[實用新型]帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器

無效

• 申請號: 201020233125.6
• 申請日: 2010-06-21
• 公開（公告）號: CN201733217U
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 胡炎申;張凌云;李鐘東;謝運祥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州廣日電氣設備有限公司
• 主分類號: H02M3/06
• 分類號: H02M3/06;H02M3/07
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及一種非隔離型直流-直流變換器，具體說是帶有LC(電感電容)開關網絡的高增益Boost(升壓)變換器。

背景技術

常規的Boost變換器，包括一個功率開關管，一個Boost功率電感，一個整流二極管。功率開關管的漏極與Boost功率電感的一端及整流二極管的陽極相連，Boost功率電感的另一端接至輸入電源的正極。

這種非隔離型直流-直流變換器輸出電壓增益較小，雖然可以通過設置更大的占空比來得到更高的輸出電壓，但Boost功率電感及電路中的其他寄生因素限制了輸出電壓的進一步提高。占空比增大至某個范圍時，甚至會出現輸入電壓反而下降的情況。因此，常規Boost變換器的的占空比不能過大，這樣才能得到輸出電壓與占空比的正比例線性關系。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供電路結構簡單，且實現高增益的帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器。

本實用新型的帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器，包括一個功率開關管，兩個Boost功率電感，一個中間儲能電容，三個整流二極管。功率開關管的漏極與第一Boost功率電感的一端、第二整流二極管的陰極及第三整流二極管的陽極相連，第一Boost功率電感的另一端與中間儲能電容的一端及第一整流二極管的陰極相連，第二Boost功率電感的一端與中間儲能電容的另一端及第二整流二極管的陽極相連，第二Boost功率電感的另一端與第一整流二極管的陽極相連并接至輸入電源的正極。

增加一個LC開關網絡L3、C2，及另外兩個整流二極管D3、D4，這種功率變換器可以實現常規Boost變換器三倍的輸出電壓。

增加兩個LC開關網絡L3、C2及L4、C3，及另外四個整流二極管D3、D4及D5、D6，實現常規Boost變換器四倍的輸出電壓。

增加N個LC開關網絡，及相應的整流二極管，實現常規Boost變換器N倍的輸出電壓。

本實用新型利用了LC開關網絡的內在特性來實現輸出升壓，結合Boost變換器適當的占空比可達到輸出電壓的高增益；通過安排不同數量的LC開關網絡，可以靈活地在輸出端得到常規Boost變換器輸出電壓的兩倍、三倍、四倍等。甚至可安排N個LC開關網絡，能得到N倍的輸出電壓。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點和效果：本實用新型利用LC開關網絡的內在特性，在功率開關管導通時電感、電容進行并聯儲能；在功率開關管關斷時電感、電容進行串聯泄放能量，從而實現輸出升壓，結合Boost變換器可達到輸出電壓的高增益。

附圖說明

圖1是本實用新型的一種帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器的電路圖；

圖2是本實用新型的另一種帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器的電路圖；

圖3是第三種帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器的電路圖；

圖4是帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器的穩態工作波形圖；

具體實施方式

參見圖1，本實用新型的帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器，包括一個功率開關管Q1，兩個Boost功率電感L1、L2，一個中間儲能電容C1，三個整流二極管D1、D2、D3。Q1的漏極與L1的一端、D2的陰極及D3的陽極相連，L1的另一端與C1的一端及D1的陰極相連，L2的一端與C1的另一端及D2的陽極相連，L2的另一端與D1的陽極相連并接至輸入電源的正極。

或者也可以如圖2所示，主功率變換電路的連接方式不變，增加一個LC開關網絡L3、C2，及另外兩個整流二極管D3、D4，這種功率變換器可以實現常規Boost變換器三倍的輸出電壓。

或者也可以如圖3所示，主功率變換電路的連接方式不變，增加兩個LC開關網絡L3、C2及L4、C3，及另外四個整流二極管D3、D4及D5、D6，這種功率變換器可以實現常規Boost變換器四倍的輸出電壓。如果電路中存在有N個LC開關網絡，就可以實現常規Boost變換器N倍的輸出電壓，這里不再詳述。

一個完整的工作周期內，帶有電感電容開關網絡的高增益升壓變換器存在兩個工作模態(圖1與圖2、圖3所示變換器的工作過程相同)，如圖4所示。

t0～t1：功率開關管導通，整流二極管D1、D2也導通，Boost功率電感L1、L2儲能，同時中間儲能電容也儲能，輸出能量由輸出濾波電容Cout提供。

t1～t2：功率開關管關斷，整流二極管D1、D2截止，Boost功率電感L1、L2釋放能量，同時中間儲能電容也釋放能量，這個能量向輸出濾波電容Cout提供充電并給輸出負載供電。