[發明專利]一種升壓變換器及高壓電源

在審

• 申請號: 202210506463.X
• 申請日: 2022-05-10
• 公開（公告）號: CN115173707A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 經雯荔;趙鑫;高輝;許諾;李晨軒;張聰
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/337;H02M3/00;H02M1/00;H02M1/08
• 代理公司: 北京云科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11483
• 代理人: 張飆

本發明公開了一種升壓變換器及高壓電源，該升壓變換器包括推挽升壓電路和諧振全波倍壓整流電路，所述推挽升壓電路包括功率開關管Q₁、Q₂和變壓器，所述全波倍壓整流電路包括諧振電感L₁和全波倍壓整流組合。本發明利用變壓器自身漏感實現功率開關管軟開關，有效降低了開關損耗，避免了開關損耗對變換器高頻化的制約，可進一步減小變壓器等無源元件的體積。前級采用推挽變換電路，后級采用諧振倍壓整流電路，可解決升壓能力不足和效率低等問題，適合于輸入電壓低，輸出電壓高且對電源體積，轉換效率有較高要求的場合。

技術領域

本發明涉及電力電子變換器裝置與技術領域，特別涉及一種升壓變換器及高壓電源。

背景技術

隨著社會諸多領域對高壓電源需求的增長，除了應用于早期的高壓除塵、高能物理科研等傳統領域，高壓電源越來越廣泛應用于伽馬能譜測量、空間電推進等新興科技中。目前高壓電源大多使用高頻逆變+高壓變壓器+整流的多級升壓結構，但由于開關管不是理想器件，在每個周期中存在開關損耗，隨著開關頻率的提高，開關損耗也越大，變換器的效率也越低。開關損耗的存在限制了變換器開關頻率的進一步提高，從而限制了變換器的小型化和輕量化。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的之一在于提供了一種高效率、高變比的升壓變換器。

本發明的另一目的在于提供一種體積小且高電壓輸出的高壓電源。

為實現上述目的，本發明的第一方面提供一種升壓變換器，包括推挽升壓電路和諧振全波倍壓整流電路，所述推挽升壓電路包括功率開關管Q₁、Q₂和變壓器，所述全波倍壓整流電路包括諧振電感L₁和全波倍壓整流組合，所述全波倍壓整流組合包括正向倍壓整流電路和負向倍壓整流電路，所述變壓器的第一原邊線圈繞組T_p1的同名端與功率開關管Q₁的第一端連接，所述變壓器的第一原邊線圈繞組T_P1的異名端與第二原邊線圈繞組T_P2的同名端連接并與輸入電源第一極相連，所述第二原邊線圈繞組T_P2的異名端與功率開關管Q₂的第一端連接，所述功率開關管Q₁、Q₂的第二端與輸入電源第二極相連；所述變壓器的副邊線圈繞組T_S的同名端與諧振電感L₁的第一端連接，諧振電感L₁的第二端與全波倍壓整流組合相連；

所述正向倍壓整流電路的輸入連接所述副邊線圈繞組T_S，對變壓器輸出的逆變波進行正向倍壓整流升壓，正向倍壓整流電路的輸出作為全波倍壓整流組合的正輸出端；

所述負向倍壓整流電路的輸入連接所述副邊線圈繞組T_S，對變壓器輸出的逆變波進行負向倍壓整流升壓，負向倍壓整流電路的輸出作為全波倍壓整流組合的負輸出端；所述正輸出端和負輸出端之間連接負載并向負載輸出高壓直流。

進一步，所述正向倍壓整流電路包括多個串聯的整流單元，每個整流單元包括電容C₂、C₅、二極管D₂、D₅，電容C₂的第一端與所述副邊線圈繞組T_S的異名端相連，電容C₂的第二端與二極管D₂的陰極相連，二極管D₂的陽極與諧振電感L₁的第二端相連，電容C₅的第一端與諧振電感L₁的第二端相連，電容C₅的第二端分別與二極管D₅的陽極和負輸出端相連，二極管D₅的陰極與所述副邊線圈繞組T_S的異名端相連。