基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器制造技术

基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器，属于电力电子技术领域，解决了现有高频升压型DC/DC变换器因开关管工作在硬开关状态而导致开关管电压应力大，系统效率低的问题。本发明专利技术所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器在现有SEPIC电路的基础上增设了开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器。由于引入了两个并联谐振电容，即电容CQ1和电容CQ2，两个开关管均实现了零电压导通，不仅降低了开关管两端的电压应力，而且减小了开关管的损耗，提升系统效率，适合于高频化场合。

High Boost Ratio DC/DC Converter Based on Improved SEPIC Circuit

【技术实现步骤摘要】
基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器
本专利技术涉及一种DC/DC变换器，属于电力电子

技术介绍
近年来，随着能源与环境问题的日益突出，光伏发电等新型清洁能源得到了飞速的发展。与此同时，升压型DC/DC变换器作为光伏电池板与逆变器之间的接口设备，也得到了长足的发展。现有的升压型DC/DC变换器一方面要求高效率，以充分利用光伏电池板所产生的能量，另一方面要求减小体积，提高系统功率密度。如何实现高效率和高功率密度的升压型DC/DC变换器已经成为直流输电领域亟待解决的问题。现有的升压型DC/DC变换器主要存在以下问题：1、对于高频升压型DC/DC变换器来说，提高工作频率有利于减小感性元件的体积，从而减小变换器的体积，提高系统功率密度。然而，当开关管工作在硬开关状态时，系统损耗也会随着工作频率的提高而增大，从而降低了系统效率。2、现有基于Boost电路的升压型DC/DC变换器在极限占空比工作条件下的开关管电压应力较高，且二极管的反向恢复问题没有得到很好的解决，在低压输入、高压输出的场合下功率器件损耗较大，系统效率较低。
技术实现思路
本专利技术为解决现有高频升压型DC/DC变换器因开关管工作在硬开关状态而导致开关管电压应力大，系统效率低的问题，提出了一种基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器。本专利技术所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器包括SEPIC电路，以及增设的开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器；SEPIC电路包括开关管S1、电感L1、电感L2、电容Cs1、二极管Do和电容Co；变压器包括原边电感L3p和副边电感L3s；电感L1的第一端同时与直流电源Vin的正极和开关管S2的电流流入端相连；电感L1的第二端同时与电容Cs1的第一端、开关管S1的电流流入端和二极管Da1的阳极相连；电容Cs1的第二端与原边电感L3p的第一端相连；原边电感L3p的第二端同时与二极管Da1的阴极、电容Ca的第一端、副边电感L3s的第二端和二极管Da2的阳极相连；副边电感L3s的第一端与电容Cs2的第一端相连；电容Cs2的第二端同时与二极管Da2的阴极和二极管Do的阳极相连；二极管Do的阴极同时与电容Co的第一端和负载RL的第一端相连；负载RL的第二端同时与电容Co的第二端、电容Ca的第二端、开关管S2的电流流出端和电感L2的第一端相连；电感L2的第二端同时与开关管S1的电流流出端和直流电源Vin的负极相连；原边电感L3p的第一端和副边电感L3s的第一端为同名端；开关管S1和开关管S2分别带有体二极管DQ1和体二极管DQ2；电容CQ1和电容CQ2分别并联在体二极管DQ1和体二极管DQ2的两端。作为优选的是，所述DC/DC变换器还包括驱动电路，驱动电路的两个隔离驱动信号输出端分别与开关管S1的驱动信号输入端和开关管S2的驱动信号输入端相连。作为优选的是，驱动电路包括驱动单元、第一电源管理单元和第二电源管理单元；驱动单元用于同时驱动开关管S1和开关管S2；第一电源管理单元与供电电源相连，用于同时为驱动单元的输入侧和第二电源管理单元的输入侧供电；第二电源管理单元用于为驱动单元的输出侧供电。作为优选的是，驱动单元采用SI8271型号的芯片实现。作为优选的是，第一电源管理单元和第二电源管理单元分别采用LM7805型号的芯片和LP2985型号的芯片实现。本专利技术所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器，在现有SEPIC电路的基础上，增设了开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器。由于引入两个并联谐振电容，即电容CQ1和电容CQ2，两个开关管均实现了零电压导通，不仅降低了开关管两端的电压应力，而且减小了开关管的损耗，提升系统效率，适合于高频化场合。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器进行更详细的描述，其中：图1为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的电路原理图；图2为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第一工作模态图，其中，iL1为流经电感L1的电流，iL2为流经电感L2的电流，iCs1为流经电容Cs1的电流，iL3p为流经原边电感L3p的电流，iL3s为流经副边电感L3s的电流，iCa为流经电容Ca的电流，iCo为流经电容Co的电流，iin为所述DC/DC变换器的输入电流，io为所述DC/DC变换器的输出电流；图3为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第二工作模态图；图4为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第三工作模态图；图5为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第四工作模态图；图6为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第五工作模态图；图7为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第六工作模态图；图8为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的第七工作模态图；图9为实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器的主要工作波形图，其中，Vgs.S1,2表示开关管S1和开关管S2的栅极与源极之间的电压，Vds.S1,2表示开关管S1和开关管S2的漏极与源极之间的电压，iS1,2表示流经开关管S1和开关管S2的电流，iL1,2表示流经电感L1和电感L2的电流，VL1,2表示电感L1和电感L2两端电压，iDa1表示流经二极管Da1的电流，VDa1表示二极管Da1两端电压，iDo表示流经二极管Do的电流，VDo表示二极管Do两端电压，iCQ1,2表示流经电容CQ1和电容CQ2的电流，VCa表示电容Ca两端电压；图10为实施例提及的开关管S1的驱动电压及漏源电压仿真波形图；图11为实施例提及的开关管S2的驱动电压与漏源电压仿真波形图；图12为实施例提及的所述DC/DC变换器的输出电压及输出电流仿真波形图；图13为实施例提及的驱动电路的电路原理图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器作进一步说明。实施例：下面结合图1～图13详细地说明本实施例。本实施例所述的基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器包括SEPIC电路，以及增设的开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器；SEPIC电路包括开关管S1、电感L1、电感L2、电容Cs1、二极管Do和电容Co；变压器包括原边电感L3p和副边电感L3s；电感L1的第一端同时与直流电源Vin的正极和开关管S2的电流流入端相连；电感L1的第二端同时与电容Cs1的第一端、开关管S1的电流流入端和二极管Da1的阳极相连；电容Cs1的第二端与原边电感L3p的第一端相连；原边电感L3p的第二端同时与二极管Da1的阴极、电容Ca的第一端、副边电感L3s的第二端和二极管Da2的阳极相连；副边电感L3s的第一端与电容Cs2的第一端相连；电容Cs2的第二端同时与二极管Da2的阴极和二极管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC变换器包括SEPIC电路，以及增设的开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器；SEPIC电路包括开关管S1、电感L1、电感L2、电容Cs1、二极管Do和电容Co；变压器包括原边电感L3p和副边电感L3s；电感L1的第一端同时与直流电源Vin的正极和开关管S2的电流流入端相连；电感L1的第二端同时与电容Cs1的第一端、开关管S1的电流流入端和二极管Da1的阳极相连；电容Cs1的第二端与原边电感L3p的第一端相连；原边电感L3p的第二端同时与二极管Da1的阴极、电容Ca的第一端、副边电感L3s的第二端和二极管Da2的阳极相连；副边电感L3s的第一端与电容Cs2的第一端相连；电容Cs2的第二端同时与二极管Da2的阴极和二极管Do的阳极相连；二极管Do的阴极同时与电容Co的第一端和负载RL的第一端相连；负载RL的第二端同时与电容Co的第二端、电容Ca的第二端、开关管S2的电流流出端和电感L2的第一端相连；电感L2的第二端同时与开关管S1的电流流出端和直流电源Vin的负极相连；原边电感L3p的第一端和副边电感L3s的第一端为同名端；开关管S1和开关管S2分别带有体二极管DQ1和体二极管DQ2；电容CQ1和电容CQ2分别并联在体二极管DQ1和体二极管DQ2的两端。...

【技术特征摘要】
1.基于改进SEPIC电路的高升压比DC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC变换器包括SEPIC电路，以及增设的开关管S2、二极管Da1、二极管Da2、电容Cs2、电容CQ1、电容CQ2、电容Ca和变压器；SEPIC电路包括开关管S1、电感L1、电感L2、电容Cs1、二极管Do和电容Co；变压器包括原边电感L3p和副边电感L3s；电感L1的第一端同时与直流电源Vin的正极和开关管S2的电流流入端相连；电感L1的第二端同时与电容Cs1的第一端、开关管S1的电流流入端和二极管Da1的阳极相连；电容Cs1的第二端与原边电感L3p的第一端相连；原边电感L3p的第二端同时与二极管Da1的阴极、电容Ca的第一端、副边电感L3s的第二端和二极管Da2的阳极相连；副边电感L3s的第一端与电容Cs2的第一端相连；电容Cs2的第二端同时与二极管Da2的阴极和二极管Do的阳极相连；二极管Do的阴极同时与电容Co的第一端和负载RL的第一端相连；负载RL的第二端同时与电容Co的第二端、电容Ca的第二端、开关管S2的电流流出端和电感L2的第一端相连；电感L2的第二端同时与开关管S1的电流流出端和直流电源Vin的负极相连；原边电感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王懿杰，高珊珊，陈恒，管乐诗，张相军，徐殿国，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23