[發(fā)明專(zhuān)利]一種組合電感交錯(cuò)高增益升壓電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711226583.X
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107911020A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單文鋒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳市航天新源科技有限公司;深圳航天科技創(chuàng)新研究院
• 主分類(lèi)號(hào): H02M3/155
• 分類(lèi)號(hào): H02M3/155;H02M1/08
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙)44248
• 代理人: 胡吉科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種組合電感交錯(cuò)高增益升壓電路。

背景技術(shù)

由于傳統(tǒng)Boost升壓電路存在的固有缺點(diǎn)，變換器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中升壓比存在限制，輸出電壓一般為輸入電壓的4～6倍。為了達(dá)到更高的升壓比，近年來(lái)提出了眾多的新型高增益拓?fù)潆娐?，這些電路都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種組合電感交錯(cuò)高增益升壓電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易工程實(shí)現(xiàn)，能夠應(yīng)用于燃料電池電源、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、蓄電池儲(chǔ)能等大電流輸入電源領(lǐng)域。

本發(fā)明具體通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種組合電感交錯(cuò)高增益升壓電路，包括：輸入電容Cin、輸出電容Cout、輸入主電感Lm和N個(gè)交錯(cuò)功率單元；其中，輸入電容Cin的一端與所述升壓電路的輸入端相連，Cin的另一端接地；輸入電感Lm的一端與電路的輸入端相連，Lm的另一端與各交錯(cuò)功率單元的輸入端相連；輸出電容Cout的一端與各交錯(cuò)功率單元的輸出端相連，Cout的另一端接地，以交錯(cuò)功率單元的輸出端為所述升壓電路的輸出端。

進(jìn)一步地，所述交錯(cuò)功率單元采用耦合電感的方式實(shí)現(xiàn)高增益升壓，其包括：耦合電感L1、L2、開(kāi)關(guān)管Q、二極管D以及隔直電容C；其中，L2與L1的匝比均為n，L1和L2磁耦合；耦合電感L1的異名端為所述交錯(cuò)功率單元的輸入端，L1的同名端與耦合電感L2的異名端相連，L2的同名端與二極管D的正極相連，二極管D的負(fù)極作為所述交錯(cuò)功率單元的輸出端，隔直電容C連接所述交錯(cuò)功率單元的輸入端和輸出端；開(kāi)關(guān)管Q的第一端與L1的同名端相連，第二端接地，第三端接驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

進(jìn)一步地，所述N個(gè)交錯(cuò)功率單元的開(kāi)關(guān)管PWM驅(qū)動(dòng)波形的相位兩兩相差360°/N。

進(jìn)一步地，所述N個(gè)交錯(cuò)功率單元的開(kāi)關(guān)管PWM驅(qū)動(dòng)波形由1路PWM經(jīng)過(guò)模擬電路擴(kuò)相得到，或者由數(shù)字控制芯片直接發(fā)出。

進(jìn)一步地，所述升壓電路的應(yīng)用范圍為高升壓比的燃料電池電源。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的電路簡(jiǎn)單可靠，便于工程實(shí)現(xiàn)，輸入電流紋波極小，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的總體實(shí)現(xiàn)框圖；

圖2是本發(fā)明升壓電路中的交錯(cuò)功率單元實(shí)現(xiàn)原理圖；

圖3是交錯(cuò)功率單元開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)波形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明的組合電感交錯(cuò)高增益升壓電路，如圖1所示，包括：輸入電容Cin、輸出電容Cout、輸入主電感Lm和交錯(cuò)功率單元1～交錯(cuò)功率單元N。其中，輸入電容Cin的一端與所述升壓電路的輸入端相連，Cin的另一端接地。輸入電感Lm的一端與電路的輸入端相連，Lm的另一端與交錯(cuò)功率單元的各輸入端相連。輸出電容Cout的一端與交錯(cuò)功率單元的各輸出端相連，Cout的另一端接地，以交錯(cuò)功率單元的輸出端為所述升壓電路的輸出端。

交錯(cuò)功率單元采用耦合電感的方式實(shí)現(xiàn)高增益升壓，如圖2所示，其包括：耦合電感L1、L2、開(kāi)關(guān)管Q、二極管D以及隔直電容C；其中，L2與L1的匝比均為n，L1和L2磁耦合；耦合電感L1的異名端為所述交錯(cuò)功率單元的輸入端，L1的同名端與耦合電感L2的異名端相連，L2的同名端與二極管D的正極相連，二極管D的負(fù)極作為所述交錯(cuò)功率單元的輸出端，隔直電容C連接所述交錯(cuò)功率單元的輸入端和輸出端；開(kāi)關(guān)管Q的第一端與L1的同名端相連，第二端接地，第三端接驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

當(dāng)只有一個(gè)功率單元時(shí)，即不進(jìn)行多相交錯(cuò)：當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，二極管D關(guān)斷，電容C充電，與輸入電感Lm的電流i_Lm流入開(kāi)關(guān)管Q。電感L1電流i_L1等于開(kāi)關(guān)管電流i_Q，電感L1兩端電壓為U_O-U_C1，Uo是整個(gè)電路的輸出電壓，U_C1是隔直電容的電壓；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，二極管D導(dǎo)通，由于開(kāi)關(guān)管寄生電容的存在，開(kāi)關(guān)管寄生電容與二極管寄生電容、漏感之間形成諧振，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管兩端形成電壓尖峰。二極管導(dǎo)通后，電感L1兩端電壓鉗位在-U_C1(1+n)，電感電流i_L1線性下降，輸入電感Lm通過(guò)電容C向負(fù)載傳輸能量，直到下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的到來(lái)。

只要中間隔直電容C和輸出濾波電容Cout電壓脈動(dòng)小，就能在輸入電感Lm較小時(shí)也能實(shí)現(xiàn)幾乎零輸入電流紋波，設(shè)計(jì)時(shí)需要選取較大的電容值以減小電壓紋波。