[發明專利]使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器

在審

• 申請號: 201310243088.5
• 申請日: 2013-06-18
• 公開（公告）號: CN103354420A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 何曉宇;楊印晟
• 申請（專利權）人: 中國航天科工集團第三研究院第八三五七研究所
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈

技術領域

本發明涉及直流-直流電源變換器，更具體地涉及一種使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器。

背景技術

常規的升壓型（BOOST）直流-直流電源變換器包括一個功率開關管，一個續流二極管，一個電感，一個輸出濾波電容，這種升壓型直流-直流電能變換裝置的輸出電壓增益較小。

如文獻《應用在UPS中的耦合電感型BOOST電路分析》(作者：方宇，公開日期2009-12-20)，提出了通過使用耦合電感，可以提高輸出電壓增益，但是耦合電感的自身漏感會在功率開關管關斷時產生很高的電壓尖峰，功率開關管的電壓應力很大。

發明內容

本發明公開了一種使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器，旨在提供一種輸出電壓增益高、結構簡單、主功率開關管電壓應力低且無吸收能量損耗的耦合電感加鉗位開關管及鉗位電容實現有源鉗位的升壓型變換器。

本發明采用如下的技術方案：

使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器，包括一個功率開關管S1，一個鉗位開關管S2，一個續流二極管D1，一個鉗位電容C1，一個輸出濾波電容C2，一個耦合電感L；耦合電感L有兩個繞組第一繞組La、第二繞組Lb。

第一繞組La一端與電源Vin的正端相連，第一繞組La的另一端與功率開關管S1的漏極及鉗位開關管S2的源極和耦合電感第二繞組Lb的一端相連。

第一繞組La與電源Vin正端的連接端和第二繞組Lb與鉗位開關管S2的源極的連接端為耦合電感L的同名端。

第二繞組Lb的另一端與續流二極管D1的陽極相連，續流二極管D1的陰極與輸出濾波電容C2的正端及負載R1的一端相連。

功率開關管S1的源極與輸出濾波電容C2的負端及負載電阻R1的另一端和電源Vin的負端相連。

鉗位開關管S2的漏極與鉗位電容C1的一端相連，鉗位電容C1的另一端以下列方式中之一接入電路：與電源Vin的正端相連，或者與電源Vin的負端相連，或者與續流二極管D1的陰極相連。

工作時，功率開關管S1與鉗位開關管S2互補導通，每個開關周期內，利用鉗位電容C1吸收耦合電感的漏感能量，實現了無損耗吸收，降低功率開關管的電壓應力；利用耦合電感實現了變換器的高增益輸出。

本發明的積極效果：

由于本發明采用了有源鉗位技術，使用耦合電感提高變換器的增益，由鉗位開關管和鉗位電容組成的鉗位電路，吸收漏感造成的主功率開關管關斷電壓尖峰并實現能量的無損轉移，充分利用了有源鉗位技術的無損吸收特性，從而降低了功率開關管的電壓應力，因而也解決了耦合電感在功率開關管關斷時產生高電壓尖峰問題，使用元器件少，電路結構簡單，成本低廉，同時可取得變換器輸出增益高、控制方便的技術效果。本發明可用于取代現有的升壓變換器，用于升壓型電源等。

附圖說明

圖1是使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器電路圖。

圖2是第二種使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器電路圖。

圖3是第三種使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器電路圖。

具體實施方式

下面，結合附圖和具體實施例，對發明作進一步的說明。

實施例1

如圖1所示，使用耦合電感的有源鉗位高增益升壓變換器，包括一個功率開關管S1，一個鉗位開關管S2，一個續流二極管D1，一個鉗位電容C1，一個輸出濾波電容C2，一個耦合電感L。耦合電感L有兩個繞組La、Lb，第一繞組La一端與電源Vin的正端相連，第一繞組La的另一端與功率開關管S1的漏極及鉗位開關管S2的源極和第二繞組Lb的一端相連，第二繞組Lb的另一端與續流二極管D1的陽極相連，續流二極管D1的陰極與輸出濾波電容C2的正端及負載R1的一端相連，功率開關管S1的源極與輸出濾波電容C2的負端及負載電阻R1的另一端和電源Vin的負端相連，鉗位開關管S2的漏極與鉗位電容C1的一端相連，鉗位電容C1的另一端與電源Vin的正端相連。

第一繞組La與電源Vin正端的連接端和第二繞組Lb與鉗位開關管S2的源極的連接端為耦合電感L的同名端。

實施例2

如圖2所示，與實施例1不同之處在于，與鉗位開關管S2漏極連接的鉗位電容C1的另一端與電源Vin的負端相連。

實施例3

如圖3所示，與實施例1不同之處在于，與鉗位開關管S2漏極連接的鉗位電容C1的另一端與續流二極管D1的陰極相連。