本實用新型涉及光伏發(fā)電系統(tǒng)中太陽能控制器對電池充電裝置的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種BUCK變換器電路。

背景技術(shù)：

目前，在光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能控制器對電池充電的裝置中，BUCK變換器電路作為一種最基本的DC-DC拓撲廣泛用于各種電源產(chǎn)品中，隨著電源技術(shù)的發(fā)展進步，高效率和高功率密度的變換器已成一種趨勢，特別是在體積小的場合，功率密度要求就更高，即要求變換器的轉(zhuǎn)換效率更高，而提高變換器的轉(zhuǎn)換效率是近年來電力電子領(lǐng)域的研究熱點,也是電源技術(shù)的必然趨勢。

圖1為傳統(tǒng)的BUCK變換器電路的電路結(jié)構(gòu)，如圖1所示，其由輸入電源V1 ，輸入電容C1 ，輸入開關(guān)管 Q1、續(xù)流管D1、電感L1、輸出電容 C2，負載R1組成。電路中，輸入開關(guān)管Q1為MOSFET，由于MOSFET內(nèi)部結(jié)電容的存在，當Q1導(dǎo)通時它的VDS電壓為輸入電壓，導(dǎo)通后結(jié)電容被短路，能量消耗在Q1中，引起能量消耗。而且這種能量消耗會隨著開關(guān)頻率的增加而增加。由于這個原因的存在，電源的開關(guān)頻率被限制，且轉(zhuǎn)換效率低。因為開關(guān)頻率直接影響電感與電容的大小，較低的開關(guān)頻率使電感電容的設(shè)計值增大，從而需要大體積的電感與電容。另外，由于Q1導(dǎo)通瞬間di/dt非常高，這將導(dǎo)致電源的電磁干擾非常嚴重。因此，傳統(tǒng)的BUCK變換器具有轉(zhuǎn)換效率低、功率密度小、體積大、且電磁干擾嚴重等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供了一種通過加入緩沖電路來提升效率的BUCK變換器電路。

實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種BUCK變換器電路，包括電源V1、輸入電容C4、輸出電容C3、負載RL、開關(guān)管Q1、續(xù)流二極管D3、輸出濾波電感L2、諧振電感L1、諧振電容C1、諧振電容C2、輔助二極管D1和輔助二極管D2，所述輸入電容C4與電源V1相并聯(lián)，所述電源V1的正極與開關(guān)管Q1漏極相連，所述開關(guān)管Q1的源極通過輸出濾波電感L2與負載RL的一端相連，所述負載RL的另一端和電源V1的負極均接地，所述輸出電容C3并聯(lián)于負載RL的兩端；所述續(xù)流二極管D3、諧振電感L1、諧振電容C1、諧振電容C2、輔助二極管D1和輔助二極管D2組成緩沖電路，所述開關(guān)管Q1的源極還分別與輔助二極管D1的陰極、諧振電感L1一端相連，所述輔助二極管D1和輔助二極管D2相串聯(lián)，所述諧振電感L1另一端和續(xù)流二極管D3的陰極相連，且輔助二極管D2的陽極和續(xù)流二極管D3的陽極均接地，所述諧振電容C1一端與開關(guān)管Q1的漏極相連，諧振電容C1的另一端與輔助二極管D1的陽極相連，所述諧振電容C2一端與輔助二極管D1的陽極相連，諧振電容C2的另一端與續(xù)流二極管D3的陰極相連。

作為本實用新型的進一步優(yōu)選方案，所述開關(guān)管Q1為MOS管。

本實用新型的BUCK變換器電路可以達到如下有益效果：

1 ）解決了傳統(tǒng)BUCK降壓電源中開關(guān)管的開關(guān)損耗問題；

2 ）解決了傳統(tǒng)BUCK降壓電源中開關(guān)管的電流、電壓開啟瞬間的應(yīng)力問題；

3）解決了傳統(tǒng)BUCK降壓電源中電磁干擾嚴重的問題；

4）解決了傳統(tǒng)BUCK降壓電源因開關(guān)頻率低導(dǎo)致電路中電感、電容體積龐大的問題；

5 ）解決了傳統(tǒng)BUCK降壓電源轉(zhuǎn)換效率因現(xiàn)有電路結(jié)構(gòu)而無法提升大問題。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。

圖1為傳統(tǒng)的BUCK變換器電路的電路結(jié)構(gòu)；

圖2為本實用新型BUCK變換器電路提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實用新型目的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本實用新型做進一步描述。較佳實施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等用語，僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。

圖2為本實用新型BUCK變換器電路提供的一實例的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，BUCK變換器電路包括電源V1、輸入電容C4、輸出電容C3、負載RL、開關(guān)管Q1、續(xù)流二極管D3、輸出濾波電感L2、諧振電感L1、諧振電容C1、諧振電容C2、輔助二極管D1和輔助二極管D2，所述輸入電容C4與電源V1相并聯(lián)，所述電源V1的正極與開關(guān)管Q1漏極相連，所述開關(guān)管Q1的源極通過輸出濾波電感L2與負載RL的一端相連，所述負載RL的另一端和電源V1的負極均接地，所述輸出電容C3并聯(lián)于負載RL的兩端；所述續(xù)流二極管D3、諧振電感L1、諧振電容C1、諧振電容C2、輔助二極管D1和輔助二極管D2組成緩沖電路，所述開關(guān)管Q1的源極還分別與輔助二極管D1的陰極、諧振電感L1一端相連，所述輔助二極管D1和輔助二極管D2相串聯(lián)，所述諧振電感L1另一端和續(xù)流二極管D3的陰極相連，且輔助二極管D2的陽極和續(xù)流二極管D3的陽極均接地，所述諧振電容C1一端與開關(guān)管Q1的漏極相連，諧振電容C1的另一端與輔助二極管D1的陽極相連，所述諧振電容C2一端與輔助二極管D1的陽極相連，諧振電容C2的另一端與續(xù)流二極管D3的陰極相連。

為了讓本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解并實現(xiàn)本實用新型的技術(shù)方案，下面簡述本實施例的實現(xiàn)原理。

本實用新型的創(chuàng)造核心在于，在傳統(tǒng)的BUCK變換器電路的拓撲結(jié)構(gòu)上增加了，由續(xù)流二極管D3、諧振電感L1、諧振電容C1、諧振電容C2、輔助二極管D1和輔助二極管D2組成的緩沖電路。

以下為電源處于穩(wěn)態(tài)時的工作過程： 輸入為Vin，輸出為Vout，參考如圖2所示：

1，起始時刻：設(shè)開關(guān)管Q1在零電壓開啟，Q1導(dǎo)通，由于L2的存在極大地抑制了D3的反向恢復(fù)，使其電流緩慢線性上升，從而開關(guān)管Q1的電流線性上升，獲得ZCS開通條件,降低了開通時開關(guān)損耗；

2，當D3反向恢復(fù)結(jié)束后，諧振電容C1，諧振電容C2和諧振電感L1通過開關(guān)管Q1，輔助二極管D2構(gòu)成諧振回路開始諧振，此時諧振電容C1放電，諧振電容C2充電，當C1 上的電壓UC1降到零時，為電壓創(chuàng)造了ZVS關(guān)斷條件。

3，當UC1=0時，輔助二極管D1導(dǎo)通，輸出濾波電感L2和諧振電容C2通過由輔助二極管D1，輔助二極管D2構(gòu)成的回路發(fā)生諧振，諧振電感L1的能量轉(zhuǎn)移至諧振電容C2 ，當諧振電感L1上電流iL1 =0時，該諧振過程結(jié)束，緩沖電路停止工作，電路進入正常的脈寬調(diào)制開通過程。

4，開關(guān)管Q1關(guān)斷，由于存在諧振電容C1 ，開關(guān)管Q1的漏源極電壓Uds=UC1 ，Uds上升緩慢，獲得了ZVS關(guān)斷，降低了關(guān)斷時的開關(guān)損耗。

5，當UC1達到一定值，輔助二極管D2導(dǎo)通，諧振電容C2和諧振電感L1諧振放電，使電感電流繼續(xù)增大，同時諧振電容C1繼續(xù)充電，并且在此階段UC1上升到Uin ，從而能保證,開關(guān)管Q1在下一開關(guān)周期實現(xiàn)ZCS開通以減小開關(guān)損耗。

6，當UC1=Uin 時，輔助二極管D1導(dǎo)通，諧振電容C2和諧振電感L1繼續(xù)諧振，當iL1增加到I0時，UC2開始線性下降，當UC2=0時，輔助二極管D2截止，續(xù)流二極管D3導(dǎo)通， 緩沖電路停止工作，電路進入正常脈寬調(diào)制關(guān)斷階段，直到Q1下一次開通。

本實施例通過加入了上述緩沖電路，提升了BUCK變換器的效率，在保持原BUCK拓撲的基礎(chǔ)上通過加入緩沖電路，不僅降低了開關(guān)管Q1的開關(guān)能量消耗，提高BUCK變換器的效率，功率密度，而且降低了電磁干擾等，從而實現(xiàn)了電源的小型化。

雖然以上描述了本實用新型的具體實施方式，但是本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，可以對本實施方式做出多種變更或修改，而不背離本實用新型的原理和實質(zhì)，本實用新型的保護范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。