专利名称：一种双向整流降压变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种双向整流降压变换器。
背景技术：
如今，许多电子设备均需要直流电压供电。因此，从电网连接过来的电能经常需要经过多重转换。图1示出典型的电能转换系统10的电路结构示意图。如图1所示，所述电能转换系统10包括第一输入端口 11、第二输入端口 12,所述第一输入端口 11和第二输入端口 12接收工频交流电压Vac ;整流桥13，耦接至第一输入端口 11和第二输入端口 12，接收工频交流电压Vac，产生整流电压VDC，所述整流桥13包括四个桥式耦接的整流二极管；DC-DC转换器14，耦接至整流桥13接收整流电压VD。，产生所需的输出电压Vo。从图1可见，现有电能转换系统需要至少两级电能转换，即整流桥13和DC-DC转换器14，才能将工频交流电压转换为所需的输出电压。多级转换增加了电路成本，并降低了电能转换效率。
发明内容
本发明提出一种双向整流降压变换器，解决了现有电能转换系统成本高、电能转换效率低的问题。本发明的技术方案是这样实现的—种双向整流降压变换器，包括第一输入端口、第二输入端口，所述第一输入端口和第二输入端口接收工频交流电压；输出端口，提供输出电压；中间节点；第一功率晶体管，耦接在第一输入端口和中间节点之间；第二功率晶体管，耦接在第一输入端口和参考地之间；第三功率晶体管，耦接在第二输入端口和中间节点之间；第四功率晶体管，耦接在第二输入端口和参考地之间；电感器，耦接在中间节点和输出端口之间；输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间；负载，耦接在输出端口和参考地之间；其中所述第二功率晶体管和第四功率晶体管运行于较低的开关频率；所述第一功率晶体管和第三功率晶体管运行于较闻的开关频率。可选地，所述第二功率晶体管和第四功率晶体管的开关频率等于所述工频交流电压的频率。可选地，所述第一至第四功率晶体管包括金属氧化物场效应晶体管。可选地，当第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压时，所述第二功率晶体管被控制保持断开状态，所述第四功率晶体管被控制保持导通状态，所述第一功率晶体管和所述第三功率晶体管被控制运行于轮流导通状态；当第一输入端口的电压小于第二输入端口的电压时，所述第二功率晶体管被控制保持导通状态，所述第四功率晶体管被控制保持断开状态，所述第一功率晶体管和所述第三功率晶体管被控制运行于轮流导通状态。本发明的有益效果是降低了成本、提高了电能转换效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有电能转换系统10的电路结构示意图；图2为本发明一种双向整流降压变换器100的电路结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图2为本发明的一种双向整流降压变换器100的电路结构示意图。如图2所示，所述双向整流降压变换器100包括第一输入端口 101、第二输入端口 102，所述第一输入端口 101和第二输入端口 102接收工频交流电压Vac ;输出端口 110，提供输出电压Vo ;中间节点111 ;第一功率晶体管103，耦接在第一输入端口 101和中间节点111之间；第二功率晶体管104，耦接在第一输入端口 101和参考地之间；第三功率晶体管105，耦接在第二输入端口 102和中间节点111之间；第四功率晶体管106，耦接在第二输入端口 102和参考地之间；电感器109，耦接在中间节点111和输出端口 110之间；输出电容器107，耦接在输出端口 110和参考地之间；负载108，耦接在输出端口 110和参考地之间；其中所述第二功率晶体管104和第四功率晶体管106运行于较低的开关频率；所述第一功率晶体管103和第三功率晶体管105运行于较闻的开关频率。优选地，所述第一至第四功率晶体管包括金属氧化物场效应晶体管(M0SFET)。优选地，所述第二功率晶体管104和第四功率晶体管106的开关频率等于所述工频交流电压Vac的频率。优选地，当第一输入端口 101的电压大于第二输入端口 102的电压(即第一输入端口 101为正电压、第二输入端口 102为负电压)时，所述第二功率晶体管104被控制保持断开状态，所述第四功率晶体管106被控制保持导通状态，所述第一功率晶体管103和所述第三功率晶体管105被控制运行于轮流导通状态；当第一输入端口 101的电压小于第二输入端口 102的电压(即第一输入端口 101为负电压、第二输入端口 102为正电压)时，所述第二功率晶体管104被控制保持导通状态，所述第四功率晶体管106被控制保持断开状态，所述第一功率晶体管103和所述第三功率晶体管105被控制运行于轮流导通状态。具体来说，当所述双向整流降压变换器100运行时，若第一输入端口 101的电压大于第二输入端口 102的电压(即第一输入端口 101为正电压、第二输入端口 102为负电压)时，所述第二功率晶体管104被控制保持断开状态、第四功率晶体管106被控制保持导通状态。则当第一功率晶体管103被导通、第三功率晶体管105被断开时，第一输入端口 101、第一功率晶体管103、电感器109、输出电容器107、负载108、第四功率晶体管106以及第二输入端口 102形成电流回路，此时流经电感器109的电流开始增大，工频交流电压Vac提供能量给负载108 ;当第一功率晶体管103被断开、第三功率晶体管105被导通时，电感器109、输出电容器107、负载108、第四功率晶体管106以及第三功率晶体管105形成电流回路，此时流经电感器109的电流开始减小，电感器109提供能量给负载108。若第一输入端口 101的电压小于第二输入端口 102的电压(即第一输入端口 101为负电压、第二输入端口 102为正电压)时，所述第二功率晶体管104被控制保持导通状态，所述第四功率晶体管106被控制保持断开状态。则当第一功率晶体管103被断开、第三功率晶体管105被导通时，第二输入端口 102、第三功率晶体管105、电感器109、输出电容器107、负载108、第二功率晶体管104以及第一输入端口 101形成电流回路，此时流经电感器109的电流开始增大，工频交流电压Vac提供能量给负载108 ；当第一功率晶体管103被导通、第三功率晶体管105被断开时，电感器109、输出电容器107、负载108、第二功率晶体管104以及第一功率晶体管103形成电流回路，此时流经电感器109的电流开始减小，电感器109提供能量给负载108。因此，通过如上方式控制第一至第四功率晶体管，工频交流电压Vac—方面得到整流、另一方面将工频交流电压Vac转化为所需的输出电压Vo用以供应负载。本发明的双向整流降压变换器100只需一级转换即实现了电能转换，因此降低了成本、提高了电能转换效率。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种双向整流降压变换器，其特征在于，包括: 第一输入端口、第二输入端口，所述第一输入端口和第二输入端口接收工频交流电压； 输出端口，提供输出电压； 中间节点； 第一功率晶体管，耦接在第一输入端口和中间节点之间； 第二功率晶体管，耦接在第一输入端口和参考地之间； 第三功率晶体管，耦接在第二输入端口和中间节点之间； 第四功率晶体管，耦接在第二输入端口和参考地之间； 电感器，耦接在中间节点和输出端口之间； 输出电容器，耦接在输出端口和参考地之间； 负载，耦接在输出端口和参考地之间；其中 所述第二功率晶体管和第四功率晶体管运行于较低的开关频率；所述第一功率晶体管和第三功率晶体管运行于较高的开关频率。
2.如权利要求1所述的双向整流降压变换器，其特征在于，所述第二功率晶体管和第四功率晶体管的开关频率等于所述工频交流电压的频率。
3.如权利要求1所述的双向整流降压变换器，其特征在于，所述第一至第四功率晶体管包括金属氧化物场效应晶体管。
4.如权利要求1所述的双向整流降压变换器，其特征在于， 当第一输入端口的电压大于第二输入端口的电压时，所述第二功率晶体管被控制保持断开状态，所述第四功率晶体管被控制保持导通状态，所述第一功率晶体管和所述第三功率晶体管被控制运行于轮流导通状态； 当第一输入端口的电压小于第二输入端口的电压时，所述第二功率晶体管被控制保持导通状态，所述第四功率晶体管被控制保持断开状态，所述第一功率晶体管和所述第三功率晶体管被控制运行于轮流导通状态。
全文摘要
本发明提出一种双向整流降压变换器，解决了现有电能转换系统成本高、电能转换效率低的问题。一种双向整流降压变换器，包括第一输入端口、第二输入端口，接收工频交流电压；输出端口，提供输出电压；中间节点；第一功率晶体管，耦接在第一输入端口和中间节点之间；第二功率晶体管，耦接在第一输入端口和参考地之间；第三功率晶体管，耦接在第二输入端口和中间节点之间；第四功率晶体管，耦接在第二输入端口和参考地之间；电感器，耦接在中间节点和输出端口之间；输出电容器和负载，并联耦接在输出端口和参考地之间；其中第二和第四功率晶体管运行于较低的开关频率；第一和第三功率晶体管运行于较高的开关频率。本发明能够降低成本、提高效率。
文档编号H02M7/797GK103078547SQ20121058110
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者于正友, 刘海生, 刘雷, 曲志乾 申请人:青岛盛嘉信息科技有限公司