CN110896274A - 一种升压电路及启动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升压电路及启动控制方法，包括电源、负载、电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1和电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly和二极管D2的阳极，本发明通过增加一个bypass二极管，可有效的提高传统的三电平飞跨电容电路在个别模态下的整体效率；通过增加一个无开关损耗的开关以及两个二极，并搭配其独特的软启控制逻辑，可有效的解决输出接高压电源的电路应用，以及多模块并联使用共用一个高压直流母线的应用时传统的三电平飞跨电容的二极管管过压问题，可选用略大于一半母线电压的二极管，有效的降低了整体电路的成本。

Description

一种升压电路及启动控制方法
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体是一种升压电路及启动控制方法。
背景技术
传统的两电平升压电路如图1所示，当输入电压比较高时（例如输入最大电压1500V），就需要采用1500V以上的高压开关管以及二极管，就目前市场而言，价格太高，可选择性不大，因此采用三电平的升压电路，选用常见的900V或者1200V的半导体开关器件，将会更经济实惠。
图2是一种常用的三电平飞跨电容升压电路，通过增加飞跨电容的电压控制，可实现电路的稳定工作。相较于传统两电平升压电路，开关管电压应力低，可选择较低电压的开关管，开关特性好，损耗低；电感具有倍频特性，体积小，效率高。
图2的电路，当初次上电时，由于飞跨电容的电压为0，所有输入电压将会全加到开关管S2上面，S2会因为过压而损坏；个别应用场合为了将电源功率做大，一般会采用多路升压电路模块并联使用，挂到同一个高压BUS上面，当有其中一路已经上电，此时BUS母线上的电压等于输入电压，而此时还没有供电的升压电路，由于飞跨电容的初始电压为0，输入电压也是0，因此BUS电压将会全部加到二极管D2上面，导致二极管过压损坏。因此有待于改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种升压电路及启动控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种升压电路，包括电源、负载、电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1和电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、电源的另一端、电容C3和负载，所述二极管D2的阴极连接开关S3和二极管D5的阳极，开关S3的另一端连接电容C2、二极管D3的阴极和负载的另一端，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。
作为本发明的进一步方案：所述二极管D2的阴极还连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接二极管D4的阴极。
作为本发明的进一步方案：所述二极管D3为硅二极管。
作为本发明的进一步方案：所述开关S1为开关管，配备有开关管驱动模块。
作为本发明的进一步方案：所述开关S2为开关管，配备有开关管驱动模块。
作为本发明的进一步方案：所述开关S3为开关管，配备有开关管驱动模块。
作为本发明的进一步方案：所述电感L1、二极管D1、电容电容Cfly、二极管D4和电容C3组成一个放电回路，二极管D3、电容C2、电容C3组成一个放电回路。
一种升压电路启动控制方法，采用上述升压电路，如果初始上电时输入有电，母线电压没有电，此时，输入源一方面通过电感L1,二极管D1, 电容Cfly,二极管D4、电容C3形成放电回路，另一方面通过二极管D3、电容C2、电容C3形成放电回路，将电容Cfly电压充至与电容C2电压一样，此时闭合开关S3，电路没有开通损耗，之后进行负载工作模式。由上述可知，本设计通过增加一个bypass二极管，可有效的提高传统的三电平飞跨电容电路在个别模态下的整体效率；通过增加一个无开关损耗的开关以及两个二极，并搭配其独特的软启控制逻辑，可有效的解决输出接高压电源的电路应用，以及多模块并联使用共用一个高压直流母线的应用时传统的三电平飞跨电容的二极管管过压问题，可选用略大于一半母线电压的二极管，有效的降低了整体电路的成本。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过增加一个bypass二极管，可有效的提高传统的三电平飞跨电容电路在个别模态下的整体效率；通过增加一个无开关损耗的开关以及两个二极，并搭配其独特的软启控制逻辑，可有效的解决输出接高压电源的电路应用，以及多模块并联使用共用一个高压直流母线的应用时传统的三电平飞跨电容的二极管管过压问题，可选用略大于一半母线电压的二极管，有效的降低了整体电路的成本。
附图说明
图1为传统的两电平升压电路图。
图2为常用的三电平飞跨电容升压电路图。
图3为本发明的电路图。
图4为本发明第一种实施例的电路图。
图5为本发明第二种实施例的电路图。
图6为充电状态下的电路示意图。
图7为放电状态下的电路示意图。
具体实施方式
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做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。
请参阅图3，实施例1：本发明实施例中，一种升压电路，包括电源、负载、电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1和电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、电源的另一端、电容C3和负载，所述二极管D2的阴极连接开关S3和二极管D5的阳极，开关S3的另一端连接电容C2、二极管D3的阴极和负载的另一端，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。
如图3所示，相比较于传统的三电平飞跨电容，加入了D3,S3,D4,D5。
加入一个高压的硅二极管D3，当输入电压可以满足负载电压需求时，如图4所示，输入直接通过D3对C2,C3以及负载释放能量，此时比通过L1,D1,D2,S3对C2,C3以及负载充电的损耗要小，效率高。
如果初始上电时输入有电，母线电压没有电，此时，如图5所示，输入源一方面通过L1,D1, Cfly,D4,C3形成放电回路，另一方面通过D3,C2,C3形成放电回路，将Cfly电压充至与C2电压一样，此时可以S3承受的电压为0，直接闭合就可以了，理论上没有开通损耗，之后进行正常工作模式。
加入开关管S3,D5,当输出接高压电源，或多路模块并联使用时，如果C2,C3此时的电压达到最大值，输入又没有电压，此时飞跨电容Cfly的电压等于0，输入电压等于0，因此整个母线电压由S3与D2分压，理论上各承担一半的母线电压，因此D2可以选用略高于一半母线电压的开关管。
一种升压电路启动控制方法，采用权利要求1-7任一所述的升压电路，如果初始上电时输入有电，母线电压没有电，此时，输入源一方面通过电感L1,二极管D1, 电容Cfly,二极管D4、电容C3形成放电回路，另一方面通过二极管D3、电容C2、电容C3形成放电回路，将电容Cfly电压充至与电容C2电压一样，此时闭合开关S3，电路没有开通损耗，之后进行负载工作模式。
实施例2：在实施例1的基础上，考虑到电路的寄生参数可能会有差别，导致两者分压不一样，为了更好的保护S3，可以采用图4所示的电路，加入D6，这样就能确保D5两端承受的电压永远都不会高于母线电压的一半。当C2,C3有电压时，此时再将输入通电，如果输入电压高于或等于母线电压，将Cfly电容的电压充到跟半母线电压一样，直接闭合S3后，进行正常工作模式即可。如果此时输入电压小于母线电压的一半，那么Cfly电压等于0，如果小于母线电压但大于一半母线电压，此时Cfly电压为母线电压减去输入电压。在这种情况下，通过检测Cfly上的电压，启动控制***，如图6所示，首先闭合S1,S2给电感L1充电，之后断开S1,S2，如图7所示，电源通过L1,D1, Cfly,D4,C3形成放电回路，给Cfly充电，当Cfly充到半母线电压之后，电源也会通过L1,D1, D2,D5,C2,C3给母线充电，此时S3上的电压为0，直接闭合之后，电路进入正常工作模式，与传统的三电平飞跨电容基本工作模式一样。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种升压电路，包括电源、负载、电感L1、开关S1、二极管D1和二极管D2，所述电感L1的一端连接电容C1和电源，电感L1的另一端连接开关S1和二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容Cfly和二极管D2的阳极，开关S1的另一端连接开关S2和电容Cfly的另一端，电容C1的另一端连接开关S2的另一端、电源的另一端、电容C3和负载，其特征在于，所述二极管D2的阴极连接开关S3和二极管D5的阳极，开关S3的另一端连接电容C2、二极管D3的阴极和负载的另一端，电容C2的另一端连接电容C3的另一端和二极管D4的阴极，二极管D4的阳极连接开关S1和开关S2。
2.根据权利要求1所述的一种升压电路，其特征在于，所述二极管D2的阴极还连接二极管D6的阴极，二极管D6的阳极连接二极管D4的阴极。
3.根据权利要求1或2所述的一种升压电路，其特征在于，所述二极管D3为硅二极管。
4.根据权利要求3所述的一种升压电路，其特征在于，所述开关S1为开关管，配备有开关管驱动模块。
5.根据权利要求3所述的一种升压电路，其特征在于，所述开关S2为开关管，配备有开关管驱动模块。
6.根据权利要求3所述的一种升压电路，其特征在于，所述开关S3为开关管，配备有开关管驱动模块。
7.根据权利要求3所述的一种升压电路，其特征在于，所述电感L1、二极管D1、电容电容Cfly、二极管D4和电容C3组成一个放电回路，二极管D3、电容C2、电容C3组成一个放电回路。
8.一种升压电路启动控制方法，其特征在于，采用权利要求2所述的升压电路，如果初始上电时输入有电，母线电压没有电，此时，输入源一方面通过电感L1,二极管D1, 电容Cfly,二极管D4、电容C3形成放电回路，另一方面通过二极管D3、电容C2、电容C3形成放电回路，将电容Cfly电压充至与电容C2电压一样，此时闭合开关S3，电路没有开通损耗，之后进行负载工作模式。
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