[發明專利]級聯的升壓型DC-DC變換器

在審

• 申請號: 201811336710.6
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109391151A
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 陳怡
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M3/07
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種級聯的升壓型DC?DC變換器，包括電容電感儲能模塊1至電容電感儲能模塊n、電感L1至電感Ln?1和電容Co，電容電感儲能模塊j又包括二極管Dj_1、電容Cj_1、電感Lj_1和電子開關Sj，電子開關Sj包括二極管Dj_2、N型MOS管Mj_1和控制器j，j的取值范圍是1至n。本發明具有如下工作特征：電路結構簡單、易于擴展、適用的控制方法多樣、高效率、輸入和輸出電流均連續、輸出和輸入電壓共地且極性一致、輸出電壓Vo大于或等于直流電源電壓Vi。

技術領域

本發明涉及直流-直流(DC-DC)變換器，尤其是一種輸入和輸出電流均連續且輸入和輸出電壓同極性的級聯的升壓型DC-DC變換器，可作為高升壓比的基本單元組建多輸入和多輸出的直流電源系統，如：直流電源模塊并聯系統、LED陣列驅動系統、分布式光伏發電系統等。

背景技術

現有具有升壓功能的基本DC-DC變換器包括Boost變換器、Buck-Boost變換器、Cuk變換器、Sepic變換器和Zeta變換器。如表1所列，在不考慮輸出電容的情況下，上述這5種具有升壓功能的基本DC-DC變換器都不滿足“輸入和輸出電流均連續且輸入和輸出電壓同極性”的要求。

表1

級聯是獲得高升壓比的常用手段。當采用上述基本DC-DC變換器進行級聯時，僅Boost或Speic和Zeta的組合或Cuk和Cuk的組合可滿足“輸入和輸出電流均連續且輸入和輸出電壓同極性”的要求。但是，Boost或Speic和Zeta的組合內部存在電流不連續的問題，而Cuk和Cuk的組合則存在輸入和輸出不共地的問題。

發明內容

為了克服現有“輸入和輸出電流均連續且輸入和輸出電壓同極性”的升壓型DC-DC變換器級聯方案中Boost或Speic和Zeta的組合內部存在電流不連續的問題以及Cuk和Cuk的組合存在輸入和輸出不共地的問題，本發明提供一種級聯的升壓型DC-DC變換器，能夠實現級間電流仍連續以及輸入和輸出共地，以此擴充DC-DC變換器的級聯種類。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種級聯的升壓型DC-DC變換器，包括電容電感儲能模塊1至電容電感儲能模塊n、電感L1至電感Ln-1和電容Co，電容電感儲能模塊j具有端口Vij+、端口Voj+和端口Gndj，電容電感儲能模塊1的端口Vi1+與直流電源Vi的正端相連，電容電感儲能模塊1的端口Vo1+與電感L1的一端相連，電感L1的另一端與電容電感儲能模塊2的端口Vi2+相連，依次類推，電感Ln-1的另一端與電容電感儲能模塊n的端口Vin+相連，電容電感儲能模塊n的端口Von+同時與電容Co的一端以及負載Z的一端相連，負載Z的另一端同時與電容Co的另一端、電容電感儲能模塊j的端口Gndj和直流電源Vi的負端相連，j的取值范圍是1至n，所述電容電感儲能模塊j包括二極管Dj_1、電容Cj_1、電感Lj_1和電子開關Sj，所述電子開關Sj具有端口aj和端口bj，二極管Dj_1的陽極同時與電容電感儲能模塊j的端口Vij+和電子開關Sj的端口aj相連，二極管Dj_1的陰極同時與電容Cj_1的一端和電容電感儲能模塊j的端口Voj+相連，電子開關Sj的端口bj同時與電容Cj_1的另一端和電感Lj_1的一端相連，電感Lj_1的另一端與電容電感儲能模塊j的端口Gndj相連。

本發明的方案，當電子開關S1截止時，二極管D1_1導通，直流電源Vi、二極管D1_1、電感L1和電容電感儲能模塊2構成一個回路，直流電源Vi、二極管D1_1、電容C1_1和電感L1_1構成另一個回路。

當電子開關S1導通時，二極管D1_1截止，直流電源Vi、電子開關S1和電感L1_1構成一個回路，直流電源Vi、電子開關S1、電容C1_1、電感L1和電容電感儲能模塊2構成另一個回路。