CN106059301A - 变换电压的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变换电压的装置。本发明提供的变换电压的装置由降压电路和升压电路级联而成，采用本发明提供的变换电压的装置既可以进行降压，也可以进行升压，还可以进行升降压，输入电压与输出电压的极性相同，避免了开关管电压应力过高，同时减少了电子元件数量。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体地，涉及一种变换电压的装置。
背景技术
为了获得连续可调的输出电压，要求变换电压的装置同时具有升压和降压的功能。相关技术中采用单管Buck-Boost升降压电路或者全桥隔离型功率变换器实现升降压。
虽然采用单管Buck-Boost升降压电路能够实现升降压，但是输出电压与输入电压的极性相反，并且主开关管上的电压应力很高，为输入电压与输出电压之和，因此不适用于大功率场合，并且过高的电压应力也对输出电压的可调范围造成了限制。
采用全桥隔离型功率变换器会因为高频变压器的采用而使得效率较低，而且每个功率器件的电应力都很高，导致体积庞大且元器件容易损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种变换电压的装置，以实现将固定直流电压转换为连续可调的可变直流电压。
为了实现上述目的，本发明提供一种变换电压的装置，所述变压装置包括：
输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件；
其中，所述输入端电容并联于所述装置的输入电压正极端和所述装置的输入电压负极端之间，所述第一降压开关管的第一端与所述装置的输入电压正极端连接，所述第一降压开关管的第二端与所述电感的第一端连接，所述续流元件的第一端与所述电感的第一端连接，所述续流元件的第二端与所述输入电压负极端连接；
所述输出端电容并联于所述输出电压正极端和所述装置的输出电压负极端之间，所述第一升压开关管的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一升压开关管的第二端与所述输出电压负极端连接，所述隔离元件的第一端与所述输出电压正极端连接，所述隔离元件的第二端与所述电感的第二端连接；
所述输入电压正极端和所述输入电压负极端供固定直流电压输入，所述输出电压正极端和所述输出电压负极端供可变直流电压输出。
可选地，所述续流元件为二极管或内置有反并联二极管的开关管，所述隔离元件为二极管或内置有反并联二极管的开关管。
可选地，所述续流元件和所述隔离元件均为内置有反并联二极管的开关管；
所述续流元件为第二升压开关管，所述隔离元件为第二降压开关管，所述输入电压正极端和所述输入电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出，所述输出电压正极端和所述输出电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出。
可选地，所述第一降压开关管，所述续流元件，所述电感，所述第一升压开关管，所述隔离元件组成变换电压组件；
所述变换电压组件的数量为多个，多个所述变换电压组件均并联于所述输入电压正极端和所述输入电压负极端之间。
可选地，所述变换电压组件的数量为三个。
可选地，多个所述变换电压组件共用所述输入端电容和所述输出端电容。
本发明提供的变换电压的装置包括：输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件。其中，输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感可以组成降压电路，并且电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件可以组成升压电路。因此，本发明提供的变换电压的装置由降压电路和升压电路级联而成，采用本发明提供的变换电压的装置既可以进行降压，也可以进行升压，还可以进行升降压，输入电压与输出电压的极性相同，避免了开关管电压应力过高，同时减少了电子元件数量。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的一种变换电压的装置的示意图。
图2为本发明提供的一种变换电压的装置的另一示意图。
图3为本发明提供的一种变换电压的装置的另一示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明公开了一种变换电压的装置，该装置包括：输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件。其中，输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感可以组成降压电路，并且电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件可以组成升压电路。因此，本发明提供的变换电压的装置由降压电路和升压电路级联而成，降压电路可以是Buck电路或其他具有降压功能的电路，升压电路可以是Boost电路或其他具有升压功能的电路。
请参考图1，图1为本发明提供的一种变换电压的装置的示意图。该装置100包括：输入电压正极端和输入电压负极端，以供固定直流电压输入。装置100还包括输出电压正极端和所述输出电压负极端，以供可变直流电压输出。如图1所示，该装置100还包括：输入端电容101，第一降压开关管102，续流元件103，电感104，输出端电容201，第一升压开关管202，隔离元件203。
如图1所示，各元件之间的连接关系为：输入端电容101并联于输入电压正极端和输入电压负极端之间，第一降压开关管102的第一端与输入电压正极端连接，第一降压开关管102的第二端与电感的第一端连接，续流元件103的第一端与电感104的第一端连接，续流元件103的第二端与输入电压负极端连接。输出端电容201并联于输出电压正极端和输出电压负极端之间，第一升压开关管202的第一端与电感104的第二端连接，第一升压开关管202的第二端与输出电压负极端连接，隔离元件203的第一端与输出电压正极端连接，隔离元件203的第二端与电感104的第二端连接。
针对本发明提供的变换电压的装置，可以在输入电压正极端和所述输入电压负极端之间输入固定直流电压，经变换电压的装置对输入的固定直流电压进行变换，即可输出可变直流电压。
举例来讲，在输入电压正极端和所述输入电压负极端之间输入460V直流电压，经变换电压的装置对输入的460V直流电压进行变换，即可输出可调范围是0至550V的直流电压。
可选地，续流元件103为二极管或内置有反并联二极管的开关管，隔离元件203为二极管或内置有反并联二极管的开关管。
续流元件103功能为续流，即保持电感电流继续流动下去而不是突然变为0。隔离元件203的功能为隔离。即当电源给电感104充电的时候，隔离元件203中的二极管的反向截止特性能够将电源负端与输出端电容201正极端隔开，防止两者连通而发生短路。
在实际应用中，可以使用二极管作为续流元件，也可以使用内置有反并联二极管的开关管作为续流元件。如图1所示，续流元件103和隔离元件203均为内置有反并联二极管的开关管。如图2所示，续流元件103和隔离元件203均为二极管。
可选地，续流元件103和隔离元件203均为内置有反并联二极管的开关管。在这种情况下，续流元件103为第二升压开关管，隔离元件203为第二降压开关管，所述输入电压正极端和所述输入电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出，所述输出电压正极端和所述输出电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出。
如图1所示，续流元件103和隔离元件203均为内置有反并联二极管的开关管。在续流元件103和隔离元件203均为内置有反并联二极管的开关管的情况下，变换电压的装置可以实现双向变换。
也就是说，变换电压的装置既可以将在输入电压正极端和输入电压负极端之间输入的固定直流电压转换为可变直流电压，然后输出至输出电压正极端和输出电压负极端之间。变换电压的装置也可以将在输出电压正极端和输出电压负极端之间输入的固定直流电压转换为可变直流电压，然后输出至输入电压正极端和输入电压负极端之间。
如果在输出电压正极端和输出电压负极端之间输入固定直流电压，且在输入电压正极端和输入电压负极端之间输出可变直流电压，则续流元件103为第二升压开关管，隔离元件203为第二降压开关管，相应地，第一降压开关管102作为隔离元件，第一升压开关管202作为续流元件。可选地，所述第一降压开关管，续流元件，电感，第一升压开关管，隔离元件组成变换电压组件；所述变换电压组件的数量分别为多个，多个所述变换电压组件均并联于所述输入电压正极端和所述输入电压负极端之间，多个所述变换电压组件均并联于所述输出电压正极端和所述输出电压负极端之间。
在实际应用中，为了提高开关频率，降低输出的直流电压的纹波，可以将第一降压开关管102，续流元件103，电感104，第一升压开关管202，隔离元件203组成变换电压组件。然后将多个变换电压组件并联于输入电压正极端和输入电压负极端之间。
可选地，所述变换电压组件的数量分别为三个。
举例来讲，变换电压的装置中的变换电压组件的数量是一个，则开关频率为14kHz。如果将变换电压的装置中的变换电压组件的数量增加至3个，则可以将开关频率提升至原来的3倍，即42kHz。此外，输出的直流电压的纹波相比原来也有所降低。
可选地，多个所述变换电压组件共用所述输入端电容和所述输出端电容。
请参考图3，图3为本发明提供的变换电压的装置的另一示意图。如图3所示，续流元件和隔离元件均为二极管。图3中变换电压组件的数量为3个，图3中3个变换电压组件共用输入端电容和输出端电容。以节约电路制作成本，减少元件的数量。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种变换电压的装置，其特征在于，所述装置包括：
输入端电容，第一降压开关管，续流元件，电感，输出端电容，第一升压开关管，隔离元件；
其中，所述输入端电容并联于所述装置的输入电压正极端和所述装置的输入电压负极端之间，所述第一降压开关管的第一端与所述装置的输入电压正极端连接，所述第一降压开关管的第二端与所述电感的第一端连接，所述续流元件的第一端与所述电感的第一端连接，所述续流元件的第二端与所述输入电压负极端连接；
所述输出端电容并联于所述输出电压正极端和所述装置的输出电压负极端之间，所述第一升压开关管的第一端与所述电感的第二端连接，所述第一升压开关管的第二端与所述输出电压负极端连接，所述隔离元件的第一端与所述输出电压正极端连接，所述隔离元件的第二端与所述电感的第二端连接；
所述输入电压正极端和所述输入电压负极端供固定直流电压输入，所述输出电压正极端和所述输出电压负极端供可变直流电压输出。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述续流元件为二极管或内置有反并联二极管的开关管，所述隔离元件为二极管或内置有反并联二极管的开关管。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述续流元件和所述隔离元件均为内置有反并联二极管的开关管；
所述续流元件为第二升压开关管，所述隔离元件为第二降压开关管，所述输入电压正极端和所述输入电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出，所述输出电压正极端和所述输出电压负极端供固定直流电压输入或供可变直流电压输出。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一降压开关管，所述续流元件，所述电感，所述第一升压开关管，所述隔离元件组成变换电压组件；
所述变换电压组件的数量分别为多个，多个所述变换电压组件均并联于所述输入电压正极端和所述输入电压负极端之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述变换电压组件的数量为三个。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，多个所述变换电压组件共用所述输入端电容和所述输出端电容。
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