[發明專利]一種有源箝位高增益交錯并聯升壓型變換器

有效

• 申請號: 200810060183.0
• 申請日: 2008-03-14
• 公開（公告）號: CN101247084A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 何湘寧;汪東
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及直流—直流變換器，具體說是一種有源箝位高增益交錯并聯升壓型變換器。

背景技術

常規的升壓型(Boost)交錯并聯直流—直流變換器，包括兩個電感，兩個續流二極管，兩個功率開關管，第一功率開關管的漏極與第一二極管的陽極及第一電感的一端相連，第二功率開關管的漏極與第二二極管的陽極及第二電感的一端相連，第一電感的另一端與第二電感的另一端相連。這種升壓型交錯并聯直流—直流變換器輸出電壓增益較小，功率開關管的電壓應力較大，功率開關管為硬開關工作，開關損耗較大，續流二極管的反向恢復電流較大，反向恢復損耗較大。近年來，相繼研究了一些軟開關電路，主要有兩種：一種是通過附加有源功率開關和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關；另一種是通過附加二極管和無源電感、電容等器件實現功率開關管的軟開關。這兩種方法的雖然可以實現功率開關管的軟開關，但是外加電路復雜，而且不能降低功率開關管的電壓應力，也不能實現變換器的高增益功能。

發明內容

本發明的目的是提供功率開關管電壓應力小，結構簡單，成本低，且無能量損耗的具有高電壓增益的有源箝位交錯并聯升壓型變換器。

為達上述目的，本發明的技術解決方案是，有源箝位高增益交錯并聯升壓型變換器包括兩個功率開關管，兩個鉗位二極管，兩個輸出二極管，兩個輔助功率開關管，兩個箝位電容，兩個開關電容，一個輸出電容和兩個耦合電感，第一耦合電感有兩個繞組，第二耦合電感有兩個繞組，第一耦合電感的第一繞組的一端和第二耦合電感的第一繞組的一端共同與輸入電源的正端相連，第一耦合電感的第一繞組的另一端與第一耦合電感的第二繞組的一端、第一功率開關管的漏極以及第一輔助功率開關管的源極相連，第一輔助功率開關管的漏極與第一箝位電容的一端相連，第一箝位電容的另一端以及第一功率開關管的源極與地相連，第二耦合電感的第一繞組的另一端與第二耦合電感的第二繞組的一端、第二功率開關管的漏極以及第二輔助功率開關管的源極相連，第二輔助功率開關管的漏極與第二箝位電容的一端相連，第二箝位電容的另一端以及第二功率開關管的源極與地相連，第一耦合電感的第二繞組的另一端與第一鉗位二極管的陽極以及第二開關電容的一端相連，第一鉗位二極管的陰極與第一輸出二極管的陽極以及第一開關電容的一端相連，第二耦合電感的第二繞組的另一端與第二鉗位二極管的陽極以及第一開關電容的另一端相連，第二鉗位二極管的陰極與第二輸出二極管的陽極以及第二開關電容的另一端相連，第一輸出二極管的陰極與第二輸出二極管的陰極以及輸出電容的正端相連，輸出電容的負端與地相連，上述第一耦合電感的第一繞組與第二耦合電感的第一繞組的連接端和第一耦合電感的第二繞組與第一功率開關管的漏極以及第一輔助功率開關管的源極的連接端為第一耦合電感的同名端；第二耦合電感的第一繞組與第一耦合電感的第一繞組的連接端和第二耦合電感的第二繞組與第二功率開關管的漏極以及第二輔助功率開關管的源極的連接端為第二耦合電感的同名端。

工作時，利用兩個耦合電感的第二繞組和與之串聯的開關電容實現了電路的高增益輸出；利用第一功率開關管漏、源極間自身存在的并聯電容以及第二功率開關管漏、源極間自身存在的并聯電容，實現了第一功率開關管和第二功率開關管的零電壓關斷；第一箝位電容收集第一耦合電感的漏感能量，第二箝位電容收集第二耦合電感的漏感能量，并最終轉移到輸入端，實現了箝位電路的無損吸收。在整個開關周期中，通過控制第一功率開關管、第二功率開關管、第一輔助開關管的門極脈沖，可使第一、第二功率開關管，第一輔助開關管實現零電壓開通和零電壓關斷。

本發明的有源箝位高增益交錯并聯升壓型變換器，利用兩個耦合電感的第二繞組和與之串聯的開關電容實現了變換器的高增益輸出，利用第一輔助開關管與第一箝位電容以及第二輔助開關管與第二箝位電容組成的串聯電路無損地吸收和轉移了兩個耦合電感的漏感能量，并實現了第一、第二功率開關管的零電壓開通，利用第一、第二功率開關管的并聯電容實現了第一、第二功率開關管的零電壓關斷，利用第一、第二功率開關管和第一、第二輔助開關管的門極安排，實現了第一、第二輔助開關管的零電壓開通和零電壓關斷，無需額外的電感元件，從而附加元件少，結構簡單，成本低，無需額外的檢測電路，電路中無能量損耗元件，可提高變換器的輸出增益與電路效率，且換流過程中，功率開關管關斷時無電壓過沖，續流二極管關斷時無電流過沖。

附圖說明

圖1是有源箝位高增益交錯并聯升壓型變換器的電路圖。

具體實施方式