[发明专利]一种多相同步整流BUCK拓扑电路

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种多相同步整流BUCK拓扑电路。

背景技术

现有技术中，通常控制器的电路设计倾向于一体化，电流都通过一路特定的电路流通。这种电路设计在小电流流过时是比较合理的，电流较小容易控制，承受较小发热量的功率管也容易在市场上寻到。但是随着控制器的额定电流增大，这种单一的一路电路设计就显现出了很多的弊端，如图1所示，当控制器额定电流较大时，如果还采用这种方案，必然会导致如下的问题：

首先，功率管Q1的选择会存在一定的障碍。大电流的功率晶体管不容易找到，一般控制器采用场效应晶体管(MOSFET)作为功率开关调节电路电压与电流，大功率的不容易找到则只能采用多个MOSFET并联共同承担电路电流，容易导致均流不一致，驱动损耗也会相应增大。充电时电流是一定的，这个期间只要有其它的MOSFET出现故障，则剩余的MOSFET必须承受这种变化，直接导致了剩余MOSFET平均承担的电流加大，其性能必然受到影响，如果超出其额定值将继续损坏。一天中的日照峰值时间仅为1～2个小时左右，大部分时间控制器需要在充电电流较小时给蓄电池充电。当充电电流逐渐减小时，为了防止电路电流断流，要求MOSFET处于高频工作状态，这样一来其开关损耗会增大，将大大影响电路的转换效率。

其次，电感L1的选择也会存在一定的障碍。电感为了储存大能量进行续流，其体积尺寸及重量将相应增大。当充电电流较小时，其涡流损耗比会很大，导致小电流充电时效率会很低。而且如此大体积和重量的电感将会影响控制器的结构设计，控制器的外形可能会取决于电感的位置和尺寸，受到了一定的限制从而影响外形的美观。

同理，输出滤波电容E2和续流二极管D1的选择也会受到影响，流过大电流时，续流二极管也会存在能量损耗和散热问题。电路输出后纹波电流会很大，输出滤波电容也会相应选取更大容量更大体积的，其滤波时电容本身会消耗相当一部分能量，而且可能会影响滤波效果且增加了成本。功率管的脉宽调节需要高频调制，为了产生高频率的脉冲，对CPU的要求也更高，成本会相应加大，而且CPU可能会长时间处于高频工作状态，功耗会增大。

因此，现有的常规BUCK电路各个部件都有比较大的能量损耗，整个电路的转换效率必然降低。

发明内容

本发明的目的在于提出一种多相同步整流BUCK拓扑电路，能够完成光伏电池最大功率点跟踪，同时能够有效地提高跟踪后电路的转换效率。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多相同步整流BUCK拓扑电路，包括主控单元和输出滤波电容，每相电路包括电容储能单元、充电功率单元、同步整流单元、驱动电路、续流二极管和电感储能单元；主控单元分别连接各相电路的驱动电路，每相电路的驱动电路与同步整流单元、充电功率单元连接；各相的输入端并联在一起，输出端也并联在一起并连接输出滤波电容。

所述同步整流单元为两个功率晶体管反方向串联连接。

采用了本发明的技术方案，每相BUCK电路单独控制，均流调节自动进行，因而选件较为简单。各电路间隔并交替运行，每相BUCK电路叠加后的总输出更加平滑，纹波电流很小，使蓄电池更加平稳的吸收能量。小电流情况下仍然具有较高的转换效率。同时，一相故障其它各相不受影响，工作状态也更加稳定可靠。

附图说明

图1是现有技术中常规BUCK电路的电路图；

图2是本发明具体实施方式中多相同步整流BUCK拓扑电路结构框图；

图3为本发明具体实施方式中基于FLCC控制算法的多相同步整流BUCK拓扑电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，为本发明实施例提供的多相同步整流BUCK拓扑电路结构框图，其中包括电容储能单元、充电功率单元、同步整流单元、续流二极管、电感储能单元和输出滤波电容，还包括主控单元和驱动电路。主控单元分别连接各相驱动电路，每相的驱动电路与同步整流单元、充电功率单元连接；同步整流单元为两个功率晶体管反方向串联连接，各相的输入端并联在一起，输出端也并联在一起并通过电容滤波。

这里，每相电路均有自己的电容储能单元、充电功率单元、同步整流单元、续流二极管、电感储能单元和驱动电路，各相电路共用一个主控单元和一个输出滤波电容。因而，有多少相的电路，就有多少个电容储能单元、充电功率单元、同步整流单元、续流二极管、电感储能单元和驱动电路。