的一种同步Buck变换器的示意图；
[0029]图4为本申请实施例提供的一种开关管时序图和电参数波形图；
[0030]图5a
‑
图5f为本申请实施例提供的工作原理对应的电流路径示意图；
[0031]图6为本申请实施例提供的第一开关管的占空比小于0.5的时序图；
[0032]图7为本申请实施例提供的第一开关管的占空比大于0.5的时序图；
[0033]图8为本申请实施例提供的一种充放电设备的示意图。
具体实施方式
[0034]本申请实施例不具体限定同步Buck变换器的应用场景，需要直流降压的场景均可以，为了方便理解，下面以同步Buck变换器在新能源汽车的充电应用为例进行介绍。
[0035]参见图1，该图为一种三端口车载充放电电路的示意图。
[0036]图1所示的三端口车载充放电电路，VBUS作为交流端口，与电网连接；HV作为高压端口，连接汽车的高压动力电池端；LV作为低压端口，连接汽车的低压设备，例如车灯空调等。
[0037]三端口车载充放电电路在充电模式下可以从电网取电，为汽车的高压动力电池和低压设备的供电电池充电。在放电模式下，高压端口可以为低压供电电池充电，同时也可以
逆变作为交流电源，为其他用电设备临时供电。
[0038]三端口车载充放电电路的结构中，磁集成结构由于其所用器件少，可实现高功率密度而得到重点关注，图1即为磁集成结构的一种电路拓扑。
[0039]图1中的VBUS端口经过全桥转换电路连接变压器Tr的第一绕组，全桥转换电路包括开关管Q11、Q12、Q3和Q4，VBUS端口的输入端连接电容C1。如图1所示，A点和B点作为全桥转换电路的正输出端和负输出端，分别连接Tr的第一绕组的两端a和b，另外，b点与B之间还连接有电容Cb。
[0040]HV端口经过全桥转换电路连接Tr的第二绕组，全桥转换电路包括开关管Q5
‑
Q8，HV端口的输入端连接电容C2。C点和D点作为全桥转换电路的正输出端和负输出端，C点通过电容Cr连接Tr的第二绕组的第一端，D点通过电感Lr连接Tr的第二绕组的第二端。
[0041]LV端口经过同步Buck变换器100和两个开关管Q9和Q10连接Tr的第三绕组，第三绕组包括三端，分别为E、F和G。同步Buck变换器100的正输入端f连接F，负输入端g通过Q10连接G，另外，负输入端g还通过Q9连接E。
[0042]Tr的第一绕组和第二绕组的匝比为n1:n2，第三绕组包括中心抽头，因此，第一绕组和第三绕组的两个绕组的匝比为n1:n3:n4。
[0043]下面结合图2介绍图1中的同步Buck变换器的具体结构。
[0044]参见图2，该图为一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步Buck变换器，其特征在于，包括：第一开关管、第二开关管、第一电感、第一电容、谐振电感和谐振电容；所述第一开关管的第一端和第二端分别连接所述变换器的正输入端和所述第一电感的第一端；所述第二开关管的第一端和第二端分别连接所述第一开关管的第二端和所述变换器的负输入端；所述第一电感的第二端连接所述变换器的正输出端，所述变换器的正输出端和负输出端之间连接所述第一电容；所述谐振电感和所述谐振电容串联后连接在所述第一开关管的第一端和第二端之间。2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述谐振电感和所述谐振电容组成串联谐振电路，所述串联谐振电路的谐振频率小于所述第一开关管的开关频率。3.根据权利要求2所述的变换器，其特征在于，所述串联谐振电路的输入阻抗呈现感性。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的变换器，其特征在于，所述串联谐振电路的谐振电流的最大值大于所述第一电感的电流最小值。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的变换器，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管互补导通。6.根据权利要求4所述的变换器，其特征在于，所述第一开关管的占空比大于等于0.5或小于0.5。7.一种充放电设备，其特征在于，包括第一端口变换电路、第二端口变换电路和第三端口变换电路；所述第一端口变换电路的第一端连接变压器的第一绕组，所述第二端口变换电路的第一端连接所述变压器的第二绕组，所述第三端口变换电路的第一端连接所述变压器的第三绕组；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐江涛，王腾飞，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：