[发明专利]高效率升降压整流器拓扑及其控制方法

权利要求书

1.一种高效率升降压整流器拓扑，包括输入电源、第一单向导通电路、第二单向导通电路、双向电流导通结构、储能电路、第一输出端和第二输出端，所述储能电路一端与所述第一输出端相连接，所述储能电路另一端与所述第二输出端相连接，其特征在于，

所述高效率升降压整流器拓扑还包括续流电路、第二开关电路和第七单向导通电路；

所述第一单向导通电路的正向端、所述第二单向导通电路的负向端与所述输入电源的正极端相连接；

所述双向电流导通结构包括第一端、第二端和第三端，所述双向电流导通结构的第一端与所述输入电源的负极端相连，所述双向电流导通结构的第二端与所述第一单向导通电路的负向端相连接，所述双向电流导通结构的第三端与所述第二单向导通电路的正向端、以及与所述储能电路与所述第二输出端的连接端相连接；

所述续流电路的一端连接在所述第一单向导通电路与所述双向电流导通结构的连接端上，所述续流电路的另一端与所述第二开关电路的一端相连接；所述第二开关电路的另一端连接在第二单向导通电路与所述双向电流导通结构的连接端上；

所述第七单向导通电路的正向端连接在所述续流电路和所述第二开关电路的连接端上，所述第七单向导通电路的负向端连接在所述储能电路与所述第一输出端的连接端上；

所述双向电流导通结构包括第三单向导通电路、第四单向导通电路、第五单向导通电路、第六单向导通电路和第一开关电路；

所述第三单向导通电路的正向端、所述第四单向导通电路的负向端与所述输入电源的负极端相连接，所述第三单向导通电路的负向端与所述第五单向导通电路的负向端相连接，所述第四单向导通电路的正向端与所述第六单向导通电路的正向端相连接；

所述第五单向导通电路的正向端与所述第二单向导通电路的正向端相连接，所述第六单向导通电路的负向端与所述第一单向导通电路的负向端相连接；

所述第一开关电路的一端连接在所述第三单向导通电路和所述第五单向导通电路的连接端上，所述第一开关电路的另一端连接在所述第四单向导通电路和所述第六单向导通电路的连接端上。

2.如权利要求1所述的高效率升降压整流器拓扑，其特征在于，

所述第一开关管电路至少包括一个第一控制开关管，所述第一控制开关管的第一端连接在所述第三单向导通电路和所述第五单向导通电路的连接端上，所述第一控制开关管的第二端连接在所述第四单向导通电路和所述第六单向导通电路的连接端上，所述第一控制开关管的第三端作为控制端接收外部的控制信号，用于控制所述第一开关管导通或者关断。

3.如权利要求1或者2所述的高效率升降压整流器拓扑，其特征在于，

所述第二开关管电路至少包括一个第二控制开关管，所述第二控制开关管的第一端与所述续流电路相连接，所述第二控制开关管的第二端连接在所述双向电流导通结构与所述第二输出端的连接端上，所述第二控制开关管的第三端作为控制端接收外部的控制信号，用于控制所述第二开关管导通或者关断。

4.如权利要求1所述的高效率升降压整流器拓扑，其特征在于，所述储能电路至少包括一个储能电容，所述储能电容用于所述第一开关电路和所述第二开关电路均导通或者均关断时进行放电，在所述第一开关电路导通、所述第二开关电路关断时进行充电，以保证所述第一输出端和所述第二输出端之间的输出电压恒定。

5.如权利要求1或者2所述的高效率升降压整流器拓扑，其特征在于，

所述第一单向导通电路至少包括一个第一二极管；和/或

所述第二单向导通电路至少包括一个第二二极管；和/或

所述第三单向导通电路至少包括一个第三二极管；和/或

所述第四单向导通电路至少包括一个第四二极管；和/或

所述第五单向导通电路至少包括一个第五二极管；和/或

所述第六单向导通电路至少包括一个第六二极管；和/或

所述第七单向导通电路至少包括一个第七二极管。

6.如权利要求1或者2所述的高效率升降压整流器拓扑，其特征在于，所述续流电路至少包括一个电感。

7.一种如权利要求1所述的高效率升降压整流器拓扑的控制方法，其特征在于，包括：

(1)当输出电压设定值大于输入电压最大值时：

输入电压始终小于输出电压，相应的，电路一直处于Boost模式；

(1-1)输入电源输入正半周的正弦电压时，

工作模态一，第一开关电路导通，且第二开关电路导通；输入电源、第一单向导通电路、续流回路、第二开关电路、第五单向导通电路、第一开关电路、第四单向导通电路构成回路，输入电源为续流回路充电储能，储能电路为连接在第一输出端和第二输出端之间的输出负载进行供电；

工作模态二，第一开关电路导通，第二开关电路关断；输入电源和续流电路同时为输出负载供电；

(1-2)输入电源输入负半周的正弦电压时，

工作模态三，第一开关电路导通，且第二开关电路导通，输入电源、第三单向导通电路、第一开关电路、第六单向导通电路、续流回路、第二开关电路、第二单向导通电路构成回路，输入电源为续流回路充电储能，储能电路为输出负载进行供电；

工作模态四，第一开关电路导通，第二开关电路关断；输入电源和续流电路同时为输出负载供电；最终实现一级变化升压；

(2)当输出电压设定值小于输入电压最大值时：

(2-1)输入电源输入正半周的正弦电压时，

第一工作模态，此时输入电压小于输出电压，第一开关电路导通，且第二开关电路导通，电路处于Boost模式；输入电源、第一单向导通电路、续流电路、第二开关电路、第五单向导通电路、第一开关电路和第四单向导通电路构成回路，输入电源为续流电路充电储能，储能电路为连接在第一输出端和第二输出端之间的输出负载供电；

第二工作模态，此时输入电压小于输出电压，第一开关电路导通，第二开关电路关断，电路仍处于Boost模式；输入电源、第一单向导通电路、续流电路、第七单向导通电路、输出负载、第五单向导通电路、第一开关电路和第四单向导通电路构成回路，输入电源和续流电路同时为负载供电；

第三工作模态，此时输入电压大于输出电压，第一开关电路导通，第二开关电路关断，电路处于Buck模式；输入电源、第一单向导通电路、续流电路、第七单向导通电路、输出负载、第五单向导通电路、第一开关电路和第四单向导通电路构成回路；

第四工作模态，此时输入电压大于输出电压，第一开关电路关断，且第二开关电路关断，电路仍处于Buck模式；第一单向导通电路、第二单向导通电路、续流电路、第七单向导通电路、储能电路、输出负载构成电流续流回路；

(2-2)输入电源输入负半周的正弦电压时，

上述(2-1)中第一、二、三工作模态中第二单向导通电路、第三单向导通电路、第六单向导通电路代替第一单向导通电路、第四单向导通电路、第五单向导通电路导通，其余工作模态一致，最终实现一级变换降压。