[发明专利]基于补偿拓扑的恒压与恒流双模式BUCK型直流电源电路

说明书

本发明提供的是一种基于补偿拓扑的恒压与恒流双模式BUCK型直流电源电路。由第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、电感、第一至第六二极管、第一至第五电力电子开关器件、第一电流传感器、第二电流传感器、电压传感器和第一至第四输入接线端子组成。传统的大部分BUCK型直流电源只能工作于恒压模式，且在负载突变的情况下，动态调节时间较长，恒压模式下电压波动幅值较大，恒流模式下电流波动幅值较大。本发明在输入直流电压电流基本稳定的前提下，能实现降压并且既能以恒压模式为负载提供稳定直流电压也能以恒流模式为负载提供稳定直流电流的直流电源主电路拓扑结构与相应控制策略。

技术领域

本发明涉及的是一种直流恒压/恒流电源电路。

背景技术

在实际工程中，许多场合既需要恒压模式供电，又需要恒流模式供电，如蓄电池充电等。BUCK型电路由于结构简单、控制容易，因此经常被用作降压型恒压或恒流电源主电路(以下提到的直流电源，若无特殊说明，均指采用BUCK电路结构的直流电源)。这种直流电源在合理的控制策略(例如恒压模式下采用输出电压闭环的PI控制，恒流模式下采用电感电流闭环的PI控制)的作用下，稳态时输出电压与电流精度较高，稳定性好。但是在负载发生突变的情况(负载突然增大或减小)下，电感与电容储能无法瞬间满足负载的需要，因此电路在控制器的调节下产生一个较大的动态调节过程，恒压模式下电压波动幅值较大，恒流模式下电流幅值波动较大，且这两种情况下调节时间都较长。这严重影响了直流电源的输出电能品质，甚至会对整个系统产生巨大危害。针对如何改善直流电源的动态响应的问题，研究人员已经提出了许多方案，但是大部分方案仅仅局限于改善直流电源恒压模式的动态响应，并不能同时应用于恒压与恒流两种模式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能改善恒压模式和恒流模式下的动态响应的基于补偿拓扑的恒压与恒流双模式BUCK型直流电源电路。

本发明的目的是这样实现的：

包括第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、电感L1、第一至第六二极管D1～D6、第一至第五电力电子开关器件S1～S5、第一电流传感器I1、第二电流传感器I2、电压传感器U1、第一至第四输入接线端子A～D，其中第一至第五二极管D1～D5分别是第一至第五电力电子开关器件S1～S5的反并联二极管，第一输入接线端子A与外部输入电压的正极连接，第二输入接线端子B与外部输入电压的负极连接，第一电容C1的正极与第一输入接线端子A连接、负极与第二输入接线端子B连接，第一电力电子开关器件S1的集电极与第一输入接线端子A连接、发射极与第六二极管D6的阴极连接，第一二极管D1反并联在第一电力电子开关器件S1上，第六二极管D6的阳极与第二输入接线端子B连接，第一电流传感器I1与电感L1串联后一端与第一电力电子开关器件S1的发射极连接、另一端与第三输出接线端子C连接，第一电流传感器I1用于检测流过电感的电流，第二电力电子开关器件S2的集电极与电感L1另一端一道与第三输出接线端子C连接于第一连接点E，第二电力电子开关器件S2发射极与第三电力电子开关器件S3发射极连接，第三电力电子开关器件S3的集电极与第二电流传感器I2的正极连接，第二二极管D2与第三二极管D3分别反并联在第二电力电子开关器件S2与第三电力电子开关器件S3上，第二电流传感器I2的负极与第二电容C2的正极连接于第二连接点F，第二电容C2的负极与第四输出接线端子D连接于第三连接点G，第一电压传感器U1并联在第三输出接线端子C与第四输出接线端子D两端用于检测输出电压，第一电阻R1与第四电力电子开关器件S4串联连接在第一输入接线端子A与第二连接点F之间构成高侧补偿电路，第一电阻R1一端与第一输入接线端子A连接、另一端与第四电力电子开关器件S4的集电极连接，第四电力电子开关器件S4的发射极与第二连接点F连接，第四二极管D4反并联在第四电力电子开关器件S4两端，第二电阻R2与第五电力电子开关器件S5串联连接在第三连接点G与第二连接点F之间构成低侧补偿电路，第二电阻R2一端与第三连接点G连接、一端与第五电力电子开关器件S5的发射极连接，第五电力电子开关器件S5的集电极与第二连接点F连接，第五二极管D5反并联在第五电力电子开关器件S5两端。