一种交错工作升降压电路的制作方法

本实用新型主要涉及到升降压电路领域，特指一种基于H桥的交错工作升降压电路。

背景技术：

普通的双向交错斩波器电路如图1所示，主要由电容C1、开关管Q1～Q4、二极管D1～D4、主电感L1、换流电感L2和L3、电容C2组成。此电路能实现能量的双向流动，以及开关管的零电流开通、续流二极管的软关断以保证电路的低损耗高开关频率。当能量由A端口流向B端口时，开关管Q1、Q3处于开关状态，且开关管Q1、Q3交替工作，开关管Q2、Q4处于关断状态，二极管D2、D4作为续流二极管，且二极管D2、D4交替工作，此时电路是一个交错斩波降压电路，电路工作在降压状态；当能量由B端口流向A端口时，开关管Q1、Q3处于断开状态，开关管Q2、Q4处于开关状态，且开关管Q2、Q4交替工作，二极管D1、D3作为续流二极管，且二极管D1、D3交替工作，此时电路是一个交错斩波升压电路，电路工作在升压状态。

但是，上述双向交错斩波器电路仍然存在以下不足：

（1）能量由A端口流向B端口时，只能实现降压功能，而不能实现升压功能，一旦B端口电压高于A端口电压，就无法再实现能量由A端口向B端口的流动。

（2）能量由B端口流向A端口时，只能实现升压功能，而不能实现降压功能，一旦A端口电压低于B端口电压，A端口输出电压就会失控。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、易实现、适用范围广的交错工作升降压电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种交错工作升降压电路，包括第一单元、第二单元及主电感L1，所述第一单元和第二单元的电路结构相同，均采用双向交错斩波器电路，所述第一单元的一端连接于A端口，所述第一单元的另一端通过主电感L1与第二单元的一端连接，所述第二单元的另一端连接于B端口；所述双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路。

作为本实用新型的进一步改进：所述第一单元的H桥驱动电路包括第一电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一换流电感L2、第二换流电感L3；所述第一开关管Q1～第四开关管Q4构成H桥，每个开关管均与一个二极管配合，所述第一换流电感L2的一端连接至第一开关管Q1与第二开关管Q2之间的F点，所述第一换流电感L2的另一端与主电感L1的一端连接于I点，所述第二换流电感L3的一端连接至第三开关管Q3与第四开关管Q4之间的H点，所述第二换流电感L3的另一端与主电感L1的一端连接于I点。

作为本实用新型的进一步改进：所述第二单元的H桥驱动电路包括第二电容C2、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第三换流电感L4、第四换流电感L5；所述第五开关管Q5～第八开关管Q8构成H桥，每个开关管均与一个二极管配合，所述第三换流电感L4的一端连接至第七二极管D7与第八二极管D8之间的M点，所述第三换流电感L4的另一端与主电感L1的一端连接于J点，所述第四换流电感L5的一端连接至第五开关管Q5与第六开关管Q6之间的K点，所述第四换流电感L5的另一端与主电感L1的一端连接于J点。

本实用新型进一步提供另外一种方案：一种交错工作升降压电路，包括第一单元、第二单元及主电感L1，所述第一单元采用双向交错斩波器电路，所述第一单元的一端连接于A端口，所述第一单元的另一端通过主电感L1与第二单元的一端连接，所述第二单元的另一端连接于B端口；所述双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路；所述第二单元包括第二电容C2、第五开关管Q5、第六开关管Q6及第五二极管D5、第六二极管D6，所述第五开关管Q5与第五二极管D5配合，所述第六开关管Q6与第六二极管D6配合，所述主电感L1的一端与第一单元相连，另一端连接于所述第五开关管Q5与第六开关管Q6之间的M点。

本实用新型进一步提供另外一种方案：一种交错工作升降压电路，包括第一单元、第二单元及主电感L1，所述第二单元采用双向交错斩波器电路，所述第一单元的一端连接于A端口，所述第一单元的另一端通过主电感L1与第二单元的一端连接，所述第二单元的另一端连接于B端口；所述双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路；所述第一单元包括第一电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q2及第一二极管D1、第二二极管D2，所述第一开关管Q1与第一二极管D1配合，所述第二开关管Q2与第二二极管D2配合，所述主电感L1的一端连接于第一开关管Q1与第二开关管Q2之间的F点，另一端与第二单元相连。

作为本实用新型的进一步改进：所述第一单元和/或第二单元中开关管为IGBT或MOSFET半导体功率器件。

作为本实用新型的进一步改进：所述第一单元和/或第二单元中二极管为在开关管内封装反并的二极管。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的交错工作升降压电路，结构简单、易实现、适用范围广，所采用的电路能解决普通双向交错斩波器电路的缺点，能实现双向的升降压功能，而且还能保证电路中开关管的零电流开通、续流二极管的软关断。当能量由A流向B时，电路既能实现降压功能也能实现升压功能；当能量由B流向A时，电路也能实现升降压功能。

附图说明

图1是现有普通的双向交错斩波器电路的原理示意图。

图2是本实用新型在具体实施例1中交错工作升降压电路的原理示意图。

图3是本实用新型在具体实施例1中能量由A端口流向B端口时升压工作模式的等效电路图。

图4是本实用新型在具体实施例1中能量由A端口流向B端口时降压工作模式的等效电路图。

图5是本实用新型在具体实施例1中能量由B端口流向A端口时升压工作模式的等效电路图。

图6是本实用新型在具体实施例1中能量由B端口流向A端口时降压工作模式的等效电路图。

图7是本实用新型在具体实施例2中交错工作升降压电路的原理示意图。

图8是本实用新型在具体实施例3中交错工作升降压电路的原理示意图。

图例说明：

1、第一单元；2、第二单元。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

实施例1：如图2所示，本实用新型的交错工作升降压电路，包括第一单元1、第二单元2及主电感L1，第一单元1和第二单元2的电路结构相同，均采用双向交错斩波器电路，第一单元1的一端连接于A端口，第一单元1的另一端通过主电感L1与第二单元2的一端连接，第二单元2的另一端连接于B端口。该双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路。

在具体应用实例中，开关管可以根据实际需要采用IGBT或MOSFET等半导体功率器件。二极管可以为在开关管内封装反并的二极管。

在本实施例中，第一单元1的H桥驱动电路包括第一电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一换流电感L2、第二换流电感L3。第一开关管Q1～第四开关管Q4构成H桥，每个开关管均与一个二极管配合，第一换流电感L2的一端连接至第一开关管Q1与第二开关管Q2之间的F点，第一换流电感L2的另一端与主电感L1的一端连接于I点，第二换流电感L3的一端连接至第三开关管Q3与第四开关管Q4之间的H点，第二换流电感L3的另一端与主电感L1的一端连接于I点。

在本实施例中，第二单元2的H桥驱动电路包括第二电容C2、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第七开关管Q7、第八开关管Q8、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8、第三换流电感L4、第四换流电感L5。第五开关管Q5～第八开关管Q8构成H桥，每个开关管均与一个二极管配合，第三换流电感L4的一端连接至第七二极管D7与第八二极管D8之间的M点，第三换流电感L4的另一端与主电感L1的一端连接于J点，第四换流电感L5的一端连接至第五开关管Q5与第六开关管Q6之间的K点，第四换流电感L5的另一端与主电感L1的一端连接于J点。

基于本实用新型的上述电路，其工作状态分析如下：

1.当能量由A端口流向B端口时：

1.1升压工作模式分析；

开关管Q1、Q3保持导通状态，开关管Q2、Q4、Q5、Q7保持关断状态，开关管Q6、Q8工作在开关状态，此时电路等效于一个交错斩波升压电路。开关管Q6、Q8交替开关，二极管D5、D6交替续流，换流电感L4、L5交替工作，等效电路图见图3。

1.2降压工作模式分析

开关管Q1、Q3工作在开关状态，开关管Q5、Q7保持导通状态，开关管Q2、Q4、Q6、Q8保持关断状态，此时电路等效于一个交错斩波降压电路。开关管Q1、Q3交替开关，二极管D2、D4交替续流，换流电感L2、L3交替工作，等效电路图见图4。

2.当能量由B端口流向A端口时：

2.1升压工作模式分析；

开关管Q1、Q3、Q6、Q8保持关断状态，开关管Q5、Q7保持导通状态，开关管Q2、Q4工作在开关状态，此时电路等效于一个交错斩波升压电路。开关管Q2、Q4交替开关，二极管D1、D3交替续流，换流电感L2、L3交替工作，等效电路图见图5。

2.2降压工作模式分析

开关管Q1、Q3保持开通状态，开关管Q5、Q7工作在开关状态，开关管Q2、Q4、Q6、Q8保持关断状态，此时电路等效于一个斩波降压电路。开关管Q5、Q7交替开关，二极管D6、D8交替续流，换流电感L4、L5交替工作，等效电路图见图6。

实施例2：如图7所示，本实用新型的交错工作升降压电路，包括第一单元1、第二单元2及主电感L1，第一单元1和第二单元2的电路结构不相同，第一单元1采用双向交错斩波器电路，第一单元1的一端连接于A端口，第一单元1的另一端通过主电感L1与第二单元2的一端连接，第二单元2的另一端连接于B端口。该双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路。第二单元2包括第二电容C2、第五开关管Q5、第六开关管Q6及第五二极管D5、第六二极管D6，第五开关管Q5与第五二极管D5配合，第六开关管Q6与第六二极管D6配合，主电感L1的一端与第一单元1相连，另一端连接于第五开关管Q5与第六开关管Q6之间的M点。第一单元1的双向交错斩波器电路与实施例1的一致，本实用新型的工作原理与上述实施例1基本类似，在此就不再赘述。

实施例3：如图8所示，本实用新型的交错工作升降压电路，包括第一单元1、第二单元2及主电感L1，第一单元1和第二单元2的电路结构不相同，第二单元2采用双向交错斩波器电路，第一单元1的一端连接于A端口，第一单元1的另一端通过主电感L1与第二单元2的一端连接，第二单元2的另一端连接于B端口。该双向交错斩波器电路为由电容、开关管组、换流电感及与开关管组配合的二极管组成的H桥驱动电路。第一单元1包括第一电容C1、第一开关管Q1、第二开关管Q2及第一二极管D1、第二二极管D2，第一开关管Q1与第一二极管D1配合，第二开关管Q2与第二二极管D2配合，主电感L1的一端连接于第一开关管Q1与第二开关管Q2之间的F点，另一端与第二单元2相连。第二单元2的双向交错斩波器电路与实施例1的一致，本实用新型的工作原理与上述实施例1基本类似，在此就不再赘述。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。