[發明專利]一種含有軟開關的雙端口輸入高增益DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201611240778.5
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106655773B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 邾玢鑫;宋坤;曾慶典;譚超
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種含有軟開關的雙端口輸入高增益DC/DC變換器，其特征在于：

包含兩個直流輸入電源V_in1、V_in2，兩個功率電感L₁、L₂，兩個功率開關S₁、S₂，軟開關輔助電路；

第一電感L₁的輸入端、第二電感L₂的輸入端分別連接輸入電源V_in1的正極、輸入電源V_in2的正極，第一電感L₁的輸出端、第二電感L₂的輸出端分別接第一功率開關S₁的漏極、第二功率開關S₂的漏極，第一功率開關S₁的源極和第二功率開關S₂的源極均連接輸入電源V_in1、V_in2的負極；兩個功率開關S₁、S₂的柵極分別接各自的控制器；

所述軟開關輔助電路包括二極管D₁、D₂、電容C₁，二極管D₁、D₂串聯，電容C₁的上端與二極管D₁、D₂串聯的節點相連，第一電感L₁的輸出端接二極管D₁的陽極，第二電感L₂輸出端接電容C₁的下端、然后再與二極管D_1a的陽極相接，二極管D₂的陰極接二極管D_1a的陰極；

電容C_1a、C_1b上下串聯，C_1a上端與二極管D₁、D_1a并聯節點相連，電容C_1b下端與D_1b陽極相接，之后的倍增單元依次接入；

同時第一電感L₁輸出端與所有第奇數個倍增單元的上下兩個電容之間的節點相連；

第n個倍增單元的第二端口作為變換器輸出端的正極，第n個單元的第三端口作為變換器輸出端的負極；

第二電感L₂的輸出端與所有偶數倍增單元的上下兩個電容之間的節點相連；

根據功率開關狀態的不同，分為6種工作模態：

模態1：功率開關S₁、S₂均導通，此時兩路直流輸入電源通過功率開關S₁和功率開關S₂分別向電感L₁和電感L₂充電；電容C_2a、C_2b均在向輸出端放電；二極管D₁、D₂、D_1a、D_1b、D_2a、D_2b均關斷；

模態2：控制器控制功率開關S₁關斷，S₂導通，此時二極管D₁導通，直流電源V_in1、電感L₁的電流通過二極管D₁給電容C₁充電，后經S₂流回電源負極；這時電容C₁電壓上升，當U_c1＝U_c1b時充電完成，二極管D₁關斷；該過程中開關S₁實現零電壓關斷，低壓輸入電源、電感L₁、電容C_2a、C_2b均處于放電狀態，電容C₁處于充電狀態；此時功率開關S₂保持導通狀態，直流電源V_in2通過功率開關S₂向電感L₂充電；二極管D₂、D_1a、D_2a、D_1b、D_2b均關斷；

模態3：同模態2功率開關S₁關斷，S₂導通，當模態2中的電容C₁充電完成時，二極管D₁關斷，此時電感L₁的電流在經過C_1a、C_1b之間的節點時分流，一部分通過電容C_1a、二極管D_2a、電容C_2a及開關S₂流回電源負極，電容C_1a放電，電容C_2a充電；一部分通過電容C_1b、二極管D_1b流回電源負極，此時電容C_1b處于充電狀態；該過程中兩路輸入直流電源、電感L₁、電容C_1a、C_2b處于放電狀態，電容C_1b、C_2a均處于充電狀態；此時功率開關S₂保持導通狀態，低壓電源通過功率開關S₂向電感L₂充電；二極管D₁、D₂、D_2b均關斷；模態4：同模態1，功率開關S₁、S₂均導通，此時兩路直流輸入電源通過功率開關S₁和功率開關S₂分別向電感L₁和電感L₂充電；電容C_2a、C_2b均在向輸出端放電；二極管D₁、D₂、D_1a、D_1b、D_2a、D_2b均關斷；

模態5：控制器控制功率開關S₁導通，S₂關斷，此時輸入電源V_in2和電感L₂的電流通過電容C₁、二極管D₂、電容C_1a及開關S₁流回電源負極，電容C₁放電，電容C_1a充電，當電容C₁的電壓U_c1下降至0時，二極管D₂關斷，電容C₁充電完成；該過程中開關S₂實現零電壓關斷，低壓輸入電源、電感L₂、電容C₁放電，電容C_1a處于充電狀態，此時功率開關S₁保持導通狀態，直流輸入電源V_in1通過功率開關S₁向電感L₁充電；二極管D₁、D_1a、D_2a、D_1b、D_2b均關斷；

模態6：當模態5的中的C₁放電完成時，二極管D₂關斷，此時二極管D_1a導通，電感L₂的電流在經過D_1a陽極下端的結點時分流，一部分通過二極管D_1a、電容C_1a及開關S₁流回電源負極，電容C_1a充電；另一部分電流通過電容C_2b，二極管D_2b、電容C_1b以及開關S₁流回電源負極，電容C_1b、C_2a放電，電容C_2b處于充電狀態，二極管D₁、D₂、D_1b、D_2a均關斷。