专利名称：一种电压变换器及正负电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种电压变换器及正负电源系统。
背景技术：
随着电子技术的发展，开关技术的应用越来越广泛，在4艮多情况下会用到 正负电源系统，即电压变换器的输入和输出都是正负电源。
图1示出了现有技术提供的升压式电压变换器，包括正输入端、负输入端、
正输出端、负输出端、参考端以及变换电路，变换电路进一步包括电感L1、 L2，开关S1、 S2， 二极管D1、 D2以及滤波电容Cl、 C2，其中，电感Ll与 二极管Dl依次连接至正输入端与正输出端之间，电感Ll与二极管Dl的连接 端为第一节点100;开关Sl连接至第一节点100与参考端之间，滤波电容C1 连接至正输出端与参考端之间；电感L2与二极管D2依次连接至负输入端与负 输出端之间，电感L2与二极管D2的连接端为第二节点200;开关S2连接至 第二节点200与参考端之间，滤波电容C2连接至负输出端与参考端之间。在 开关Sl的控制下正输入端输入的正电压经过电感Ll和二极管Dl后由正输出 端输出；在开关S2的控制下负输入端输入的负电压经过电感L2和二极管D2 后由负输出端输出。
图2示出了现有技术提供的降压式电压变换器，包括正输入端、负输入端、 正输出端、负输出端、参考端以及变换电路，变换电路进一步包括电感L3、 L4，开关S3、 S4, 二极管D3、 D4以及滤波电容C3、 C4，其中，开关S3与电 感L3依次连接至正输入端与正输出端之间，开关S3与电感L3的连接端为第 三节点300; 二极管D3连接至第三节点300与参考端之间；滤波电容C3连接 至正输出端与参考端之间；开关S4与电感L4依次连接至负输入端与负输出端之间，开关S4与电感L4的连接端为第四节点400; 二极管D4连接至第四节 点400与参考端之间；滤波电容C4连接至负输出端与参考端之间。在开关S3
控制下负输入端输入的负电压经过电感L4后由负输出端输出。
技术来控制输入输出端的电压，从而导致电压变换器的工作频率低、损耗大， 电压转换效率低，电磁兼容性能差。
实用新型内容
本实用新型实施例的目的在于提供一种能够实现软开关控制且工作频率 高、成本低的电压变换器。
本实用新型实施例是这样实现的， 一种升压式电压变换器，包括正输入 端、负输入端、正输出端、负输出端、参考端以及变换电路；所述升压式电压 变换器还包括连接至所述参考端与所述变换电路中第一节点之间的第一緩冲 电路以及连接至所述参考端与所述变换电路中第二节点之间的第二緩沖电路； 所述第一緩冲电路还与所述负输出端或负输入端连接，所述第二緩冲电路还与 所述正输出端或正输入端连接。
本实用新型实施例的另一目的在于提供一种降压式电压变换器，包括正输 入端、负输入端、正输出端、负输出端、参考端以及变换电路；所述降压式电 压变换器还包括连接至所述正输入端与所述变换电路中第三节点之间的第三 緩冲电路以及连接至所述负输入端与所述变换电路中第四节点之间的第四緩冲 电路；所述第三緩冲电路还与所述负输出端或负输入端连接，所述第四緩沖电 路还与所述正输出端或正输入端连接。
本实用新型提供的升压式电压变换器以及降压式电压变换器采用緩沖电路 实现软开关控制，提高了工作频率，降低了热耗，节约了成本。
图l是现有技术提供的升压式电压变换器的电路图2是现有技术提供的降压式电压变换器的电路图3是本实用新型第一实施例提供的升压式电压变换器的电路图4是本实用新型第二实施例提供的升压式电压变换器的电路图5是本实用新型第三实施例提供的降压式电压变换器的电路图6是本实用新型第四实施例提供的降压式电压变换器的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图 及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供的电压变换器采用緩冲电路实现软开关控制，提高了工作 频率，降低了热耗，节约了成本。
本实用新型提供的电压变换器包括升压式电压变换器和降压式电压变换 器，主要应用于正负电源系统中。图3示出了本实用新型第一实施例提供的升 压式电压变换器的电路图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分， 详述如下。
升压式电压变换器包括正输入端、负输入端、正输出端、负输出端、参考 端以及变换电路，还包括连接至参考端与变换电路中第一节点100之间的第 一緩冲电路10以及连接至参考端与变换电路中第二节点200之间的第二緩沖电 路20;第一緩冲电路10还与负输出端连接，第二緩冲电路20还与正输出端连接。
其中，变换电路进一步包括第一储能元件L1、第一电子开关D1、第二 电子开关Sl以及第二储能元件L2、第三电子开关D2、第四电子开关S2;其 中，第一储能元件Ll与第一电子开关D1依次连接至正输入端与正输出端之间，
7第一储能元件L1与第一电子开关D1的连接端为第一节点100;第二电子开关 Sl连接至第一节点100与参考端之间；第二储能元件L2与第三电子开关D2 依次连接至负输入端与负输出端之间，第二储能元件L2与第三电子开关D2的 连接端为第二节点200;第四电子开关S2连接至第二节点200与参考端之间。 作为本实用新型的一个实施例，变换电路还包括连接至正输出端与参考端
之间的第一滤波电容Cl以及连接至负输出端与参考端之间的第二滤波电容 C2。
作为本实用新型的一个实施例，第一电子开关D1和第三电子开关D2可以 为二极管、晶体管等；而第二电子开关S1和第四电子开关S2均为可控电子开关。
在本实用新型实施例中，第一緩冲电路IO进一步包括第一谐振电感L5、 第一谐振电容C5、第五电子开关D5以及第六电子开关D6;第一谐振电感L5 的一端连接至参考端，另一端通过变换电路中第二电子开关Sl连接至变换电路 中第一节点100,另一端还依次通过第五电子开关D5以及第一谐振电容C5连 接至变换电路中第一节点100;第六电子开关D6的一端连接至第五电子开关 D5与第一谐振电容C5连接的连接端Al,第六电子开关D6的另一端连接至负 输出端。
在本实用新型实施例中，第二緩冲电路20进一步包括第二谐振电感L6、 第二谐振电容C6、第七电子开关D7以及第八电子开关D8;第二谐振电感L6 的一端连接至参考端，另一端通过变换电路中第四电子开关S2连接至变换电路 中第二节点200，另一端还依次通过第七电子开关D7以及第二谐振电容C6连 接至变换电路中第二节点200;第八电子开关D8的一端连接至第七电子开关 D7与第二谐振电容C6连接的连接端A2,第八电子开关D8的另 一端连接至正 输出端。
作为本实用新型的一个实施例，第五电子开关D5、第六电子开关D6、第 七电子开关D7、第八电子开关D8可以为二极管、晶体管、MOS管、IGBT管等半导体器件。而本实用新型中的电子开矢D5、 D6、 D7、 D8均采用二极管， 结构简单，成本低。
现结合图3描述采用緩沖电路对升压式电压变换器进行软开关控制的工作 原理当第二电子开关S1导通时，因为第一谐振电感L5的电流不能突变，所 以流过第二电子开关S1的电流是从零开始增加的，实现了第二电子开关S 1 的零电流导通。同时第一谐振电容C5通过第二电子开关S 1，第一谐振电感 L5，第六电子开关D6以及负输出端进行谐振放电，使第一谐振电容C5的电 压谐振到零，为第二电子开关S l的零电压关断做准备。当第二电子开关S 1 断开时，因为第一谐振电容C5两端的电压为零，所以第二电子开关S 1两端 的电压是从零开始增加的，实现第二电子开关S1的零电压断开。同时第一谐 振电容C5通过第一储能元件L1，第五电子开关D5、第一谐振电感L5进行谐 振充电，当第二电子开关S l下端的电压低于负输出端的电压时，第六电子开 关D6导通，将第二电子开关S 1下端的电压钳位至负输出端电压。
由于负输入端、负输出端以及第二緩沖电路与正输入端、正输出端以及第 一緩冲电路是相对于参考端对称的。因此，两边的工作原理相同。同理，可实 现第四电子开关S2的零电流导通以及零电压断开；并当第八电子开关D8导通 时，将第四电子开关S2上端的电压钳位至正输出端电压。
图4示出了本实用新型第二实施例提供的升压式电压变换器的电路图，与 第一实施例提供的升压式电压变换器的区别在于，连接至参考端与变换电路中 第一节点100之间的第一緩冲电路10还与负输入端连接，连接至参考端与变换 电路中第二节点200之间的第二緩冲电路20还与正输入端连接；即第六电子开 关D6的一端连接至第五电子开关D5与第一谐振电容C5连接的连接端Al, 第六电子开关D6的另一端连接至负输入端；第八电子开关D8的一端连接至第 七电子开关D7与第二谐振电容C6连接的连接端A2,第八电子开关D8的另 一端连接至正输入端。这样可以根据需要用电压变换器的输入电压进行钳位。
图5示出了本实用新型第三实施例提供的P争压式电压变换器的电路图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分，详述如下。
降压式电压变换器包括正输入端、负输入端、正输出端、负输出端、参考
端以及变换电路；还包括连接至正输入端与变换电路中笫三节点300之间的 第三緩冲电路30以及连接至负输入端与变换电路中第四节点400之间的第四緩 冲电路40;第三緩沖电路30还与负输出端连接，第四緩冲电路40还与正输出 端连接。
其中，变换电i 各包括第三储能元件L3、第九电子开关S3、第十电子开 关D3以及第四储能元件L4、第十一电子开关S4、第十二电子开关D4;第九 电子开关S3与第三储能元件L3依次连接至正输入端与正输出端之间，第九电 子开关S3与第三储能元件L3的连接端为第三节点300;第十电子开关D3连 接至第三节点300与参考端之间；第十一电子开关S4与第四储能元件L4依次 连接至负输入端与负输出端之间，第十一电子开关S4与第四储能元件L4的连 接端为第四节点400;第十二电子开关D4连接至第四节点400与参考端之间。
作为本实用新型的 一个实施例，变换电路还包括连接至正输出端与参考端 之间的第一滤波电容C3以及连接至负输出端与参考端之间的第二滤波电容 C4。
在本实用新型实施例中，第三緩冲电路30进一步包括第三谐振电感L7、 第三谐振电容C7、第十三电子开关D9以及第十四电子开关D10;第三谐振电 感L7的一端连接至变换电路中第三节点300,另一端通过变换电路中第九电子 开关S3连接至正输入端，另一端还依次通过第十三电子开关D9以及第三谐振 电容C7连接至正输入端；第十四电子开关D10的一端连接至第十三电子开关 D9与第三谐振电容C7连接的连接端A3,第十四电子开关D10的另一端连接 至负输出端。
在本实用新型实施例中，第四緩沖电路40进一步包括第四谐振电感L8、 第四谐振电容C8、第十五电子开关DU以及第十六电子开关D12;第四谐振 电感L8的一端连接至变换电路中第四节点400,另一端通过变换电路中第十一电子开关S4连接至负输入端，另一端还依次通过第十五电子开关Dll以及第 四谐振电容C8连接至负输入端；第十六电子开关D12的一端连接至第十五电 子开关Dll与第四谐振电容C8连接的连接端A4，第十六电子开关D12的另 一端连接至正输出端。
作为本实用新型的一个实施例，第十三电子开关D9、第十四电子开关D10、 第十五电子开关Dll、第十六电子开关D12可以为二4及管、晶体管、MOS管、 IGBT管等半导体器件。而本实用新型中的电子开关D9、 DIO、 Dll、 D12均采 用二极管，结构简单，成本低。
本实用新型实施例中，采用緩冲电路对降压式电压变换器进行软开关控制 的工作原理与升压式电压变换器的工作原理基本相同，在次不再赘述。
图6是本实用新型第四实施例提供的降压式电压变换器的电路图，与第三 实施例提供的降压式电压变换器的区别在于，连接至正输入端与变换电路中第 三节点300之间的第三緩沖电路30还与负输入端连接，连接至负输入端与变换 电路中第四节点400之间的第四缓冲电路40还与正输入端连接；即第十四电子 开关D10的一端连接至第十三电子开关D9与第三谐振电容C7连接的连接端 A3,第十四电子开关D10的另一端连接至负输入端；第十六电子开关DU的 一端连接至第十五电子开关Dll与第四谐振电容C8连接的连接端A4,第十六 电子开关D12的另一端连接至正输入端。这样可以根据需要用电压变换器的输 入电压进行钳位。 '
本实用新型提供的电压变换器采用緩冲电路实现软开关控制，提高了变换 效率，改善了电,兹兼容性能；同时提高了工作频率，降低了热耗，节约了成本。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型， 凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应 包含在本实用新型的保护范围之内。
ii
权利要求1、一种升压式电压变换器，包括正输入端、负输入端、正输出端、负输出端、参考端以及变换电路；其特征在于，所述升压式电压变换器还包括连接至所述参考端与所述变换电路中第一节点之间的第一缓冲电路以及连接至所述参考端与所述变换电路中第二节点之间的第二缓冲电路；所述第一缓冲电路还与所述负输出端或负输入端连接，所述第二缓冲电路还与所述正输出端或正输入端连接。
2、 如权利要求1所述的升压式电压变换器，其特征在于，所述变换电路包括第一储能元件、第一电子开关、第二电子开关以及第二储能元件、第三电 子开关、第四电子开关；所述第一储能元件与所述第 一 电子开关依次连接至所述正输入端与所迷正 输出端之间，所述第一储能元件与所述第一电子开关的连接端为第一节点；所述第二电子开关连接至所述第一节点与所迷参考端之间；所述第二储能元件与所述第三电子开关依次连接至所述负输入端与所述负输出端之间，所述第二储能元件与所述第三电子开关的连接端为第二节点；所述第四电子开关连接至所述第二节点与所述参考端之间。
3、 如权利要求l所述的升压式电压变换器，其特征在于，所述第一緩冲电 路进一步包括第一谐振电感、第一谐振电容、第五电子开关以及第六电子开关； 所述第一谐振电感的一端连《^妄至所述参考端，另一端通过所述变换电路中 第二电子开关连接至所述变换电路中第一节点，另一端还依次通过所述第五电子开关以及所述第一谐振电容连接至所述变换电路中第一节点；所述第六电子开关的一端连接至所述第五电子开关与所述第一谐振电容连 接的连接端，所述第六电子开关的另 一端连接至所述负输出端或负输入端。
4、 如权利要求3所述的升压式电压变换器，其特征在于，所述第五电子开关与所述第六电子开关为二极管、MOS管或IGBT管。
5、 如权利要求1所述的升压式电压变换器，其特征在于，所述第二緩冲电 路进一步包括第二谐振电感、第二谐振电容、第七电子开关以及第八电子开关； 所述第二谐振电感的一端连接至所述参考端，另一端通过所述变换电路中 第四电子开关连接至所述变换电路中第二节点，另一端还依次通过所述第七电 子开关以及所述第二谐振电容连接至所述变换电路中第二节点；所述第八电子开关的一端连接至所述第七电子开关与所述第二谐振电容连 接的连接端，所述第八电子开关的另一端连接至所述正输出端或正输入端。
6、 一种降压式电压变换器，包括正输入端、负输入端、正输出端、负输出 端、参考端以及变换电路；其特征在于，所述降压式电压变换器还包括连接至所述正输入端与所述变换电路中第三节点之间的第三缓冲电路以及 连接至所述负输入端与所述变换电路中第四节点之间的第四緩冲电路；所述第 三緩冲电路还与所述负输出端或负输入端连接，所述第四緩冲电路还与所述正 输出端或正输入端连才妄。
7、 如权利要求6所述的降压式电压变换器，其特征在于，所述变换电路包括第三储能元件、第九电子开关、第十电子开关以及第四储能元件、第十一 电子开关、第十二电子开关；所述第九电子开关与所述第三储能元件依次连接至所述正输入端与所述正 输出端之间，所述第九电子开关与所述第三储能元件的连接端为第三节点；所 述第十电子开关连"t姿至所述第三节点与所述参考端之间；所述第十一电子开关与所述第四储能元件依次连《*妄至所述负输入端与所述 负输出端之间，所述第十一电子开关与所述第四储能元件的连接端为第四节点； 所述第十二电子开关连接至所述第四节点与所述参考端之间。
8、 如权利要求6所述的降压式电压变换器，其特征在于，所述第三緩冲电路进一步包括第三谐振电感、第三谐振电容、第十三电子开关以及第十四电子开关； 所述第三谐振电感的一端连接至所述变换电路中第三节点，另一端通过所述变换电路中第九电子开关连接至所述正输入端，另一端还依次通过所述第十三电子开关以及所述第三谐振电容连接至所述正输入端；所述第十四电子开关的一端连接至所述第十三电子开关与所述第三谐振电容连接的连接端，所述第十四电子开关的另一端连接至所述负输出端或负输入端。
9、 如权利要求6所述的降压式电压变换器，其特征在于，所述第四缓冲电 路进一步包括第四谐振电感、第四谐振电容、第十五电子开关以及第十六电子开关； 所述第四谐振电感的一端连接至所述变换电路中第四节点，另一端通过所述变换电路中第十一电子开关连接至所述负输入端，另一端还依次通过所述第十五电子开关以及所述第四谐振电容连接至所述负输入端；所述第十六电子开关的一端连接至所述第十五电子开关与所迷第四谐振电容连接的连接端，所述第十六电子开关的另一端连4^至所述正输出端或正输入端。
10、 一种正负电源系统，其特征在于，所述正负电源系统包括权利要求1 至5任一项所述的升压式电压变换器或权利要求6至9任一项所迷的降压式电 压变换器。
专利摘要本实用新型适用于电源领域，提供了一种电压变换器及正负电源系统，所述电压变换器包括升压式电压变换器以及降压式电压变换器，所述升压式电压变换器包括正输入端、负输入端、正输出端、负输出端、参考端以及变换电路；还包括第一缓冲电路以及第二缓冲电路；所述第一缓冲电路与所述负输出端或负输入端连接，所述第二缓冲电路与所述正输出端或正输入端连接。本实用新型提供的电压变换器采用缓冲电路实现软开关控制，提高了工作频率，降低了热耗，节约了成本。
文档编号H02M1/00GK201286064SQ20082021312
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月30日 优先权日2008年10月30日
发明者璞 李 申请人:璞 李