CN202206310U - 一种四开关Buck-Boost变换器 - Google Patents

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李守峰
***
李�诚
刘晓刚
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朱配清
赵学荟
孙瑶瑶
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Abstract

本实用新型公开了一种四开关Buck-Boost变换器，包括金氧半场效晶体管V1、V2、V3、V4，电感器L1和电容器C1。L1的一端分别与V1的源极和V2的漏极相连；L1的另一端分别与V 3的漏极和V4的漏极相连；C1的一端与V4的源极相连；V2和V3的源极以及C1的另一端均与地相连，V1、V2、V3、V4的栅极均接有PWM驱动信号，其中，V1的漏极为所述变换器的输入端VIN，V4的源极为所述变换器的输出端VO。采用本实用新型作为导航***输入稳压变换器时，不仅提高了变换器的转换效率，而且同时降低了变换器的热辐射。

Description

一种四开关Buck-Boost变换器
技术领域
本实用新型涉及一种四开关Buck-Boost变换器。
背景技术
近年来，捷联惯性导航***在发展方向上明确了高精度、小型化的发展思路，但是在小型化的同时，由于***内各发热组件的散热空间有限、散热面积减小，影响到散热效果，从而***内的温升比较剧烈。实测表明，小型化惯导***在20min内温度可由20℃升温到90℃，温度的剧烈变化，影响到各惯性器件的精度，进而影响到小型化***高精度的实现。为了克服这种矛盾，除了进一步优化热设计，采用温度补偿等措施之外，降低各发热组件的自身损耗，减小各发热组件的热辐射也是研究的一个方向。
目前小型化捷联惯性导航***输入稳压变换器采用的拓扑结构为隔离式、肖特基二极管整流结构，由于变压器及开关二极管的损耗较大，使得变换器的转换效率只有75％左右，其是***的主要发热源，不能满足小型化***高精度的要求。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种四开关Buck-Boost变换器。采用本实用新型作为导航***输入稳压变换器时，不仅提高了变换器的转换效率，而且同时降低了变换器的热辐射。
本实用新型的技术解决方案是：
一种四开关Buck-Boost变换器，包括：金氧半场效晶体管V1、V2、V3、V4，电感器L1和电容器C1，
L1的一端分别与V1的源极和V2的漏极相连；L1的另一端分别与V3的漏极和V4的漏极相连；C1的一端与V4的源极相连；V2和V3的源极以及C1的另一端均与地相连，V1、V2、V3、V4的栅极均接有PWM驱动信号，其中，V1的漏极为所述变换器的输入端VIN，V4的源极为所述变换器的输出端VO。
在PWM信号的驱动下，所述V1、V3与所述V2、V4互补导通。
本实用新型与现有技术相比具有如下优点：
(1)本实用新型采用Buck和Boost两种基本拓扑级联演变为一种四开关Buck-Boost变换器，与现有技术相比，实现了此变换器的拓扑结构的非隔离。
(2)本实用新型所述的变换器仅采用金氧半场效晶体管V1、V2、V3、V4，电感器L1和电容器C1组成，与现有技术相比结构更为简单，更加捷联惯性导航***在发展方向上明确了高精度、小型化的发展思路。
(3)在结构设计上，由于MOSFET的导通电阻很小，只有毫欧级，因此整流管上的损耗很小。并且，由于输入端VIN和输出端VO同极性、共地；V1、V3和V2、V4分别互补并同步导通的同步整流技术，也使得应用该拓扑结构的变换器具有较高的转换效率，转换效率可以达到90％左右，比原来应用肖特基二极管整流的变换器提高了15个百分点。
附图说明
图1为本实用新型示意图。
具体实施方式
下面就结合附图对本实用新型做进一步介绍。
如图1所示，本实用新型所述的四开关Buck-Boost变换器包括：金氧半场效晶体管MOSFET V1、V2、V3、V4、电感器L1、电容器C1。
进一步如图1，V1、V2、V3、V4及L1和C1的连接关系为：
L1的两端分别连接V1的源极和V4的漏极相连。其中，V1的漏极为本变换器的输入端VIN，用于接收直流母线电压的输入；V4的源极为本变换器的输出端VO，输出与直流母线电压同极性的直流电压。V2的漏极和V3的漏极分别与V1的源极和V4的漏极相连，V2的源极、V3的源极均与地相连。互补的PWM驱动信号分别与V1、V2、V3、V4的栅极相连。
C1的两端分别与V4的源极和地相连，从而并联于本变换器的输出端。
上述变换器结构中，V1、V3组成同步整流管，V2、V4构成同步整流管。输入端V1的漏极与捷联惯性导航***的正电压输出端相接。在PWM驱动信号的作用下，V1、V3与V2、V4互补导通，即在PWM信号为高电平时，V1与V3同时开通，V2与V4关闭；在PWM信号为低电平时，V2与V4同时开通，V1与V3关闭。
电感L1负责进行能量的转换。在V1、V3导通时，电感电流线性增加，电能以磁能形式储存在电感线圈中；在V2、V4导通时，电感线圈中的磁能，转换成电能释放出来。
输入电压不同，V1、V3的开通、关断时间也不同，通过改变V1、V3、V2、V4驱动PWM信号占空比，即可改变V1、V3、V2、V4开通、关断时间，即改变电感线圈中不同输入电压下的储能、放能时间，从而保证输出电压的稳定，电容器C1起到对输出电压进行平滑的作用。
四开关Buck-Boost变换器与传统的Buck-Boost变换器有着相同的输入输出关系，为其中，D为PWM波的占空比。
在具体实现时，V1、V2、V3、V4采用Infineon公司的开关管IPB12CN10NG，C1根据输出电压及变换器的工作频率决定；L1根据流过其的平均电流决定。
本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种四开关Buck-Boost变换器，其特征在于包括：金氧半场效晶体管V1、V2、V3、V4，电感器L1和电容器C1，
L1的一端分别与V1的源极和V2的漏极相连；L1的另一端分别与V 3的漏极和V4的漏极相连；C1的一端与V4的源极相连；V2和V3的源极以及C1的另一端均与地相连，V1、V2、V3、V4的栅极均接有PWM驱动信号，其中，V1的漏极为所述变换器的输入端VIN，V4的源极为所述变换器的输出端VO。
2.根据权利要求1所述的一种四开关Buck-Boost变换器，其特征在于：在PWM信号的驱动下，所述V1、V3与所述V2、V4互补导通。
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