一种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器，包括直流输入电源、第一电感、第一二极管、耦合电感、第一电容、第二二极管、开关管、第三二极管、第二电容、第四二极管、第三电容、第五二极管、第四电容、第六二极管、第五电容、第七二极管、第八二极管、第一输出电容、第二输出电容和负载。本发明专利技术驱动电路与主电路共地且只有一个开关管，控制电路简单，在低占空比下实现更高的输出电压增益，既减小了输入电流和输出电压纹波又降低了开关器件的电压应力以及开通损耗，同时电路所需的耦合电感匝比小，避免了磁芯元件的饱和问题。本发明专利技术非常适合应用于低压输入、高压输出的场合。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器，包括直流输入电源、第一电感、第一二极管、耦合电感、第一电容、第二二极管、开关管、第三二极管、第二电容、第四二极管、第三电容、第五二极管、第四电容、第六二极管、第五电容、第七二极管、第八二极管、第一输出电容、第二输出电容和负载。本专利技术驱动电路与主电路共地且只有一个开关管，控制电路简单，在低占空比下实现更高的输出电压增益，既减小了输入电流和输出电压纹波又降低了开关器件的电压应力以及开通损耗，同时电路所需的耦合电感匝比小，避免了磁芯元件的饱和问题。本专利技术非常适合应用于低压输入、高压输出的场合。【专利说明】一种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器
本专利技术涉及DC/DC变换器的
，尤其是指一种带有开关电容和耦合电感的 二次型高增益升压变换器。
技术介绍
太阳能光伏板、燃料电池、蓄电池和超级电容等输出12V?35V的低直流电压，为 了能够并网通常需要一级升压变换器将其升压至370V?400V。传统的BOOST变换器的增 益随着占空比增大，增益急速下降，严重影响了输出电压和效率。而传统的反激变换器一般 工作在断续模式，并且漏感对开关管的影响大。传统的二次型BOOST变换器的增益比较高， 但是增益受到占空比的限制，占空比增大时，输出电压和效率均受到严重影响。因此传统的 变换器如BOOST变换器，反激变换器以及二次型BOOST变换器均不适用于低电压输入和高 电压输出的场合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构合理可靠、占空比小、耦合 电感匝比小、性能优越的带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器，能很好地 满足一般低输入高输出系统的要求。 为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种带有开关电容和耦合电感的 二次型高增益升压变换器，包括有直流输入电源、第一电感、第一二极管、稱合电感、第一电 容、第二二极管、开关管、第三二极管、第二电容、第四二极管、第三电容、第五二极管、第四 电容、第六二极管、第五电容、第七二极管、第八二极管、第一输出电容、第二输出电容和负 载；其中，所述直流输入电源的正极端与第一电感的一端连接，其负极端分别与第一电容的 一端、开关管的源极、第一输出电容的一端和负载的负极端连接；所述第一电感的另一端 分别与第一二极管的阳极和第二二极管的阳极连接；所述耦合电感的原边的异名端分别 与第一二极管的阴极、开关管的漏极和第三二极管的阳极连接，其原边的同名端分别与第 二二极管的阴极和第一电容的另一端连接，其副边的异名端分别与第二电容的一端、第四 电容的一端、第五二极管的阴极连接，其副边的同名端分别与第三电容的一端、第六二极管 的阳极和第五电容的一端连接；所述第三电容的另一端分别与第四二极管的阴极和第五二 极管的阳极连接；所述第四电容的另一端分别与第六二极管的阴极和第七二极管的阳极 连接；所述第七二极管的阴极分别与第五电容的另一端和第八二极管的阳极连接；所述第 八二极管的阴极分别与第二输出电容的一端和负载的正极端连接；所述第二输出电容的另 一端分别与第一输出电容的另一端、第三二极管的阴极、第四二极管的阳极和第二电容的 另一端连接。 所述耦合电感由原边漏感以及理想变压器的原边和副边组成。 本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果： 1、驱动电路与主电路共地且只有一个开关管，控制电路简单且增益由占空比和耦 合电感的匝比所决定，很好地满足了一般低输入高输出系统的要求； 2、本专利技术所需的占空比和耦合电感匝比均较小，占空比小，开关管的导通时间短， 输入电流峰值低，输入电流纹波和输出电压纹波都减小，同时也避免了开关管长时间导通 导致开通损耗大的问题，匝比小，避免了由于磁芯因匝比过高导致线性度变差的问题，且由 于耦合电感的存在，既增加了输出电压增益，又有效抑制了二极管反向恢复电流，减小损 耗； 3、与传统的反激变换器不同，本专利技术中的漏感得到了有效回收，削弱了开关管的 关断电压尖峰，减小了开关管的电压应力，提高了变换效率，而且EMI影响也大大减小，同 时本专利技术中其它半导体器件的电压应力也得到了减小，使得低压大电流的半导体器件得 以应用； 4、本专利技术具有高效率和高升压比，非常适合应用于低压输入、高压输出的场合，如 燃料电池、光伏发电等系统。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的电路原理图。 图2为一个开关周期主要元件的电流波形图。 图3a为一个开关周期内电路模态图之一。 图3b为一个开关周期内电路模态图之二。 图3c为一个开关周期内电路模态图之三。 图3d为一个开关周期内电路模态图之四。 图3e为一个开关周期内电路模态图之五。 图4为本专利技术电路、Flyback和二次型BOOST的VQ/Vin随占空比D变化的波形图。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。 如图1所示，本实施例所述的带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换 器，包括有直流输入电源vin、第一电感Q、第一二极管Di、稱合电感T、第一电容Q、第二二 极管D 2、开关管S、第三二极管D3、第二电容C2、第四二极管D4、第三电容C 3、第五二极管D5、 第四电容c4、第六二极管d6、第五电容c 5、第七二极管d7、第八二极管d8、第一输出电容C。^、 第二输出电容c； ut2和负载；其中，所述耦合电感T由原边漏感LPK以及理想变压器的原边Ni 和副边N2组成；所述直流输入电源Vin的正极端与第一电感U的一端连接，其负极端分别 与第一电容Q的一端、开关管S的源极、第一输出电容C OTtl的一端和负载的负极端连接； 所述第一电感U的另一端分别与第一二极管Di的阳极和第二二极管D2的阳极连接；所述 耦合电感T的原边&的异名端分别与第一二极管Di的阴极、开关管S的漏极和第三二极管 D3的阳极连接，其原边&的同名端分别与第二二极管D2的阴极和第一电容Q的另一端连 接，其副边队的异名端分别与第二电容C 2的一端、第四电容C4的一端、第五二极管D5的阴 极连接，其副边N 2的同名端分别与第三电容C3的一端、第六二极管D6的阳极和第五电容C5 的一端连接；所述第三电容c3的另一端分别与第四二极管D4的阴极和第五二极管D5的阳 极连接；所述第四电容c 4的另一端分别与第六二极管D6的阴极和第七二极管D7的阳极连 接；所述第七二极管D7的阴极分别与第五电容C5的另一端和第八二极管D8的阳极连接；所 述第八二极管D8的阴极分别与第二输出电容(；ut2的一端和负载的正极端连接；所述第二输 出电容C OTt2的另一端分别与第一输出电容COTtl的另一端、第三二极管D3的阴极、第四二极 管D 4的阳极和第二电容c2的另一端连接。 如图2所示，显示了所述开关管S的驱动信号Vg、第一电感Li的电流iu、耦合电感 T的励磁电感LM的电流、耦合电感T的原边漏感电流、耦合电感T的副边电流iN2、第 一二极管Di的电流i D1、第二二极管D2的电流iD2、第三二极管D3的电流i D3、第四二极管D4 的电流iD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有开关电容和耦合电感的二次型高增益升压变换器，其特征在于：包括有直流输入电源(Vin)、第一电感(L1)、第一二极管(D1)、耦合电感(T)、第一电容(C1)、第二二极管(D2)、开关管(S)、第三二极管(D3)、第二电容(C2)、第四二极管(D4)、第三电容(C3)、第五二极管(D5)、第四电容(C4)、第六二极管(D6)、第五电容(C5)、第七二极管(D7)、第八二极管(D8)、第一输出电容(Cout1)、第二输出电容(Cout2)和负载；其中，所述直流输入电源(Vin)的正极端与第一电感(L1)的一端连接，其负极端分别与第一电容(C1)的一端、开关管(S)的源极、第一输出电容(Cout1)的一端和负载的负极端连接；所述第一电感(L1)的另一端分别与第一二极管(D1)的阳极和第二二极管(D2)的阳极连接；所述耦合电感(T)的原边(N1)的异名端分别与第一二极管(D1)的阴极、开关管(S)的漏极和第三二极管(D3)的阳极连接，其原边(N1)的同名端分别与第二二极管(D2)的阴极和第一电容(C1)的另一端连接，其副边(N2)的异名端分别与第二电容(C2)的一端、第四电容(C4)的一端、第五二极管(D5)的阴极连接，其副边(N2)的同名端分别与第三电容(C3)的一端、第六二极管(D6)的阳极和第五电容(C5)的一端连接；所述第三电容(C3)的另一端分别与第四二极管(D4)的阴极和第五二极管(D5)的阳极连接；所述第四电容(C4)的另一端分别与第六二极管(D6)的阴极和第七二极管(D7)的阳极连接；所述第七二极管(D7)的阴极分别与第五电容(C5)的另一端和第八二极管(D8)的阳极连接；所述第八二极管(D8)的阴极分别与第二输出电容(Cout2)的一端和负载的正极端连接；所述第二输出电容(Cout2)的另一端分别与第一输出电容(Cout1)的另一端、第三二极管(D3)的阴极、第四二极管(D4)的阳极和第二电容(C2)的另一端连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：丘东元，周丽萍，张祥，张波，肖文勋，黄子田，
申请(专利权)人：华南理工大学，东莞市石龙富华电子有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44