[發明專利]帶變壓器的高效非隔離交錯并聯BOOST變換器和工作方法

在審

• 申請號: 201710375816.6
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107222098A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 凌睿;王峰;胡睿;張騰;劉金平;劉輝;楊常浩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種帶變壓器的高效非隔離交錯并聯BOOST變換器，其特征在于，包括：第一MOS管、第二MOS管、第一電感、第二電感、變壓器漏感、第一二極管、第二二極管、第三二極管、負載、輸出電容，第一電容、第二電容、變壓器，

第一電感一端連接第二MOS管漏極，第三電感與第一電感并聯，同樣連接第二MOS管漏極，所述第一電感另一端連接第二電感一端，所述第一MOS管源極連接第二MOS管源極，所述第一MOS管漏極連接第二電感另一端，所述第二電感一端還連接變壓器漏感一端，所述變壓器漏感另一端連接變壓器一次側輸入端，所述第二MOS管漏極連接變壓器一次側輸出端，這使得具有更低導通電阻的MOS管能夠被選擇來進一步減小開關損耗和導通損耗。第一MOS管漏極和第二電容一端，所述第一電感另一端還連接變壓器二次側輸入端和第一電容一端，所述第一電容另一端連接第二二極管正極和第三二極管負極，所述第一二極管負極連接變壓器二次側輸出端，所述第二二極管負極連接第二電容另一端和第一二極管正極，所述第三二極管正極分別連接輸出電容一端和負載一端，所述輸出電容另一端連接第二MOS管源極，所述負載另一端連接第二MOS管源極。

2.一種帶變壓器的高效非隔離交錯并聯BOOST變換器的工作方法，其特征在于，設置兩個MOS管工作時序，MOS管導通、關斷的一個時間周期分為t₀、t₁、t₂、t₃、t₄五個時間點，所述工作方法包括：

步驟1，在t₀至t₁階段，第二MOS管導通，第一MOS管關斷，第二二極管關斷，第一二極管和第三二極管導通，電源給第二電感充電，第二電感中的電流i_L2線性增加，第一電感和第二電容釋放能量給輸出電容和負載，第一電感電流i_L1線性減??；

步驟2，在t₁至t₂階段，第二MOS管、第一二極管關斷，第一MOS管關斷，第一電感、第二電感和第三電感同時給輸出電容和負載釋放能量，電感電流i_L1、i_L2、i_L3線性減小，儲在第一電感和第一電容中的能量通過第二二極管和第三二極管傳遞輸出電容給負載；

步驟3，在t₂至t₃階段，第二MOS管和第一二極管依然關斷，第一MOS管開始導通，第三二極管關斷。第二電感和第三電感仍然對外放電，第一電感開始充電，電流i_L1線性增加，第二電感和第一電容給第二電容充電，輸出電容給負載放電；

步驟4，在t₃至t₄階段，第一MOS管、第二MOS管同時關斷，第一電感、第二電感和第三電感同時給輸出電容和負載釋放能量，電感電流i_L1、i_L2、i_L3線性減小，儲在第一電感和第一電容中的能量通過第二二極管和第三二極管傳遞輸出電容給負載。

3.根據權利要求2所述的帶變壓器的高效非隔離交錯并聯BOOST變換器的工作方法，其特征在于，還包括設置電壓增益的步驟：

當D＜0.5時：

變換器在四個工作模態時的工作時間分別為DT_S、(0.5-D)T_S、DT_S、(0.5-D)T_S，根據第二電容的伏秒平衡原理：

可以得到：

V_IN+V_C1(1-D)-V_C2D-V_O(1-2D)＝0

同樣，根據第一電感和第三電感的伏秒平衡原理可得方程：

V_IN+V_C2(1-D)-V_O(1-D)＝0

NDV_IN-V_C1D-V_C1(1-2D)-V_C1D＝0

可得變換器的電壓增益為：

。

4.根據權利要求2所述的帶變壓器的高效非隔離交錯并聯BOOST變換器的工作方法，其特征在于，還包括設置電壓應力的步驟：

根據基爾霍夫電壓定律，第一MOS管、第二MOS管和第一二極管、第二二極管、第三二極管的電壓應力得為：

第一電容的電壓應力為：

V_C1＝NDV_IN

第二電容的電壓應力為：

根據基爾霍夫電壓定律可知第二MOS管的電壓應力為第一電容和第二電容電壓應力之差，其為

第一MOS管的電壓應力為輸出電壓與第二電容電壓之差，其為

同樣可求得第二二極管和第三二極管的電壓應力分別為：