[發(fā)明專利]一種沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器和開關(guān)電源

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010043161.4
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111211687B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張桂東;陳偉琛;陳浩東;陳思哲;章云
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 黃忠

本申請公開了一種沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器和開關(guān)電源，沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器的增益為2(1?D)/(D×D?3D+1)，輸出電容的電壓應(yīng)力降恒為輸出電壓的1/2，第一電容的電壓應(yīng)力恒為輸出電壓的1/2與直流電源電壓的差值，第二電容的電壓應(yīng)力為輸出電壓的1/18～3/14，減小了儲能電容和輸出電容的電壓應(yīng)力，有利于減小電容體積，使得開關(guān)電源的體積大大減小，進而獲得較高的功率密度指標，從而解決了現(xiàn)有的高增益Z源DC?DC變換器的儲能電容和濾波電容所承受的電壓應(yīng)力較大，當電路工作在較高增益的情況時，導(dǎo)致變換器所需要的電容的耐壓必須足夠大，使得電容的體積、重量和成本都升高，難以滿足實際工業(yè)應(yīng)用的要求的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及DC-DC變換器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器和開關(guān)電源。

背景技術(shù)

DC-DC變換器被廣泛應(yīng)用于手機、數(shù)碼相機和便攜式媒體播放器等電子產(chǎn)品中，DC-DC變換器的性能的優(yōu)劣影響著整個產(chǎn)品的性能，是電力電子領(lǐng)域的重要器件。

傳統(tǒng)的Z源DC-DC變換器如圖1所示，圖1為傳統(tǒng)Z源DC-DC變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，該變換器通過控制開關(guān)管模塊的導(dǎo)通和關(guān)斷來實現(xiàn)升壓，但是電壓增益較低，且該電路中儲能電容和輸出濾波電容的電壓應(yīng)力較高，無法滿足實際工業(yè)應(yīng)用的要求。針對傳統(tǒng)Z源DC-DC變換器所存在的缺陷，本領(lǐng)域提出了如圖2所示的一種高增益的Z源DC-DC變換器，圖2為現(xiàn)有的高增益的Z源DC-DC變換器的電路結(jié)構(gòu)示意圖，相較于傳統(tǒng)的Z源DC-DC變換器，圖2的方案增加了一個二極管和濾波電容，使得電路的升壓能力得到提高，但是儲能電容和濾波電容所承受的電壓應(yīng)力依然沒有降低，這就導(dǎo)致變換器所需要的電容的耐壓必須足夠大，使得電容的體積、重量和成本都升高，難以滿足實際工業(yè)應(yīng)用的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本申請?zhí)峁┝艘环N沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器和開關(guān)電源，用于解決現(xiàn)有的高增益Z源DC-DC變換器的儲能電容和濾波電容所承受的電壓應(yīng)力較大，當電路工作在較高增益的情況時，導(dǎo)致變換器所需要的電容的耐壓必須足夠大，使得電容的體積、重量和成本都升高，難以滿足實際工業(yè)應(yīng)用的要求的技術(shù)問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)升壓變換器，包括：直流電源、沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)、第二開關(guān)管模塊、第三電容、第四電容、第三二極管、第四二極管和負載；

所述沙漏型阻抗網(wǎng)絡(luò)包括第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第一二極管、第二二極管和第一開關(guān)管模塊；

所述第二開關(guān)管模塊的第一端連接所述直流電源的負端和所述第三二極管的陰極；

所述第二開關(guān)管模塊的第二端連接所述第二電容的第一端、所述第二電感的一端、所述第三電容的第一端和所述第四電容的第二端；

所述第三電容的第二端連接所述第三二極管的陽極和所述負載的負端；

所述第一開關(guān)管模塊的第一端連接所述第二電感的另一端、所述第四二極管的陽極和所述第一二極管的陰極；

所述第一開關(guān)管模塊的第二端連接所述第一電容的第一端和所述第二二極管的陰極；

所述第二二極管的陽極連接所述第二電容的第一端；

所述第四電容的第一端連接所述第四二極管的陰極和所述負載的正端；

所述第一電感的一端連接所述直流電源的正端和所述第一電容的第二端；

所述第一電感的另一端連接所述第二電容的第二端和所述第一二極管的陽極。

可選地，所述第一開關(guān)管模塊和所述第二開關(guān)管模塊同時開通或關(guān)斷。

可選地，所述第一開關(guān)管模塊和所述第二開關(guān)管模塊均為IGBT管；