[发明专利]一种消除Buck-boost型电源模块临界点纹波超标的方法及电路

说明书

本发明公开了一种消除Buck‑boost型电源模块临界点纹波超标的方法及电路，属于开关电源技术领域，其方法是当Buck‑boost型非隔离DC/DC电源模块的供电电压降低至接近或等于临界点时，通过降低Buck‑boost型非隔离DC/DC电源模块的供电电压，使其彻底转换为boost升压工作模式，避开产生纹波超标的临界点，电路是通过电压比较电路以及门电路进行比较运算，进而驱动继电器吸合或断开，控制降压电路是否串入供电线路中，从而避开Buck‑boost型非隔离DC/DC电源模块的临界点。本发明电路由分立器件组成，结构简单、成本低。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，具体涉及一种消除Buck-boost型非隔离DC/DC电源模块在临界点纹波超标的方法及电路。

背景技术

使用Buck-boost型非隔离DC/DC电源模块供电时，当供电电池电压由较高电压降低到和输出电压非常接近或相等时，即降低到临界点时，临界点是一个范围，一般在输出电压Vout±0.5V，由于模块在buck和boost两种模式切换，会产生比平时大几倍的纹波，比如目前常用的NQ60W60HGC40NRF-G非隔离Buck-boost电源模块，平时正常纹波250KHZ，200mVp-p，以内，但是在输入电压降低到临界点24.6V±0.5V时(此时输出电压Vout是25V)，纹波已经超过500mVp-p，严重超标，这是Buck-boost型非隔离DC/DC电源模块存在的一个Bug(缺陷)，是Buck-boost拓扑形式决定的，这个缺陷目前无法根除。

图1是Buck-boost型非隔离DC/DC电源模块拓扑图，按以下参数进行说明：

电池供电电压范围21V～32V，Buck-boost型非隔离DC/DC电源模块输入电压范围是9V～60V，输出电压(Vout)调整为25V。

正常工作时电池供电电压由32V逐渐下降，当电池输出电压Vin高于DC/DC非隔离Buck-boost电源模块输出电压Vout时，DC/DC模块工作在Buck降压拓扑模式，输出侧SW2上MOS管直通，下MOS管关断，输入侧SW1的上、下MOS管交替导通，通过调整占空比调节输出电压Vout。

当电池的输出电压低于Buck-boost非隔离DC/DC电源模块输出电压Vout时，DC/DC模块工作在Boost升压拓扑模式，输入侧SW1上MOS管直通，下MOS管关闭，通过调节输出侧SW2上、下MOS管占空比来调整输出电压Vout。

当电池输出电压Vin和Buck-boost非隔离DC/DC电源模块输入电压接近或相等时，模块进入buck、boost轮换模式(参见图2)，即：

在t0～t1，t2～t3期间，模块进入续流模式，输入侧SW1和输出侧SW2的上MOS管同时开通，另外2个MOS管关闭；

在t1～t2期间，模块进入充电模式，输入侧SW1的上MOS管和输出侧SW2的下MOS管同时开通，另外2个MOS管同时关闭，电感L1电压和输入电压Vin相等；

在t3～t4期间，模块进入放电模式，输入侧SW1下MOS管和输出侧SW2上MOS管同时开通，另2个MOS管同时关闭，电感L1电压和输出电压Vout相等；

由以上示例可以看出，当输入电压与输出电压非常接近或相等时，虽然Buck-boost非隔离DC/DC电源模块内部管理芯片也设置了采样回差，但芯片采样总是存在一定误差导致电源判断Buck-boost模式失误，出现纹波超标，这是Buck-boost拓扑模式决定的，目前无法克服，纹波将严重影响后面设备正常运转。

目前，工程师们采取的解决方法如下：