Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的交错开关方法及其实现电路技术

本发明专利技术提供一种Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的交错开关方法及其实现电路，包括第一ＰＷＭ芯片、第二ＰＷＭ芯片、第三ＰＷＭ芯片、第一光藕合器、第二光藕合器、高端驱动芯片、低端驱动芯片；交错开关方法是Ｂｕｃｋ开关管和Ｂｏｏｓｔ开关管的开通时刻相移１８０度，且占空比大小相等，占空比变化范围为０～１，无模式切换。本发明专利技术的Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的开关控制电路，可以使得储能电感最小和提高变换器效率，不存在工作模式的切换，实现简单，工作特性好；交错驱动信号产生电路输出的两路ＰＷＭ信号占空比大小一致性好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种Buck-Boost变换器的开关控制电路，尤其是一种交错驱动信号 实现电路，属于直流变换器的开关控制领域。
技术介绍
在光伏户用屋顶应用领域，电池阵列功率等级一般为2 5kW，由多个太阳能电池 板串联输出电压约200 700VDC，其宽的输入电压范围给单级式并网逆变器的优化设计带 来极大挑战，两级式结构可以使系统分级优化和控制，因此整个系统设计非常方便，目前的 光伏并网逆变器一般采用两级式结构。两级式结构中前级直流变换器主要完成电池电压到 中间母线电压的变换和最大功率点跟踪(MPPT)，非隔离式直流变换器由于不带高频变压器 可以提高变换效率。现在普遍采用Boost变换器，在电池电压较低时实现升压功能，若电池 电压升高则停止Boost变换器由后级逆变器同时实现降压和并网功能，这样势必会增加逆 变器的容量。 双管Buck-Boost变换器具有输入输出电压同极性和升降压特性，适合应用于宽 输入电压的两级式并网逆变器的前级直流变换。现有文献中，双管Buck-Boost变换器主要 有同步开关和组合开关两种控制方式。同步开关方式下两只开关管同时开通和关断，需要 较大的储能电感，不利于变换器效率和体积大小的改善；而组合开关方式是在输入电压低 于输出电压时工作在Boost模式，Buck管处于直通状态，而在输入电压高于输出电压时工 作于Buck模式，Boost管处于关断状态。组合开关方式可以降低开关损耗，但两种工作模 式的平滑过渡很困难，需要复杂的控制逻辑和控制电路实现。
技术实现思路
专利技术目的 本专利技术的目的是为了克服Buck-Boost变换器的同步开关和组合开关方式下的缺 陷，提供一种可以实现Buck-Boost变换器的储能电感减小、变换效率提高和无需平滑过渡 控制的开关控制电路。 技术方案 本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案 —种Buck-Boost变换器的交错开关方法，Buck开关管和Boost开关管的开通时 刻相移180度，且占空比大小相等，占空比变化范围为0 l，无模式切换。 —种实现本专利技术的电路，包括第一 P丽芯片、第二 P丽芯片、第三P丽芯片、第一光 藕合器、第二光藕合器、高端驱动芯片、低端驱动芯片； 其中第一 P丽芯片的第14引脚与第二 P丽芯片的第4引脚连接，第一 P丽芯片的 第11引脚与第三P丽芯片的第4引脚连接，第一P丽芯片的第9引脚输出固定窄占空比控 制信号； 第二P丽芯片的第14引脚、第11引脚分别与二极管连接后，与第一光藕合器的输3入端连接，第一光藕合器的输出端连接高端驱动芯片的输入端，高端驱动芯片的输出端接 Buck开关管的驱动端； 第三P丽芯片的第14引脚、第11引脚分别与二极管连接后，与第二光藕合器的输 入端连接，第二光藕合器的输出端连接低端驱动芯片的输入端，低端驱动芯片的输出端连 接Boost开关管的驱动端； 第二P丽芯片的第9引脚与第三P丽芯片的第9引脚连接，输出占空比控制信号。 有益效果 本专利技术的Buck-Boost变换器的开关控制电路，可以使得储能电感最小和提高变 换器效率，不存在工作模式的切换，实现简单，工作特性好；交错驱动信号产生电路输出的 两路P丽信号占空比大小一致性好。附图说明 图1是本专利技术所应用的Buck-Boost变换器的主电路结构示意图； 图2是本专利技术的Buck-Boost变换器的交错驱动信号实现电路结构示意图； 图3(a) (b)是本专利技术的交错开关方式工作波形图，(a)Upv > Udc、 (b)Upv < Udc ; 图4(a) (d)是本专利技术的交错开关方式下变换器的工作模态，(a)S工开通、S2开 通、(b) S丄关断、S2关断、(c) S丄开通、S2关断、(d) S丄关断、S2开通; 图5(a) (c)是本专利技术在Buck-Boost变换器实施例上的实验波形，(a)Upv = 250V， Udc = 375V， P。 = 2. 8kW、 (b)Upv = 370V， Udc = 375V， P。 = 2. 8kW、 (c)Upv = 450V， Udc =375V，P。 = 2. 8kW，图中刻度为chl 驱动信号，10V/div ;ch2 :S2驱动信号，10V/div ;ch3 电感L两端电压，200V/div ;ch4 :流过电感L电流，3. 75A/V。 上述附图的主要符号及标号名称Upv——太阳能电池板输出电压；L——储能电 感；S S2——功率开关管；D D2——功率二极管；Cpv——电池侧电解电容；Cd。——母线侧解耦电容；Ud。——中间母线电压；化——储能电感L上的电压。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明 如图1所示，是本专利技术的实施主电路，它包括Buck开关管S工和二极管DpBoost开 关管S2和二极管Dy中间储能电感L、母线解藕电容Cdc。 如图2所示，Buck-Boost变换器的交错驱动信号实现电路，包括第一 P丽芯片、第 二P丽芯片、第三P丽芯片、第一光藕合器、第二光藕合器、高端驱动芯片、低端驱动芯片；其 中第一 P丽芯片的第14引脚与第二 P丽芯片的第4引脚连接，第一 P丽芯片的第11引脚 与第三P丽芯片的第4引脚连接，第一P丽芯片的第9引脚输出固定窄占空比控制信号；第 二P丽芯片的第14引脚、第11引脚分别与二极管连接后，与第一光藕合器的输入端连接， 第一光藕合器的输出端连接高端驱动芯片的输入端，高端驱动芯片的输出端接Buck开关 管的驱动端；第三P丽芯片的第14引脚、第11引脚分别与二极管连接后，与第二光藕合器 的输入端连接，第二光藕合器的输出端连接低端驱动芯片的输入端，低端驱动芯片的输出 端连接Boost开关管的驱动端； 本专利技术的交错开关方式是Buck开关管S工和Boost开关管S2的开通时刻相移180度，且占空比大小相等，占空比变化范围为0 1。无需工作模式切换。附图3和附图4分 别为本专利技术控制方式下的稳态工作波形图和工作模态等效电路。由电感伏秒平衡得到 变换器的输入输出关系和电感量的表达式 <formula>formula see original document page 5</formula><formula>formula see original document page 5</formula> 本专利技术的开关方式不改变变换器在原同步开关方式下的输入输出电压关系，但在 储能电感电流脉动量相同的的条件下可以使得所需储能电感感值最小。 本专利技术的交错开关驱动波形产生电路包括P丽芯片SG3525-1 、 SG3525-2、 SG3525-3，光藕1和2，高端驱动芯片和低端驱动芯片。SG3525-1产生相移180度的窄脉 冲分别接入SG3525-2和SG3525-3的4脚振荡器输出端OSC OUTPUT,保证了 SG3525-2和 SG3525-3锯齿波频率一致、相移180度，特别的可以保证两者锯齿波的最大、最小值一致， 保证了输出占空比大小的一致性。本专利技术的交错开关驱动波形产生电路均由集成芯片组 成，所需电路板面积小、可靠性高。 本专利技术的 一 个具体实例如下电池板电压Upv = 200 550本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ变换器的交错开关方法，其特征在于：Ｂｕｃｋ开关管和Ｂｏｏｓｔ开关管的开通时刻相移１８０度，且占空比大小相等，占空比变化范围为０～１，无模式切换。

【技术特征摘要】
一种Buck-Boost变换器的交错开关方法，其特征在于Buck开关管和Boost开关管的开通时刻相移180度，且占空比大小相等，占空比变化范围为0～1，无模式切换。2. —种用于实现权利要求l所述Buck-Boost变换器的交错开关方法的电路，其特征在 于包括第一 P丽芯片、第二 P丽芯片、第三P丽芯片、第一光藕合器、第二光藕合器、高端驱 动芯片、低端驱动芯片；其中第一P丽芯片的第14引脚与第二P丽芯片的第4引脚连接，第一P丽芯片的第11 引脚与第三P丽芯片的第4引脚连接，第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖华锋，谢少军，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]