[发明专利]一种双极性升降压直流变换器

说明书

本发明公开了一种双极性升降压直流变换器，包括共地连接设置的正极升降压模块和负极升降压模块，所述正极升降压模块包括依次连接在电源输入端与地之间的正极开关电源单元、正极滤波单元以及正极负载电阻R1；所述负极升降压模块包括依次连接在电源输入端与地之间的负极开关电源单元、负极滤波单元以及负极负载电阻R2。本发明具有转换效率较高，电压纹波小，稳定性及可靠性较好，易于实现小型化和轻量化等优点。

技术领域

本发明涉及采用开关方式的直流电压变换器技术领域，特别的涉及一种双极性升降压直流变换器。

背景技术

随着信息化的大规模普及和电子设备的快速发展，对电源的性能要求越来越高，对其功率密度和转换效率的要求也越来越高；电力电子器件的高频化是发展的必然趋势，高频化使得装置的功率密度更高，实现装置的小型化、轻量化。提高变换装置的频率对提高工作效率和节能环保有着深远意义。高频化也使得电力电子技术深入到更多的领域。但过高的频率会产生较大的开关损耗和开关噪声，同时会对前级控制信号产生电路带来严重的电磁干扰。在电能的转换中电压和频率会有所波动，使得转换的效率不尽如人意，随着产品对频率的要求越来越高，传统的技术利用肖特基二极管和IGBT做电能变换已不能满足性能要求，主流采用的频率为600KHZ以下，其频率还有很大的发展空间。

氮化镓器件化学稳定性好，耐高温，散热性好，适合在大功率下工作，氮化镓材料的研究与应用是当今半导体领域的热点，其频率和功率特性远超硅、碳化硅、及其他所有半导体器件，氮化镓芯片体积小，集成度高，可以大大提高转换效率，应用于电力电子技术中的众多领域，如开关电源、逆变器、整流器、变频器等。相比于普通开关器件MOSFET来说，氮化镓体现出来的低通态电阻、无反向二极管、高频性等优势推动了电力电子行业高频化的发展，但不同于常规MOSFET来说，氮化镓需要正负压驱动电路，目前的正负压驱动电路存在体积大、可靠性低等问题，这与电力电子设备高频化后带来的高功率密度是背道而驰的，因此，如何提供转换效率较高，电压纹波小，稳定性及可靠性较好，易于实现小型化和轻量化的正负压驱动电路成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种转换效率较高，电压纹波小，稳定性及可靠性较好，易于实现小型化和轻量化的双极性升降压直流变换器。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种双极性升降压直流变换器，其特征在于，包括共地连接设置的正极升降压模块和负极升降压模块，所述正极升降压模块包括依次连接在电源输入端与地之间的正极开关电源单元、正极滤波单元以及正极负载电阻R1；所述正极开关电源单元包括开关管Q1，所述开关管Q1的D极连接至电源输入端，S极与地之间连接有并联设置的电感L1和电容C1，所述电容C1上串联有开关管Q2，所述开关管Q2的D极与所述电容C1相连，S极与地相连；所述正极滤波单元包括与所述正极负载电阻R1串联设置的电感L2，以及与所述正极负载电阻R1并联设置的电容C2，所述电感L2的另一端连接至所述开关管Q2的D极；

所述负极升降压模块包括依次连接在电源输入端与地之间的负极开关电源单元、负极滤波单元以及负极负载电阻R2；所述负极开关电源单元包括连接在电源输入端上的电感L4，所述电感L4与地之间连接有并联设置的开关管Q3和电容C4，所述开关管Q3的D极连接至所述电感L4，S极接地；所述电容C4上串联有开关管Q4，所述开关管Q4的D极接地，S极连接至所述电容C4；所述负极滤波单元包括与所述负极负载电阻R2串联设置的电感L3，所述电感L3的另一端连接至所述开关管Q4的S极；所述负极滤波单元还包括与所述负极负载电阻R2并联设置的电容C3。