[發(fā)明專利]一種高增益Cuk DC-DC變換器

有效

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• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112713766B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 邾玢鑫;戴俊平;張耀;楊楠;馬輝
• 申請（專利權(quán)）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/00
• 分類號: H02M3/00;H02M3/335
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

一種高增益Cuk DC?DC變換器，該變換器該變換器包含一個直流輸入源，一個基本Cuk變換器，n?1個增益擴展單元。增益擴展單元由一個電感、兩個電容及一個二極管所構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)增益擴展單元的個數(shù)，即可實現(xiàn)對變換器輸入輸出增益及開關器件電壓應力的調(diào)節(jié)。該變換器具有控制及驅(qū)動電路簡單、輸入輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、開關器件電壓應力低等優(yōu)勢，較適合于輸入電壓與輸出電壓變化范圍比較大的應用場合。

技術領域

本發(fā)明涉及一種DC-DC變換器，具體涉及一種高增益Cuk DC-DC變換器。

背景技術

在輸入和輸出電壓變化均較大的應用場合，輸入電壓即可能高于輸出電壓，也可能低于輸出電壓，此時適用的常見非隔離型升降壓DC-DC變換器有Flyback、Cuk、隔離型Sepic以及隔離型Zeta電路。理論上通過調(diào)節(jié)占空比D，這些變換器的輸入輸出增益可以在零至無窮大之間變化，但受元器件及電路寄生參數(shù)的影響，這些變換器的升壓能力受到了較大的限制。目前提高DC-DC變換器輸入輸出增益的方案多基于隔離型Boost電路級聯(lián)直流變壓器而構(gòu)建，因而這些電路開關元器件多，且損耗較大。因此研究即可實現(xiàn)高增益升壓、降低功率損耗，實現(xiàn)一種新型寬輸入輸出升降壓DC/DC變換器具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有隔離型高增益DC-DC變換器開關元器件較多且損耗較大的問題，本發(fā)明基于基本Cuk電路提出一種新型的高增益Cuk DC-DC變換器。該變換器由基本Cuk變換器和若干個增益擴展單元組成。通過調(diào)節(jié)增益擴展單元的個數(shù)即可實現(xiàn)對變換器輸入輸出增益以及開關器件電壓應力的調(diào)節(jié)。該變換器具有控制及驅(qū)動電路簡單、輸入輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、開關器件電壓應力低等優(yōu)勢；較適合于輸入電壓與輸出電壓變化范圍比較大的應用場合。

本發(fā)明采取的技術方案為：

一種高增益Cuk DC-DC變換器，該變換器包含一個直流輸入源，1個基本Cuk變換器，1個漏感吸收單元，n-1個增益擴展單元；其中：

基本Cuk變換器包含一個原副邊n₁:n₂的變壓器，三個電感L、L_r、L₁，兩個電容C₁₁、C₁₂，一個功率開關S₁，一個二極管D₁；其連接形式如下：電感L的一端接直流輸入源的正極，電感L的另一端分別連接功率開關S₁的漏極、電感L_r的一端，電感L_r的另一端與變壓器原邊的上端相連，功率開關S₁源極分別與變壓器原邊的下端、直流輸入源的負極相連，電容C₁₁的一端與變壓器副邊的上端相連，電容C₁₁的另一端分別與電感L₁的一端、二極管D₁的陽極相連，電感L₁的另一端與電容C₁₂一端相連，二極管D₁的陰極分別與電容C₁₂的另一端、變壓器副邊的下端相連；

第1個增益擴展單元包含電感L₂、二極管D₂和兩個電容C₂₁、C₂₂；其中，電容C₂₁的另一端分別與電感L₂的一端、二極管D₂的陽極相連，電感L₂的另一端與電容C₂₂的一端相連；

第2個增益擴展單元包含電感L₃、二極管D₃和兩個電容C₃₁、C₃₂；其中，電容C₃₁的另一端分別與電感L₃的一端、二極管D₃的陽極相連，電感L₃的另一端與電容C₃₂的一端相連；