基于续流二极管实现双向恒压控制驱动脉冲电路的设计

在需要单向升降压且能量可以双向活动的场合，很有应用价值，如应用于混合动力电动汽车时，辅以三相可控全桥电路，可以实现蓄电池的充放电。采用一般的二极管续流，其导通电阻较大，应用在大电流场合时，损耗很大。

用导通电阻非常小的MOS管代替二极管，可以解决损耗题目，但同时对驱动电路提出了更高的要求。

同步整流技术是近几年研究的热门，主要应用于低压大电流领域，其目的是为了解决续流管的导通损耗题目。此外，对Buck电路应用同步整流技术，用MOS管驱动电路代替二极管后，电路从拓扑上整合了Buck和Boost两种变换器，为实现双向DC／DC变换提供了可能。

本文是在Buck同步整流的基础上，充分利用电路从拓扑上整合了Buck和Boost两种变换器的特点，提出了双向DC／DC变换，而并针对双向恒压控制和恒流控制两种不同的控制方式，分析了对驱动电路的要求，并给出了各自驱动脉冲的实现方法。

根据下面的分析，给出了双向恒压控制的控制驱动脉冲实现电路。当电路工作于反向Boost升压电路时，SR作为主开关管，当SR导通时，Sw关断，电感L储能；当SR关断时，Sw导通续流，电感L释能给输出负载供电。

1、参数设计

双向同步整流电路拓扑如图1所示。详细算式如下。当电路工作于正向Buck时，Sw作为主开关管，当Sw导通时，Sw关断，电感L储能；当Sw关断时，SR导通续流，电感L释能给输出负载供电。

当电路工作在正向Buck模式；相反，当K=0时，，SR=DB，电路工作在反向Boost模式。

电路拓扑

当采用恒压型控制时，Buck和Boost电路各自的被控电压随主开关管的占空比D的变换逻辑恰好相反，因此，为了实现双向直流变换，还须增加一个控制脚，以切换两种工作模式下主开关管的定义，实现方法是交换两路控制脉冲，用逻辑电路来实现，逻辑表达式为：

双向恒压控制的驱动设计

双向直流变换电路的工作原理同传统的Buck及Boost变换器类似，当主开关管导通时，续流管关断，当主开关管关断时，续流管导通工作。

单向驱动脉冲的要求

2、驱动电路设计

为电感电流。所以两管驱动脉动应互补，同时为了防止共通，发生短路而烧毁器件，必需设置死区。

结语

最后，需要指出的是，采用数字控制，系统更简朴，控制更灵活，抗干扰特性强，系统维护也利便，但考虑到单片机或DSP，数字信号处理器本钱相对较高，故以上双向同步整流变换控制的分析设计采用硬件电路实现。

△lmin为Buck和Boost电路电流纹波要求的较小值；

△Vg为Boost电路输出电压纹波要求；

△Vo为Buck电路输出电压纹波要求；

△Q为对应输出电压纹波的电荷增量；

D为Sw管的占空比：

Vo为Boost电路输入电压；

式中：Vg为Buck电路输入电压；

设置电感L是为了按捺电流脉动，因此其设计依据是电流纹波要求。电容C1主要是为了在Boost电路Sw关断时，维持输出电压恒定，而电容C2主要是为了按捺Buck输出电压脉动，其设计依据是电压纹波要求，因此两个电容的参数设计并不一致。实验结果与理论分析吻合。

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