[實用新型]一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器

有效

• 申請號: 201720582628.6
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN207368879U
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 張波;金林;丘東元;鄭泰山
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 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

本實用新型提供一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器，包括第一二極管、第一開關管、直流輸入電源、電感、第二二極管、電容、第三二極管、第二開關管、輸出電容和負載。所述的第一二極管的陰極與直流輸入電源的負極和第一開關管的源極連接。所述的直流輸入電源的正極與第三二極管的陽極和電感的一端連接。所述的電感的另一端與第二二極管的陽極和第二開關管的漏極連接。所述的第二二極管的陰極與第一開關管的漏極和電容的一端連接。所述電容的另一端與第一二極管的陽極、第二開關管的源極、輸出電容的一端和負載的一端連接。本實用新型結構簡單，具有較高的穩態增益，適用于非隔離型高增益直流電壓變換場合。

技術領域

本實用新型涉及DC/DC變換器領域，具體涉及一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器。

背景技術

隨著能源效率越來越受到重視，新能源發電取得了長足的發展，然而像太陽能，風能和燃料電池等清潔能源發電的輸出直流電壓一般較低，無法直接用于逆變并網或某些高電壓等級的負載供電。因此，需要高增益的DC/DC變換器來將低輸出電壓進行抬升。而傳統的Boost變換器因為結構簡單常被用于升壓電路，但要實現高增益，其開關管的占空比往往較大，這不利于系統的能源轉換效率的提高，而Z源/準Z源DC/DC變換器的提出，確實將輸入輸出電壓增益提高了不少，不過其中的Z源和準Z源網絡含有兩個電感和電容使得電路的體積較大，不利于系統的小型化和輕量化。而近年所提出的準開關升壓網絡，僅含有一個電感和一個電容，就可以實現和傳統Z源網絡的相同的升壓能力，而將準開關升壓網絡用于DC-DC電路中，對其進行適當的改造，不僅可以使其升壓能力得到進一步的提升，并且開關設備的電壓應力也能進一步降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的不足，提出一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器，具體技術方案如下。

一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器，包括第一二極管、第一開關管、直流輸入電源、電感、第二二極管、電容、第三二極管、第二開關管、輸出電容和負載；所述第一二極管的陰極與直流輸入電源的負極和第一開關管的源極連接；所述直流輸入電源的正極與第三二極管的陽極和電感的一端連接；所述電感的另一端與第二二極管的陽極和第二開關管的漏極連接；所述第二二極管的陰極與第一開關管的漏極和電容的一端連接；所述電容的另一端與第一二極管的陽極、第二開關管的源極、輸出電容的一端和負載的一端連接；所述輸出電容的另一端和第三二極管的陰極和負載的另一端連接。

該變換器穩態輸出時的電壓增益G為：

其中Vo表示變換器負載側的輸出電壓，Vi為輸入直流電壓源，D為占空比。

與現有技術相比本實用新型具有如下優點：相比于傳統的Z源、準Z源DC/DC變換器，少了一組電感電容元件，多了一個開關管和二極管，元器件數量總數相同，相對體積更小；另外在相同的占空比和輸入電壓的情況下，具有更高的輸出電壓。即相同的輸入電壓和輸出電壓條件下，本實用新型電路只需要較小的占空比就可以將低等級電壓升至高等級的電壓，而且結構簡單，兩個開關管同步動作，控制方便，開關管和二極管的電壓應力小，工作效率高，因此本實用新型電路具有很廣泛的應用前景。

附圖說明

圖1是一種低電壓應力的高增益準開關升壓DC/DC變換器電路圖。

圖2是一個開關周期主要元件的電壓電流波形圖。

圖3a、圖3b是圖1所示電路分別在第一開關管和第二開關管同時導通、第一開關管和第二開關管同時關斷時，在一個開關周期內電路模態圖。