双向Buck-Boost电路制造技术

本公开提供了一种双向Buck

【技术实现步骤摘要】
双向Buck
‑
Boost电路


[0001]本公开涉及双向直流变换
，具体涉及一种双向Buck
‑
Boost电路。

技术介绍

[0002]双向Buck
‑
Boost电路(也称双向DC
‑
DC变换器)是实现直流电双向流动的装置。其输出的功率或电压的能力与占空比(指在一个脉冲循环内，开关管闭合时间相对于总时间所占的比值)有关。被广泛应用在能源驱动、电源设计、混合动力汽车和直流不间断供电系统等。
[0003]现有的一级双向Buck
‑
Boost电路100如图1所示，其中BAT是输入电源(如电池)，C1、C2为电容，L1为电感，S1、S2为开关，CHG为输出电源(如设备负载)。
[0004]当S1做主开关管，S2做同步续流管时；能量从左往右传输，通过主开关管S1进行高频开关的开通动作，将输入的电能储存在电容、电感里，当开关断开时，电能再释放给负载CHG，提供能量，此时电池BAT处于放电状态；开关管S1采用PWM控制，电压传输比为：
[0005]UCHG/UBAT＝1/(1
‑
D)
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(3)
[0006]其中D为占空比。当S2做主开关管，S1做同步续流管时；能量从右往左传输，通过主开关管S2进行高频开关的开通动作，当开关闭合时，负载CHG给电池BAT提供能量，此时电池BAT处于充电状态；开关管S2采用PWM控制，电压传输比为：
[0007]UBAT/UCHG＝D
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(4)
[0008]其中D为占空比。对于一级双向Buck
‑
Boost电路，开关管S1、S2关断时承受UCHG电压，器件耐压要求较高，同时要实现电压大传输比，在充电时占空比D要很小，在放电时占空比D要很大，效率比较低。
[0009]在此基础上，现有技术中改进的二级双向Buck
‑
Boost级联电路200如图2所示，方框内为第一级双向Buck
‑
Boost电路，方框右侧部分为第二级双向Buck
‑
Boost电路。其中BAT是输入电源(如电池)，C1、C2、C3为电容，L1、L2为电感，S1、S2、S3、S4为开关，CHG为输出电源(如设备负载)。当S1和S3做主开关管，S2和S4做同步续流管时；能量从左往右传输，通过主开关管S1、S3进行高频开关的开通动作，此时电池BAT处于放电状态；开关S1和S3采用PWM控制，电压传输比为：
[0010]UCHG/UBAT＝1/(1
‑
D1)﹡1/(1
‑
D2)
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(5)
[0011]其中D1和D2为占空比。当S2和S4做主开关管，S1和S3做同步续流管时；能量从右往左传输，通过主开关管S2、S4进行高频开关的开通动作，此时电池BAT处于充电状态；开关S2和S4采用PWM控制，电压传输比为：
[0012]UBAT/UCHG＝D1﹡D2
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(6)
[0013]其中D1和D2为占空比。对于二级双向Buck
‑
Boost级联电路，开关S1、S2关断时，放电时承受1/(1
‑
D1)﹡UBAT电压，充电时承受D2﹡UCHG电压；开关S3、S4关断时承受UCHG电压，器件耐压要求较高，且相对一级双向Buck
‑
Boost电路，其占空比虽然比较适中，电感脉动电流较小，故S1、S2耐压要求比较低，但相应的元器件增多，控制更复杂，工作电流经过两级功
率管，影响效率，都不利于实际应用。

技术实现思路

[0014]为了解决上述技术问题，本公开提供了一种双向Buck
‑
Boost电路，可以简化电路拓扑结构，实现双向Buck
‑
Boost电路大电压传输比的同时，降低对开关管的耐压等级，改善输入电流纹波，提高效率。
[0015]本公开提供了一种双向Buck
‑
Boost电路，包括：
[0016]第一功率输出单元，连接于输入电源的两端，用于在主开关管工作时将能量存储在第一储能元件中，并在续流管工作时将所述第一储能元件中的能量通过第一输出节点向输出电源/输入电源进行释放；
[0017]第二功率输出单元，连接于输入电源的两端，用于在主开关管工作时将能量存储在第二储能元件中，并在续流管工作时将所述第二储能元件中的能量通过第二输出节点向输出电源/输入电源进行释放，
[0018]其中，输出电源并联连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，所述第一功率输出单元和所述第二功率输出单元中的开关管地控制信号采用错相180
°
的PWM进行控制，通过调节PWM的占空比切换开关高频动作，使输入电源处于充电状态/放电状态，以获得期望的电压传输比。
[0019]可选地，前述的第一储能元件包括：
[0020]第一电容和第二电容，第一电容和第二电容串联连接在所述第一输出节点与输入电源的负极端之间；
[0021]第一电感，所述第一电感的第一端与所述第一电容和所述第二电容的连接节点共同连接输入电源的正极端。
[0022]可选地，前述的第一功率输出单元还包括：
[0023]第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管串联连接在所述第一输出节点和输入电源的负极端之间，且所述第一电感的第二端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接节点连接。
[0024]可选地，前述的第二储能元件包括：
[0025]第三电容和第二电感，所述第三电容的第一端与所述第二电感的第一端共同连接输入电源的负极端，所述第三电容的第二端作为所述第二输出节点，连接输出电源的负极端。
[0026]可选地，前述的第二功率输出单元还包括：
[0027]第三开关管和第四开关管，所述第三开关管和所述第四开关管串联连接在输入电源的正极端和所述第二输出节点之间，且所述第二电感的第二端与所述第三开关管和所述第四开关管的连接节点连接。
[0028]可选地，前述的双向Buck
‑
Boost电路还包括：
[0029]第四电容，所述第四电容并联连接在输出电源的两端。
[0030]可选地，前述的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管均为MOSFET管或IGBT管。
[0031]可选地，前述的第一开关管和第三开关管作为主开关管时，输入电源处于放电状
态，其电压传输比为：
[0032]UCHG/UBAT＝(1+D)/(1
‑
D)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双向Buck
‑
Boost电路，包括：第一功率输出单元，连接于输入电源的两端，用于在主开关管工作时将能量存储在第一储能元件中，并在续流管工作时将所述第一储能元件中的能量通过第一输出节点向输出电源/输入电源进行释放；第二功率输出单元，连接于输入电源的两端，用于在主开关管工作时将能量存储在第二储能元件中，并在续流管工作时将所述第二储能元件中的能量通过第二输出节点向输出电源/输入电源进行释放，其中，输出电源并联连接在所述第一输出节点与所述第二输出节点之间，所述第一功率输出单元和所述第二功率输出单元中的开关管地控制信号采用错相180
°
的PWM进行控制，通过调节PWM的占空比切换开关高频动作，使输入电源处于充电状态/放电状态，以获得期望的电压传输比。2.根据权利要求1所述的双向Buck
‑
Boost电路，其中，所述第一储能元件包括：第一电容和第二电容，所述第一电容和所述第二电容串联连接在所述第一输出节点与输入电源的负极端之间；第一电感，所述第一电感的第一端与所述第一电容和所述第二电容的连接节点共同连接输入电源的正极端。3.根据权利要求2所述的双向Buck
‑
Boost电路，其中，所述第一功率输出单元还包括：第一开关管和第二开关管，所述第一开关管和所述第二开关管串联连接在所述第一输出节点和输入电源的负极端之间，且所述第一电感的第二端与所述第一开关管和所述第二开关管的连接节点连接。4.根据权利要求3所述的双向Buck
‑
Boost电路，其中，所述第二储能元件包括：第三电容和第二电感，所述第三电容的第一端与所述第二电感的第一端共同连接输入电源的负极端，所述第三电容的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海建，袁明祥，
申请(专利权)人：杭州安影科技有限公司，
类型：发明
国别省市：