一種三態Boost電路及其調制方法技術

本發明專利技術提供一種三態Boost電路及其調制方法，所述方法包括：開通所述功率開關管和所述雙向開關管；當通過所述第二電感的電流為零時，關斷所述雙向開關管；當通過所述第一電感的電流達到最大時，關斷所述功率開關管，使得所述整流管導通；當所述整流管在結束導通前的預設時刻，開通所述雙向開關管；當通過所述第二電感的電流等于通過所述第一電感的電流時，關斷所述整流管，調制結束。本發明專利技術通過在傳統Boost電路的基礎上進行改進，并提供一種三態Boost電路的調制方法，使電感電流內部續流，從而降低電感紋波電流，減小磁芯損耗，提高了Boost電路的效率。

Three state Boost circuit and modulation method thereof

The invention provides a three state Boost circuit and its modulation method, the method comprises the following steps: open the power switch and the bidirectional switch; when the current through the second inductor is zero, turn off the bidirectional switch tube; when the current through the first inductor reaches the maximum, turn off the power switch, the rectifier is conducted; when the rectifier tube at the end of time through the preset guide opening, the bidirectional switch tube; when is equal to the current through the first inductor current through the inductor second, turn off the rectifier tube, end modulation. The invention can improve the traditional Boost circuit, and a modulation method of three state Boost circuit, the inductor current internal freewheeling, thereby reducing the inductor current ripple, reducing core loss, improve the efficiency of Boost circuit.

【技術實現步驟摘要】
一種三態Boost電路及其調制方法
本專利技術涉及電子
，更具體地，涉及一種三態Boost電路及其調制方法。
技術介紹
目前，隨著能源危機日益加劇，擁有更高效率的電源成為必然需求。在低壓大電流場合中，開關管損耗和電感電流損耗構成了電路損耗的絕大部分，減少這一部分損耗將節省大量的熱損，對于開關器件的穩定運行、電路拓撲的轉換效率以及工作環境的安全具有重要意義。傳統的Boost電路因可以實現升壓作用而得到廣泛應用，但傳統的Boost電路由于電感磁芯損耗大，且同步整流管存在硬關斷損耗，使得傳統的Boost電路無法滿足效率密度要求極高的應用。
技術實現思路
本專利技術提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種三態Boost電路及其調制方法。根據本專利技術的一個方面，提供一種三態Boost電路，包括：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路與所述第二支路并聯，所述第二支路與所述第三支路串聯，所述第四支路與所述第三支路并聯；其中，所述第一支路包括：電容和整流管，所述電容和所述整流管串聯；所述第二支路包括：功率開關管；所述第三支路包括：第一電感；所述第四支路包括：第二電感和雙向開關管，所述第二電感和所述雙向開關管串聯。其中，所述雙向開關管包括：第一開關管和第二開關管；其中，所述第一開關管的源極與所述第一電感的一次側連接以及所述第一開關管的漏極與所述第二電感的二次側連接；所述第二開關管的源極與所述第一電感的二次側連接，所述第二開關管的漏極與所述第二電感的一次側連接。根據本專利技術的另一方面，本專利技術提供一種三態Boost電路的調制方法，包括：S1、開通所述功率開關管和所述雙向開關管；S2、當通過所述第二電感的電流為零時，關斷所述雙向開關管；S3、當通過所述第一電感的電流達到最大時，關斷所述功率開關管，使得所述整流管導通；S4、當所述整流管在結束導通前的預設時刻，開通所述雙向開關管；S5、當通過所述第二電感的電流等于通過所述第一電感的電流時，關斷所述整流管，調制結束。其中，步驟S1包括：開通所述功率開關管和所述雙向開關管；確定通過所述第一電感的電流變化率和通過所述第二電感的電流變化率。其中，步驟S2包括：基于第一電流變化率計算式，確定通過所述第二電感的電流；當通過所述第二電感的電流為零時，關斷所述雙向開關管。其中，所述第一電流變化率計算式為：其中，iL為通過所述第一電感的電流、t為時間、uDC為所述電壓源電壓、L為所述第一電感大小，iLr為通過所述第二電感的電流、Lr為所述第二電感大小。其中，iLr為通過所述第二電感的電流、Lr為所述第二電感大小。其中，步驟S3包括：基于第二電流變化率計算式，確定通過所述第一電感的電流；當通過所述第一電感的電流達到最大時，關斷所述功率開關管，使得所述整流管導通。其中，所述第二電流變化率計算式為：其中，uDS4＝iL*RDS(on)、uDC為所述電壓源電壓、u0為初始電壓、RDS(on)為導通電阻、t為時間、iLr為通過所述第二電感的電流、L為所述第一電感大小、Lr為所述第二電感大小。其中，步驟S5包括：基于第二電流變化率計算式，確定通過所述第一電感的電流和通過所述第二電感的電流；當通過所述第一電感的電流等于通過所述第二電感的電流時，關斷所述整流管，調制結束。其中，步驟S5后，還包括：獲取所述三態Boost電路的區間占比情況，所述三態Boost電路的區間占比為：t2-t0＝DcTt5-t2＝DdisTt0-t5＝DfTDcT+DdisT+DfT＝1其中，DcT為所述第一電感充電區間、DdisT為所述第一電感放電區間、DfT為所述第一電感和所述第二電感內部環流區間、t0為步驟S1時刻、t2為步驟S3時刻、t5為步驟S5時刻。本專利技術通過在傳統Boost電路的基礎上進行改進，并提供一種三態Boost電路的調制方法，使電感電流內部續流，從而降低電感紋波電流，減小磁芯損耗，提高了Boost電路的效率。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的一種三態Boost電路圖；圖2為本專利技術實施例提供的一種三態Boost電路調制方法流程圖；圖3為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t0時刻調制示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t1時刻調制示意圖；圖5為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t2時刻調制示意圖；圖6為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t3時刻調制示意圖；圖7為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t4時刻調制示意圖；圖8為本專利技術實施例提供的三態Boost電路t5時刻調制示意圖；圖9為本專利技術實施例提供的三態Boost電路的驅動和電流波形示意圖；圖10為本專利技術實施例提供的三態Boost電路調制后工作效率數據示意圖；圖11為本專利技術實施例提供的傳統Boost電路調制后工作效率數據示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，對本專利技術的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本專利技術，但不用來限制本專利技術的范圍。圖1是本專利技術實施例提供的一種三態Boost電路圖，包括：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路與所述第二支路并聯，所述第二支路與所述第三支路串聯，所述第四支路與所述第三支路并聯；其中，所述第一支路包括：電容和整流管，所述電容和所述整流管串聯；所述第二支路包括：功率開關管；所述第三支路包括：第一電感；所述第四支路包括：第二電感和雙向開關管，所述第二電感和所述雙向開關管串聯。具體的，如圖1所示，第一支路包括：輸出電容C0和功率MOSFET管Q2，所述輸出電容C0和功率MOSFET管Q2串聯，其中，所述功率MOSFET管Q2即為所述整流管；第二支路包括：功率MOSFET管Q1，所述功率MOSFET管Q1即為所述功率開關管；第三支路包括：主電感L，所述主電感L即為所述第一電感；第四支路包括：輔助電感Lr、功率MOSFET管Qr1及功率MOSFET管Qr2，所述輔助電感Lr即為所述第二電感，所述功率MOSFET管Qr1和功率MOSFET管Qr2即為所述雙向開關管。需要說明的是，三態Boost電路由于主電感L和輔助電感Lr的內部環流，相對于傳統的Boost電路模式，增加了一個控制自由度，因此可以改變三態Boost電路的內部環流時間，對電路進行控制。本專利技術實施例通過在Boost電路拓撲上進行改進，引入三態Boost電路的內部環流時間使電感電流內部續流，從而降低電感紋波電流，減小電感磁芯損耗，提高Boost電路工作效率。在圖1所述實施例的基礎上，所述雙向開關管包括：第一開關管和第二開關管；其中，所述第一開關管的源極與所述第一電感的一次側連接以及所述第一開關管的漏極與所述第二電感的二次側連接；所述第二開關管的源極與所述第一電感的二次側連接，所述第二開關管的漏極與所述第二電感的一次側連接。具體的，所述第一開關管具體表現為功率MOSFET管Qr1，所述第二開關管具體表現為功率MOSFET管Qr2，所述功率MOSFET管Qr1的源極與所述主電感L的一次側連接以及所述MOSFET管Qr1的漏極與所述輔助電感Lr的二次側連接；所述功率MOSFET管Qr2的源極與所述主電感L的二次側連接，所述功率MOSFET管Qr2的漏極與所述輔助電感Lr的一次側連接。在圖1所述實施例的基礎上，圖2是本專利技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三態Boost電路，其特征在于，包括：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路與所述第二支路并聯，所述第二支路與所述第三支路串聯，所述第四支路與所述第三支路并聯；其中，所述第一支路包括：電容和整流管，所述電容和所述整流管串聯；所述第二支路包括：功率開關管；所述第三支路包括：第一電感；所述第四支路包括：第二電感和雙向開關管，所述第二電感和所述雙向開關管串聯。

【技術特征摘要】
1.一種三態Boost電路，其特征在于，包括：第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路與所述第二支路并聯，所述第二支路與所述第三支路串聯，所述第四支路與所述第三支路并聯；其中，所述第一支路包括：電容和整流管，所述電容和所述整流管串聯；所述第二支路包括：功率開關管；所述第三支路包括：第一電感；所述第四支路包括：第二電感和雙向開關管，所述第二電感和所述雙向開關管串聯。2.根據權利要求1所述的電路，其特征在于，所述雙向開關管包括：第一開關管和第二開關管；其中，所述第一開關管的源極與所述第一電感的一次側連接以及所述第一開關管的漏極與所述第二電感的二次側連接；所述第二開關管的源極與所述第一電感的二次側連接，所述第二開關管的漏極與所述第二電感的一次側連接。3.一種根據權利要求1或2的一種三態Boost電路的調制方法，其特征在于，包括：S1、開通所述功率開關管和所述雙向開關管；S2、當通過所述第二電感的電流為零時，關斷所述雙向開關管；S3、當通過所述第一電感的電流達到最大時，關斷所述功率開關管，使得所述整流管導通；S4、當所述整流管在結束導通前的預設時刻，開通所述雙向開關管；S5、當通過所述第二電感的電流等于通過所述第一電感的電流時，關斷所述整流管，調制結束。4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S1包括：開通所述功率開關管和所述雙向開關管；確定通過所述第一電感的電流變化率和通過所述第二電感的電流變化率。5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟S2包括：基于第一電流變化率計算式，確定通過所述第二電感的電流；當通過所述第二電感的電流為零時，關斷所述雙向開關管。6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董密，萬江湖，譚汝雅，楊建，王輝，粟梅，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：湖南,43