專利名稱：一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在發(fā)展方向上明確了高精度、小型化的發(fā)展思路，但是在小型化的同時(shí)，由于系統(tǒng)內(nèi)各發(fā)熱組件的散熱空間有限、散熱面積減小，影響到散熱效果，從而系統(tǒng)內(nèi)的溫升比較劇烈。實(shí)測(cè)表明，小型化慣導(dǎo)系統(tǒng)在20min內(nèi)溫度可由20°C升溫到90°C，溫度的劇烈變化，影響到各慣性器件的精度，進(jìn)而影響到小型化系統(tǒng)高精度的實(shí)現(xiàn)。為了克服這種矛盾，除了進(jìn)一步優(yōu)化熱設(shè)計(jì)，采用溫度補(bǔ)償?shù)却胧┲?，降低各發(fā)熱組件的自身?yè)p耗，減小各發(fā)熱組件的熱輻射也是研究的一個(gè)方向。目前小型化捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸入穩(wěn)壓變換器采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為隔離式、肖特基二極管整流結(jié)構(gòu)，由于變壓器及開(kāi)關(guān)二極管的損耗較大，使得變換器的轉(zhuǎn)換效率只有75% 左右，其是系統(tǒng)的主要發(fā)熱源，不能滿足小型化系統(tǒng)高精度的要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種四開(kāi)關(guān) Buck-Boost變換器。采用本實(shí)用新型作為導(dǎo)航系統(tǒng)輸入穩(wěn)壓變換器時(shí)，不僅提高了變換器的轉(zhuǎn)換效率，而且同時(shí)降低了變換器的熱輻射。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器，包括金氧半場(chǎng)效晶體管VI、V2、V3、V4，電感器 Ll和電容器Cl，Ll的一端分別與Vl的源極和V2的漏極相連；Ll的另一端分別與V3的漏極和V4 的漏極相連；Cl的一端與V4的源極相連；V2和V3的源極以及Cl的另一端均與地相連，VI、 V2.V3.V4的柵極均接有PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，Vl的漏極為所述變換器的輸入端VIN，V4的源極為所述變換器的輸出端V0。在PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，所述VI、V3與所述V2、V4互補(bǔ)導(dǎo)通。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型采用Buck和Boost兩種基本拓?fù)浼?jí)聯(lián)演變?yōu)橐环N四開(kāi)關(guān) Buck-Boost變換器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了此變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的非隔離。(2)本實(shí)用新型所述的變換器僅采用金氧半場(chǎng)效晶體管VI、V2、V3、V4，電感器Ll 和電容器Cl組成，與現(xiàn)有技術(shù)相比結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，更加捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在發(fā)展方向上明確了高精度、小型化的發(fā)展思路。(3)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，由于MOSFET的導(dǎo)通電阻很小，只有毫歐級(jí)，因此整流管上的損耗很小。并且，由于輸入端VIN和輸出端VO同極性、共地；V1、V3和V2、V4分別互補(bǔ)并同步導(dǎo)通的同步整流技術(shù)，也使得應(yīng)用該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器具有較高的轉(zhuǎn)換效率，轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到90%左右，比原來(lái)應(yīng)用肖特基二極管整流的變換器提高了 15個(gè)百分點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型示意圖。
具體實(shí)施方式
下面就結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步介紹。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器包括金氧半場(chǎng)效晶體管 MOSFET V1、V2、V3、V4、電感器 Li、電容器 Cl。進(jìn)一步如圖1，V1、V2、V3、V4及Ll和Cl的連接關(guān)系為L(zhǎng)l的兩端分別連接Vl的源極和V4的漏極相連。其中，Vl的漏極為本變換器的輸入端VIN，用于接收直流母線電壓的輸入；V4的源極為本變換器的輸出端V0，輸出與直流母線電壓同極性的直流電壓。V2的漏極和V3的漏極分別與Vl的源極和V4的漏極相連，V2 的源極、V3的源極均與地相連?；パa(bǔ)的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別與V1、V2、V3、V4的柵極相連。Cl的兩端分別與V4的源極和地相連，從而并聯(lián)于本變換器的輸出端。上述變換器結(jié)構(gòu)中，VI、V3組成同步整流管，V2、V4構(gòu)成同步整流管。輸入端Vl 的漏極與捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的正電壓輸出端相接。在PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下，V1、V3與V2、 V4互補(bǔ)導(dǎo)通，即在PWM信號(hào)為高電平時(shí)，Vl與V3同時(shí)開(kāi)通，V2與V4關(guān)閉；在PWM信號(hào)為低電平時(shí)，V2與V4同時(shí)開(kāi)通，Vl與V3關(guān)閉。電感Ll負(fù)責(zé)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換。在VI、V3導(dǎo)通時(shí)，電感電流線性增力卩，電能以磁能形式儲(chǔ)存在電感線圈中；在V2、V4導(dǎo)通時(shí)，電感線圈中的磁能，轉(zhuǎn)換成電能釋放出來(lái)。輸入電壓不同，VI、V3的開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間也不同，通過(guò)改變V1、V3、V2、V4驅(qū)動(dòng)PWM 信號(hào)占空比，即可改變V1、V3、V2、V4開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間，即改變電感線圈中不同輸入電壓下的儲(chǔ)能、放能時(shí)間，從而保證輸出電壓的穩(wěn)定，電容器Cl起到對(duì)輸出電壓進(jìn)行平滑的作用。四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器與傳統(tǒng)的Buck-Boost變換器有著相同的輸入輸出關(guān)
系，為VO = ^VIN，其中，D為PWM波的占空比。 1 — L)在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，V1、V2、V3、V4采用hfineon公司的開(kāi)關(guān)管IPB12CN10NG，Cl根據(jù)輸出電壓及變換器的工作頻率決定；Ll根據(jù)流過(guò)其的平均電流決定。本實(shí)用新型未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求1.一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器，其特征在于包括金氧半場(chǎng)效晶體管V1、V2、V3、V4， 電感器Ll和電容器Cl，Ll的一端分別與Vl的源極和V2的漏極相連；Ll的另一端分別與V 3的漏極和V4的漏極相連；Cl的一端與V4的源極相連；V2和V3的源極以及Cl的另一端均與地相連，VI、 V2.V3.V4的柵極均接有PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，Vl的漏極為所述變換器的輸入端VIN，V4的源極為所述變換器的輸出端V0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器，其特征在于在PWM信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，所述VI、V3與所述V2、V4互補(bǔ)導(dǎo)通。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種四開(kāi)關(guān)Buck-Boost變換器，包括金氧半場(chǎng)效晶體管V1、V2、V3、V4，電感器L1和電容器C1。L1的一端分別與V1的源極和V2的漏極相連；L1的另一端分別與V 3的漏極和V4的漏極相連；C1的一端與V4的源極相連；V2和V3的源極以及C1的另一端均與地相連，V1、V2、V3、V4的柵極均接有PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其中，V1的漏極為所述變換器的輸入端VIN，V4的源極為所述變換器的輸出端VO。采用本實(shí)用新型作為導(dǎo)航系統(tǒng)輸入穩(wěn)壓變換器時(shí)，不僅提高了變換器的轉(zhuǎn)換效率，而且同時(shí)降低了變換器的熱輻射。
文檔編號(hào)H02M3/158GK202206310SQ20112035667
公開(kāi)日2012年4月25日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者馮丹, 劉建華, 劉曉剛, 孫瑤瑤, 朱配清, 李侃, 李守峰, 李 誠(chéng), 趙學(xué)薈 申請(qǐng)人:航天科工慣性技術(shù)有限公司