《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》是華南理工大學和東莞市石龍富華電子有限公司於2013年6月19日申請的專利，該專利的公布號為CN103337973A，申請號為2013102452460，授權公布日為2013年10月2日，發明人是張波、張能、黃子田、丘東元、肖文勛。
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》公開了一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器，包括輸入交流電源、第一開關管、第二開關管、電感、第一二極體、第二二極體、第三二極體、電容和負載，所述第一開關管的源極分別與第二二極體的陽極、輸入交流電源的一端連線，第一開關管的漏極分別與負載的一端、電容的一端、電感的一端、第二開關管的漏極連線，電感的另一端分別與第二二極體的陰極、第一二極體的陰極連線，第三二極體的陽極分別與負載的另一端、電容的另一端連線，第三二極體的陰極分別與第二開關管的源極、第一二極體的陽極、輸入交流電源的另一端連線。該發明結構簡單，效率高，控制電路容易實現，功率密度高，電路可靠性高，成本低。
2018年12月20日，《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器
- 公布號：CN103337973A
- 授權日：2013年10月2日
- 申請號：2013102452460
- 申請日：2013年6月19日
- 申請人：華南理工大學、東莞市石龍富華電子有限公司
- 地址：廣東省廣州市天河區五山路381號
- 發明人：張波、張能、黃子田、丘東元、肖文勛
- Int.Cl.：H02M7/12(2006.01)I; H02M3/10(2006.01)I
- 代理機構：廣州市華學智慧財產權代理有限公司
- 代理人：蔡茂略
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
截至2013年6月，常用的AC/DC變換器主要有單級結構和兩級結構兩大類，其中單級結構通常為無橋AC/DC變換器，兩級結構一般由二極體整流電路和DC/DC變換器構成。無橋AC/DC變換器存在共模電流大和電磁干擾強的缺陷，而兩級結構變換器效率較低。
發明內容
專利目的
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》的目的在於提出一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器。
技術方案
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》採用如下技術方案：
一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器，包括輸入交流電源、第一開關管S1、第二開關管S2、電感L、第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、電容C和負載，所述第一開關管S1的源極分別與第二二極體D2的陽極、輸入交流電源的一端連線，第一開關管S1的漏極分別與負載的一端、電容C的一端、電感L的一端、第二開關管S2的漏極連線，電感L的另一端分別與第二二極體D2的陰極、第一二極體D1的陰極連線，第三二極體D3的陽極分別與負載的另一端、電容C的另一端連線，第三二極體D3的陰極分別與第二開關管S2的源極、第一二極體D1的陽極、輸入交流電源的另一端連線。
由所述第二開關管S2、電感L和第二二極體D2構成BOOST電路環節，由所述第一開關管S1、電感L和第一二極體D1構成BUCK-BOOST電路環節，由所述負載、電容C和第三二極體D3構成輸出電路環節。
所述BUCK-BOOST電路環節和BOOST電路環節交替工作時，電感L的電流方向不變。
改善效果
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》具有的優勢為：
將BOOST電路環節與BUCK-BOOST電路環節整合構成，且BUCK-BOOST電路環節和BOOST電路環節共用電感L，兩種電路交替工作時流過電感L的電流方向不變，不僅減小了電路的體積，而且降低了電路中的di/dt，此外，該發明結構簡單，效率高，控制電路容易實現，功率密度高，電路可靠性高，成本低。
附圖說明
圖1是《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》的一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器結構圖；
圖2是《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》實施例在電感電流斷續模式下輸入電壓一個周期內輸入電流iin和電感電流iL的波形圖；
圖3是《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》實施例在電感電流連續模式下輸入電壓一個周期內輸入電流iin和電感電流iL的波形圖；
圖4a～圖4e分別是《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》的工作過程圖，其中圖4a為開關管S2導通，開關管S1關斷時的等效電路圖；圖4b為開關管S1和開關管S2均關斷且二極體D2導通，二極體D1斷開時的等效電路圖；圖4c為所有半導體器件均關斷時的等效電路圖；圖4d為開關管S1導通，開關管S2關斷時的等效電路圖；圖4e為開關管S1和開關管S2均關斷且二極體D1導通，二極體D2斷開時的等效電路圖。
技術領域
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》涉及AC/DC變換器領域，具體涉及一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器。
權利要求
1.一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器，其特徵在於，包括輸入交流電源、第一開關管（S1）、第二開關管（S2）、電感（L）、第一二極體（D1）、第二二極體（D2）、第三二極體（D3）、電容（C）和負載，所述第一開關管（S1）的源極分別與第二二極體（D2）的陽極、輸入交流電源的一端連線，第一開關管（S1）的漏極分別與負載的一端、電容（C）的一端、電感（L）的一端、第二開關管（S2）的漏極連線，電感（L）的另一端分別與第二二極體（D2）的陰極、第一二極體（D1）的陰極連線，第三二極體（D3）的陽極分別與負載的另一端、電容（C）的另一端連線，第三二極體（D3）的陰極分別與第二開關管（S2）的源極、第一二極體（D1）的陽極、輸入交流電源的另一端連線；由所述第二開關管（S2）、電感（L）和第二二極體（D2）構成BOOST電路環節，由所述第一開關管（S1）、電感（L）和第一二極體（D1）構成BUCK-BOOST電路環節，由所述負載、電容（C）和第三二極體（D3）構成輸出電路環節；所述BUCK-BOOST電路環節和BOOST電路環節交替工作時，電感（L）的電流方向不變；所述輸出電路環節中的第三二極體（D3）用於阻斷輸入電壓正半周電流反方向流入輸出電路環節。
實施方式
下面結合實施例及附圖，對《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》作進一步地詳細說明，但該發明的實施方式不限於此。
- 實施例
如圖1所示，一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器，包括BOOST電路環節、BUCK-BOOST電路環節和輸出電路環節。所述BOOST電路環節由第二開關管S2、電感L和第二二極體D2構成，所述BUCK-BOOST電路環節由第一開關管S1、電感L和第一二極體D1構成，所述輸出電路環節由負載、電容C和第三二極體D3構成。
在輸入電壓正半周，電路工作於BOOST模式，在輸入電壓負半周，電路工作於BUCK-BOOST模式，BUCK-BOOST電路環節和BOOST電路環節共用電感L，且兩種電路交替工作時流過電感L的電流方向不變，降低了電路中的di/dt。輸出電路環節中的第三二極體D3用於阻斷輸入電壓正半周電流反方向流入輸出電路環節。
具體電路連線：所述第一開關管S1的源極分別與第二二極體D2的陽極、輸入交流電源的一端連線，第一開關管S1的漏極分別與負載的一端、電容C的一端、電感L的一端、第二開關管S2的漏極連線，電感L的另一端分別與第二二極體D2的陰極、第一二極體D1的陰極連線，第三二極體D3的陽極分別與負載的另一端、電容C的另一端連線，第三二極體D3的陰極分別與第二開關管S2的源極、第一二極體D1的陽極、輸入交流電源的另一端連線。
《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》分別工作在電感電流斷續模式和電感電流連續模式，所述圖4a～圖4e中實現部分表示處於工作狀態的部分，實線電路圖表示工作時候的等效電路圖，具體過程如下：
（1）電感電流斷續模式：
首先考慮變換器工作在輸入電壓正半周的情況；
在輸入電壓正半周，第一開關管S1一直關閉，第一二極體D1一直承受反向電壓截止，第二開關管S2、第二二極體D2和第三二極體D3工作，此時電路工作於BOOST模式，如圖4a、圖4b、圖4c所示。
當第二開關管S2導通時，變換器等效電路圖如圖4a所示。此時，電源給電感L充電，電感L中電流開始上升，輸出電路環節被短路，電容C向負載釋放能量。當第二開關管S2斷開時，變換器等效電路圖如圖4b所示。此時，電源和電感同時向負載供電，並給電容C充電，電容C儲能，電感中電流開始下降。當電感中電流下降到零時，變換器等效電路圖如圖4c所示，此時所有半導體器件均不工作，電容C向負載釋放能量。
此過程中輸入電流iin和電感電流iL的波形圖如圖2中
時間段所示。
當變換器工作在輸入電壓負半周時；
在輸入電壓負半周，第二開關管S2一直關閉，第二二極體D2一直承受反向電壓截止，第一開關管S1、第一二極體D1和第三二極體D3工作，此時電路工作於BUCK-BOOST模式，如圖4d、圖4e、圖4c所示。
當第一開關管S1導通時，變換器等效電路圖如圖4d所示。此時，電源給電感L充電，電感L中電流開始上升，輸出電路環節被短路，電容C向負載釋放能量，第三二極體D3阻礙電流反方向流入輸出電路環節。當第一開關管S1斷開時，變換器等效電路圖如圖4e所示。此時，電感通過第一二極體D1續流，同時向負載供電並給電容C充電，電容C儲能，電感中電流開始下降。當電感中電流下降到零時，變換器等效電路圖如圖4c所示，此時所有半導體器件均不工作，電容C向負載釋放能量。
此過程中輸入電流iin和電感電流iL的波形圖如圖2中
時間段所示。
（2）變換器工作在電感電流連續模式；
變壓器工作在輸入電壓正半周時：第一開關管S1一直關閉，第一二極體D1一直承受反向電壓截止，第二開關管S2、第二二極體D2和第三二極體D3工作，此時電路工作於BOOST模式，如圖4a、圖4b所示。
當第二開關管S2導通時，變換器等效電路圖如圖4a所示。此時，電源給電感充電，電感中電流開始上升，輸出電路環節被短路，電容C向負載釋放能量。當第二開關管S2斷開時，變換器等效電路圖如圖4b所示。此時，電源和電感同時向負載供電，並給電容C充電，電容C儲能，電感中電流開始下降。
此過程中輸入電流iin和電感電流iL的波形圖如圖3中時間段所示。
變壓器工作在輸入電壓負半周時：
第二開關管S2一直關閉，第二二極體D2一直承受反向電壓截止。第一開關管S1、第一二極體D1和第三二極體D3工作，此時電路工作於BUCK-BOOST模式，如圖4d、圖4e所示。
當第一開關管S1導通時，變換器等效電路圖如圖4d所示。此時，電源給電感充電，電感中電流開始上升，輸出電路環節被短路，電容C向負載釋放能量，第三二極體D3阻礙電流反方向流入輸出電路環節。當第一開關管S1斷開時，變換器等效電路圖如圖4e所示。此時，電感通過第一二極體D1續流，同時向負載供電並給電容C充電，電容C儲能，電感中電流開始下降。
此過程中輸入電流iin和電感電流iL的波形圖如圖3中時間段所示。
上述實施例為《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》較佳的實施方式，但《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離該發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在該發明的保護範圍之內。
榮譽表彰
2018年12月20日，《一種BOOST-BUCK-BOOST無橋變換器》獲得第二十屆中國專利優秀獎。
