一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器制造技术

本发明专利技术提出一种具备高增益升压能力的Buck‑Boost DC‑DC变换器。所提变换器由基本Buck‑Boost变换器和若干个增益单元组成。所提增益单元由一个电感、两个电容及一个二极管所构成，通过调节所提增益单元的个数即可实现对Buck‑Boost变换器输入输出增益及开关电压应力的调节。所提变换器控制及驱动电路简单、输入输出电压调节范围宽、开关器件电压应力低等优势，较适合于同时需要高增益升压变换和降压变换的这类输入输出电压变化范围较大的应用场合。

A Buck-Boost DC-DC Converter with High Gain Boost Capability

The invention provides a Buck Boost DC DC DC DC converter with high gain boost capability. The proposed converter consists of a basic Buck Boost converter and several gain units. The proposed gain unit consists of an inductor, two capacitors and a diode. By adjusting the number of the proposed gain units, the input and output gain and the switching voltage stress of the Buck Boost converter can be adjusted. The proposed converter has the advantages of simple control and drive circuit, wide range of input and output voltage regulation and low voltage stress of switching devices. It is more suitable for such applications where high gain boost and buck transformations are needed at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器
本专利技术涉及一种即可实现降压，也可实现高增益升压的DC/DC变换器，具体是一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器。
技术介绍
Buck-BoostDC-DC变换器因可同时对输入电压实现升降压，且开关器件少等优势在工业应用中得到了广泛应用。但因电路和元器件寄生参数的影响，其升压能力受到了较大的限制，这使得传统Buck-Boost变换器仅适用于输入输出增益不高的场合中，目前具备高增益升压能力的方案多基于Boost变换器而构建，这些方案虽可实现高增益升压能力，但多不能同时实现降压变换，在既需要降压又需要高增益升压的场合中难以适用，因此构建即可实现降压，也可实现高增益升压的新型Buck-Boost变换器具有重要意义。
技术实现思路
为解决现有Buck-BoostDC-DC变换器中所存在的输入输出增益低的问题，本专利技术基于基本Buck-Boost电路提出一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器。本专利技术采取的技术方案为；一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Buck-Boost变换器，n个增益单元。其中：基本Buck-Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：开关S1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感L1的上端以及二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与电容C1的上端相连，电感L1的下端以及电容C1的下端与输入电源的负极相连。n个增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个增益单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2。其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阴极相连，二极管Di1的阳极与电容Ci2的上端相连。各个增益单元之间的连接形式如下(1<i≤n)：第i-1个增益单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阴极相连的交点与第i个增益单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个增益单元中二极管D(i-1)1的阳极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个增益单元中电感Li1的下端相连，第i-1个增益单元中电容C(i-1)2的下端与第i个增益单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连。第1个增益单元与基本Buck-Boost变换器之间的连接关系如下：基本Buck-Boost变换器中开关S1的源极与电感L1的上端以及二极管D1的阴极相连的交点与第1个增益单元中电容C11的左端相连，基本Buck-Boost变换器中二极管D1的阳极与电容C1的上端相连的交点与第1个增益单元中电感L11的下端相连。负载RL的两端与第n个增益单元中电容Cn2的两端相连。功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。本专利技术一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器，技术效果如下：1、输入输出增益高且可通过所提增益单元的数量进行调节，开关电压应力低。其中(电感L1的电流连续导通条件下)：输出电压与输入电压的比值为：开关管电压应力为：其中D为占空比，uin为输入电压，uo为输出电压，us为功率开关电压应力，n为增益单元数量。2、仅含有1个功率开关，控制策略及驱动电路简单。附图说明图1是本专利技术电路原理图。图2是本专利技术增益单元数为1时的电路拓扑图。图3是基本Buck-Boost变换器的电路拓扑图。图4是本专利技术增益单元数为1时的输入输出增益与传统Buck-Boost变换器的输入输出增益对比图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图2所示：一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Buck-Boost变换器，一个增益单元。其中：基本Buck-Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：开关S1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感L1的上端以及二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与电容C1的上端相连，电感L1的下端以及电容C1的下端与输入电源的负极相连。增益单元含有：一个电感L11，一个二极管D11，两个电容C11、C12。其中电容C11的右端与电感L11的上端以及二极管D11的阴极相连，二极管D11的阳极与电容C12的上端相连，电容C12的下端与输入电源的负极相连增益单元与基本Buck-Boost变换器之间的连接关系如下：基本Buck-Boost变换器中开关S1的源极与电感L1的上端以及二极管D1的阴极相连的交点与增益单元中电容C11的左端相连，基本Buck-Boost变换器中二极管D1的阳极与电容C1的上端相连的交点与增益单元中电感L11的下端相连。负载RL的两端与增益单元中电容C12的两端相连。所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。在电感L1的电流连续导通时，根据功率开关状态的不同，可以将电路分为2种工作状态：(1)功率开关S1导通，二极管D1、D11均关断，此时电感L1、L11、电容C11充电，电容C1、C12放电；电感L1、L11端电压如下式所示：(2)功率开关S1关断，二极管D1、D11均导通，此时电感L1、L11、电容C11放电，电容C1、C12充电；电感L1、L11端电压如下式所示：本专利技术的上述实施实例仅仅是为说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本专利技术的技术方案,所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术的保护范围之列。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备高增益升压能力的Buck‑Boost DC‑DC变换器，其特征在于：该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Buck‑Boost变换器，n个增益单元；其中：基本Buck‑Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1；其连接形式如下：开关S1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感L1的上端以及二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与电容C1的上端相连，电感L1的下端以及电容C1的下端与输入电源的负极相连；n个增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个增益单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2；其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阴极相连，二极管Di1的阳极与电容Ci2的上端相连；各个增益单元之间的连接形式如下，1

【技术特征摘要】
1.一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器，其特征在于：该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Buck-Boost变换器，n个增益单元；其中：基本Buck-Boost变换器包含一个电感L1，一个电容C1，一个功率开关S1，一个二极管D1；其连接形式如下：开关S1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感L1的上端以及二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与电容C1的上端相连，电感L1的下端以及电容C1的下端与输入电源的负极相连；n个增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个增益单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2；其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阴极相连，二极管Di1的阳极与电容Ci2的上端相连；各个增益单元之间的连接形式如下，1<i≤n：第i-1个增益单元中电容C(i-1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邾玢鑫，胡施施，杨楠，李振华，黄悦华，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42