本实用新型专利技术公开了一种三电平Boost变换器，其第一二极管D1的负极和电源Vs的正极分别连接至采样电路的第一输入端和第二输入端，采样电路的输出端连接至控制器的输入端，控制器的输出端连接至驱动单元的输入端，驱动单元的第一输出端和第二输出端分别连接至第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极，本实用新型专利技术的三电平Boost变换器采用合理的结构设计，在不增加额外的器件的情况下，大大降低硬开关PWM控制Boost电路的损耗。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于电力电子
，设及一种Ξ电平Boost变换器。
技术介绍
Boost变换器是一种开关直流升压电路，Ξ电平Boost变换器相比两电平Boost变 换器，器件的电压应力降低一半，因此应用范围很广，Ξ电平Boost电路最初为典型的PWM硬 开关电路，后来为了提升动态特性、降低磁性元件体积，提高电路效率，逐渐发展出多种软 开关变形电路;但由于软开关电路必须增加额外的器件才能实现，导致成本增加、控制难度 增大等问题，因此在实际应用中，PWM控制的硬开关Ξ电平Boost变换器仍然具有很大的应 用价值，但是传统的Ξ电平Boost变换器控制两个交错驱动，通常情况下，开关管的驱动频 率往往达到数十kHz，多数在20曲Z~40kHz，而由于开关管频率固定不变，导致Ξ电平Boost 变换器的开关损耗大大增加。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种Ξ电平Boost变换器，采用合理的结构设 计，在不增加额外的器件的情况下，大大降低硬开关PWM控制Boost电路的损耗。 为了达到上述目的，本技术采用的技术方案是，一种Ξ电平Boost变换器，包 括电源Vs，电源Vs的正极连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端分别连接第一开关 管Q1的漏极和第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的输入端，第一 电容C1的输出端分别连接第一开关管Q1的源极和衬底、第二开关管Q2的漏极W及第二电容 C2的输入端，第二电容C2的输出端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别连 接有第二开关管Q2的源极W及电源Vs的负极;所述第一二极管D1的负极和电源Vs的正极分 别连接至采样电路的第一输入端和第二输入端，采样电路的输出端连接至控制器的输入 端，控制器的输出端连接至驱动单元的输入端，驱动单元的第一输出端和第二输出端分别 连接至第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极。 进一步的，所述第二二极管D2的负极通过第二电感L2接入电源Vs的负极。 进一步的，所述电源Vs为铅酸电池或裡电池。 进一步的，所述电感均采用铁娃侣材质的磁环。[000引本技术的方案中，采样电路得到输出电压Vo、输出电流10和输入电源Vs，送入 控制器，根据存储在控制器中的由具体磁性材料计算所得的Vs与开关管工作频率的关系， 控制器输出该Vs时，开关管对应的占空比，控制驱动单元输出的驱动频率f;在该驱动频率f 下，控制器判断输出电压Vo或输出电流Ιο的值是否和控制器需求的值一致，如果大于需求 值，减小驱动单元输出的占空比D，如果小于需求值，增加驱动单元输出的占空比D。硬开关Boost电路的损耗由开关损耗和导通损耗两部分组成，本技术主要针 对W铅酸电池、裡电池等电池作为电源的Boost电路，电池电压在电路工作过程中会逐渐降 低，本技术的Ξ电平Boost变换器通过合理的结构设计，使电路的开关频率随输入电压 的减小和逐步降低，通过降低开关频率大大减小开关损耗，从而实现降低整个电路损耗的 目的。 进一步的，本技术在电路中增加一个第二电感L2,增加第二电感L2后，单个电 感的应数可W降低，第一电感L1和第二电感L2的总感量相对于传统电路中的电感有所减 少，但是跌落降低的比例更小，因此可获得更低的开关频率f。【附图说明】 图1是本技术Ξ电平Boost变换器原理图。 图2是本技术实施原理图中关键点波形图。 图3是本技术实际参数举例中的频率与输入电压关系曲线。 图4是本技术铁娃侣磁忍磁场强度与跌落系数的关系曲线。【具体实施方式】 下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进行详细说明。 如图1所示，本技术包括作为电源Vs的铅酸电池或裡电池，电源Vs的正极连接 第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的 正极，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的输入端，第一电容C1的输出端分别连接第一 开关管Q1的源极、第二开关管Q2的漏极W及第二电容C2的输入端，第二电容C2的输出端连 接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别连接有第二开关管Q2的源极W及第二电 感L2的一端，第二电感L2的另一端接入电源Vs的负极;所述第一二极管D1的负极和电源Vs 的正极分别连接至采样电路的第一输入端和第二输入端，采样电路的输出端连接至控制器 的输入端，控制器的输出端连接至驱动单元的输入端，驱动单元的第一输出端和第二输出 端分别连接至第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极，图1中，控制信号Qgl从驱动单 元的第一输出端连接至第一开关管Q1的栅极，控制信号Qg2从驱动单元的第二输出端连接 至第二开关管Q2的栅极。。 如图2,本技术的实施方案是根据输入电压的变化，使开关管的工作频率在一 定范围内缓慢减小。由于Ξ电平BOOST电路为升压电路，因此输入电压Vs的上限是输出电压 Vo;同时第一开关管和第二开关管交替发波，占空比需小于0.5,因此输入电压的下限是 ^Vo,所W，频率减小的范围为：^Vo<Vs《Vo。[001引电路工作时序如图2所示：t日~t2时刻，周期为Τι ; tn+l~tn+3时刻，周期为Tn+l，可W 看出Τη+1〉Τ?，即随着输入电压Vs的减小，电路工作的开关频率下降，输入电压Vs与开关频率 之间的关系为： (1-!) 其中Δ I(Vs)是电感L1上的纹波电流，Don(Vs)是占空比，L(Vs)是电感L1感量随电 流增大跌落后的实际值。 W实际参数举例:输出电压Vo = 650V，输出功率化=12kW，电路效率η = 98%，电源 为Ξ元裡电池组，电压范围为330V~450V;电感电流纹波系数K_L = 0.25;电感初始感量L0 =390uH,义用铁娃侣材质的磁环，磁路1 = 0.1074m,共38应。 L(Vs)函数与电感的材质，绕线应数也有关系，在上述的实际参数下，电感量的跌 落系数遵循图4的曲线，横轴为磁场强度，它与Vs的关系如式1-4;电感量跌落的实际值可W 表不为式1-5。 (1-4) L(Vs)：=L0 · NPS60_fall(H(Vs)) (1-5) 根据实例参数获得的频率与输入电压的关系曲线如图3,可W看出在330V输入时 的开关频率为化化，420V输入电压时开关频率为30kHz。运就意味着，相比于传统的固定频 率为30曲Z的Ξ电平Boost电路，本方案在最低输入电压时，开关损耗最高降低了15倍；[002引开关损耗Psw与开关频率f正相关： Psw = kevery*f； 其中kevery为每个开关周期的开关损耗，因此本技术降低的开关频率可W大大 降低Ξ电平Boost变换器的开关损耗。 此外，由于在磁场强度变大时，电感量跌落系数迅速变大，故本技术在电路中 增加第二电感L2,如图1所示原理图，增加第二电感L2后，单个电感的应数可W降低，两个电 感的总感量相对于传统电路中的电感有所减少，但是跌落降低的比例更小，因此可W获得 更低的开关频率f。【主权项】1. 一种三电平Boost变换器，其特征在于，包括电源Vs，电源Vs的正极连接第一电感LI 的一端，第一电感L1的另一端分别连接第一开关管Q1的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种三电平Boost变换器，其特征在于，包括电源Vs，电源Vs的正极连接第一电感L1的一端，第一电感L1的另一端分别连接第一开关管Q1的漏极和第一二极管D1的正极，第一二极管D1的负极连接第一电容C1的输入端，第一电容C1的输出端分别连接第一开关管Q1的源极和衬底、第二开关管Q2的漏极以及第二电容C2的输入端，第二电容C2的输出端连接第二二极管D2的正极，第二二极管D2的负极分别连接有第二开关管Q2的源极以及电源Vs的负极；所述第一二极管D1的负极和电源Vs的正极分别连接至采样电路的第一输入端和第二输入端，采样电路的输出端连接至控制器的输入端，控制器的输出端连接至驱动单元的输入端，驱动单元的第一输出端和第二输出端分别连接至第一开关管Q1的栅极和第二开关管Q2的栅极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁庆民，
申请(专利权)人：西安特锐德智能充电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61
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