一种并联结构的SEPIC电路制造技术

本发明专利技术公开了一种并联结构的SEPIC电路，包括第一电感、开关管、主中间电路以及输出电容；主中间电路包括第一隔离电容、第一二极管和第二电感。该SEPIC电路还包括一组或多组副中间电路；每一组副中间电路包括第二隔离电容、第二二极管和第三电感。每一组副中间电路与主中间电路具有并联的结构。本发明专利技术可用于输出电流较大的开关电路系统，且能够保持二极管的均流。

【技术实现步骤摘要】
一种并联结构的SEPIC电路
本专利技术涉及SEPIC变换电路。
技术介绍
传统汽车12V电池取电的功率开关电路，如果有升降压的功能要求，反激电路往往以其低成本优势被作为首选拓扑。而随着耦合电感的应用，使得采用耦合电感的SEPIC电路越来越多的被用来取代反激电路拓扑。相对反激电路拓扑，采用耦合电感的SEPIC电路在保持成本的基础上，有着更小的输入电流纹波。图1中示出了现有的一种采用耦合电感的SEPIC电路。在输出电流较大的应用场合，升降压拓扑中单个输出整流二极管就不能满足应用需求。不仅由于整流二极管功耗增加导致系统效率低下，甚至由于本身损耗增加而无法正常散热而导致损坏。针对这种应用，现有的SEPIC电路往往采用同步整流MOSFET或者二极管并联的方案。采用同步整流MOSFET虽然能够有效解决输出大电流的问题，但是需要对应的驱动电路，这样使得控制变得复杂，增加成本。除此之外，采用同步整流MOSFET还会带来额外的EMC问题，这是由于同步整流MOSFET寄生的反并联二极管反向恢复特性很差（采用的肖特基二极管没有反向恢复问题）。直接采用二极管并联的方式在一定程度也能解决问题，但是由于元件参数偏差会导致不均流，加上二极管导通压降有着负温度特性（温度越高，导通压降越小），更会加剧电流的不均流。因此如果采用二极管直接并联的方式，对元件参数偏差和实际布局都有很高要求，并且仍然很难保证很好的均流。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种可用于输出电流较大的开关电路系统的SEPIC电路，且该SEPIC电路能够保持二极管的均流。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术方案：一种并联结构的SEPIC电路，包括第一电感、开关管、主中间电路以及输出电容；主中间电路包括第一隔离电容、第一二极管和第二电感；第一电感的一端与直流输入电压的正端连接，第一电感的另一端与开关管的第一导通端以及第一隔离电容的一端连接，第一隔离电容的另一端与第一二极管的正极以及第二电感的一端连接，第一二极管的负极与输出电容的一端连接，开关管的第二导通端、第二电感的另一端以及输出电容的另一端均与直流输入电压的负端连接，该SEPIC电路还包括一组或多组副中间电路；每一组副中间电路包括第二隔离电容、第二二极管和第三电感；第二隔离电容的一端与第一隔离电容的一端、第一电感的另一端以及开关管的第一导通端连接，第二隔离电容的另一端与第二二极管的正极以及第三电感的一端连接，第二二极管的负极与第一二极管的负极以及输出电容的一端连接，第三电感的另一端与直流输入电压的负端连接。本专利技术至少达到以下的有益效果：1.本专利技术借助主中间电路和副中间电路中的电感的寄生直流电阻来抑制主中间电路和副中间电路的二极管的不均流，降低了二极管对其本身参数偏差的敏感性，从而在满足输出大电流的同时提高了转换效率；2.本专利技术实施成本低，并可以根据输出电流的大小灵活地调整与主中间电路并联的副中间电路的数量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了现有的SEPIC电路的示意图。图2示出了根据本专利技术一实施例的一种并联结构的SEPIC电路的示意图。图3示出了根据本专利技术一实施例的一种并联结构的SEPIC电路的工作原理图。具体实施方式下面结合附图对专利技术做出进一步说明。请参阅图2。根据本专利技术一实施例的一种并联结构的SEPIC电路，包括第一电感L1、开关管S1、主中间电路以及输出电容Co。主中间电路包括第一隔离电容Cb1、第一二极管D1和第二电感L2。第一电感L1的一端与直流输入电压V1的正端连接，第一电感L1的另一端与开关管S1的第一导通端以及第一隔离电容Cb1的一端连接，第一隔离电容Cb1的另一端与第一二极管D1的正极以及第二电感L2的一端连接，第一二极管D1的负极与输出电容Co的一端连接，开关管S1的第二导通端、第二电感L2的另一端以及输出电容Co的另一端均与输入电压V1的负端连接。输出电容两端Co的输出电压为该SPEIC电路的输出电压Vo，负载Ro与该输出电容Co并联连接，负载Ro不局限于纯电阻。该SEPIC电路还包括一组副中间电路。该组副中间电路包括第二隔离电容Cb2、第二二极管D2和第三电感L3。第二隔离电容Cb2的一端与第一隔离电容Cb1的一端、第一电感L1的另一端以及开关管S1的第一导通端连接，第二隔离电容Cb2的另一端与第二二极管D2的正极以及第三电感L3的一端连接，第二二极管D2的负极与第一二极管的负极D1以及输出电容Co的一端连接，第三电感L3的另一端与直流输入电压V1的负端连接。在图中所示的实施例中，该直流输入电压V1为直流电压源，该直流电压源的负端接地。开关管S1为NMOS开关管，开关管S1的第一导通端为该NMOS管的漏极，开关管S1的第二导通端为该NMOS管的源极。图2仅以设置一组副中间电路举例说明，在其它的实施例中，也可以设置多组副中间电路。该多组副中间电路与主中间电路构成并联结构，每组副中间电路均包括第二隔离电容Cb2、第二二极管D2和第三电感L3，其电路连接结构与前述的实施例相同，在此不再赘述。另外，基于成本考虑，最好是采用耦合电感的方式，使第一电感L1的线圈、第二电感L2的线圈以及所有第三电感L3的线圈均绕设在同一个磁芯上。以下结合图3对根据本专利技术一实施例的一种并联结构的SEPIC电路的工作原理做进一步描述。在图3中，考虑了第二电感L2的寄生直流电阻rL2和第三电感L3的寄生直流电阻rL3，由于第一电感L1的寄生直流电阻不影响主中间电路和副中间电路的电流分配情况，因此以下分析忽略了第一电感L1的寄生直流电阻。分析假设电感纹波电流为零，开关管S1视为理想开关，所有的电容均为理想电容，并定义开关占空比为D，开关周期为Ts。稳态时，根据第一隔离电容Cb1和第二隔离电容Cb2电荷守恒，可以知道流过隔离电容的平均电流为零，因此流过第二电感L2的电流平均值IL2等于流过第一二极管D1的电流平均值ID1，同样，流过第三电感L3的电流平均值IL3等于流过第二二极管D2的电流平均值ID2。而流过第一二极管D1的电流平均值ID1即为主中间电路输出电流值Io1，流过第二二极管D2的电流平均值ID2即为副中间电路输出电流值Io2。在开关管S1关断时，从第一电感L1的电流流到第一隔离电容Cb1和第二隔离电容Cb2的电流分别为[D/(1-D)]*IL2和[D/(1-D)]*IL3。根据电感的伏秒平衡可以得到：V1*D*Ts=(Vcb1+Vd1+Vo–V1)*(1-D)*Ts(Vcb1–IL2*rL2)*D*Ts=(Vd1+Vo+IL2*rL2)*(1-D)*Ts对于主中间电路根据以上公式可以得到：Vo=D*V1/(1-D)–rL2*Io1–Vd1同样，对于副中间电路可以得到：Vo=D*V1/(1-D)–rL3*Io2–Vd2由上述的主中间电路和副中间电路的输出电压公式可以得到：rL2*Io1+Vd1=rL3*Io2+Vd2其中，Vcb1为第一隔离电容Cb1的压降，Vd1为第一二极管D1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联结构的SEPIC电路，包括第一电感、开关管、主中间电路以及输出电容；所述主中间电路包括第一隔离电容、第一二极管和第二电感；所述第一电感的一端与直流输入电压的正端连接，所述第一电感的另一端与所述开关管的第一导通端以及所述第一隔离电容的一端连接，所述第一隔离电容的另一端与所述第一二极管的正极以及第二电感的一端连接，所述第一二极管的负极与所述输出电容的一端连接，所述开关管的第二导通端、所述第二电感的另一端以及所述输出电容的另一端均与直流输入电压的负端连接，其特征在于，该SEPIC电路还包括一组或多组副中间电路；每一组副中间电路包括第二隔离电容、第二二极管和第三电感；所述第二隔离电容的一端与所述的第一隔离电容的一端、所述的第一电感的另一端以及所述开关管的第一导通端连接，所述第二隔离电容的另一端与所述第二二极管的正极以及第三电感的一端连接，所述第二二极管的负极与所述的第一二极管的负极以及所述的输出电容的一端连接，所述第三电感的另一端与所述直流输入电压的负端连接。

【技术特征摘要】
1.一种并联结构的SEPIC电路，包括第一电感、开关管、主中间电路以及输出电容；所述主中间电路包括第一隔离电容、第一二极管和第二电感；所述第一电感的一端与直流输入电压的正端连接，所述第一电感的另一端与所述开关管的第一导通端以及所述第一隔离电容的一端连接，所述第一隔离电容的另一端与所述第一二极管的正极以及第二电感的一端连接，所述第一二极管的负极与所述输出电容的一端连接，所述开关管的第二导通端、所述第二电感的另一端以及所述输出电容的另一端均与直流输入电压的负端连接，其特征在于，该SEPIC电路还包括一组或多组副中间电路；每一组副中间电路包括第二隔离电容、第二二极管和第三电感；所述第二隔离电容的一端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳彩，
申请(专利权)人：科博达技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31