一种准Z源降压DC-DC变换电路制造技术

本发明专利技术提供一种准Z源降压DC-DC变换电路，其包括电压源,由第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第一开关管构成的准Z源网络，第二开关管，第三电感，输出电容和负载。所述输出电容和负载作为准Z源网络的一部分；所述电压源、第三电感、准Z源网络依次串联；所述第二开关管并联在准Z源网络的第一电感和第二电容上。整个电路结构简单，输出与输入共地，在占空比接近于0.5的时候，可以实现很小的降压比，电路不存在启动冲击电流问题，由于没有二极管，也没有一般降压变换器中由二极管PN结由导通变为截止状态过程中，存在的反向恢复现象。除此之外，该变换器还具有升降压和双向能量流动的能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子电路领域，具体涉及一种准Z源降压DC-DC变换器电路。
技术介绍
在LED集中式直流供电系统中，为了降低线路损耗，采用高压直流输电，由于LED需要的驱动电压较小，所以需要将上百伏的直流高压进行降压。由于电压变比很小，采用普通的BUCK变换器会出现开关损耗大、变换效率低、电磁干扰严重等问题，而且通常降压变换器里带有二极管，二极管由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。而隔离型变换器的拓扑结构复杂，变压器漏感导致能量损耗，电磁干扰严重。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种准Z源降压DC-DC变换器电路，具体技术方案如下。一种准Z源降压DC-DC变换电路，包括电压源、准Z源阻抗网络、第二开关管、第三电感、输出电容和负载。所述准Z源阻抗网络由第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第一开关管组成；所述输出电容和负载作为准Z源网络的一部分；所述电压源、第三电感、准Z源网络依次串联；所述第二开关管并联在准Z源网络的第一电感和第二电容上。进一步地，上述准Z源降压DC-DC变换电路的具体连接方式为：所述电压源的正极与第三电感的一端连接；第三电感的另一端分别与第一电容的正极、第一电感的一端和第二开关管的漏极连接；第一电容的负极分别与第二电感的一端、第一开关管的源极连接；第一开关管的漏极分别与第一电感的另一端、第二电容的正极连接；第二电容的负极分别与第二开关管的源极、输出电容的一端和负载的一端连接；电压源的负极分别与第二电感的另一端、输出电容的另一端和负载的另一端连接。与现有技术相比，本专利技术电路具有如下优点和技术效果：可以在占空比不小的情况下实现很小的电压变比，输入输出电压共地，没有Z源网络常有的启动冲击电流问题，没有二极管由导通转为关断时的反向恢复问题，并且具有双向能量流动能力，调换负载和电源位置后可以使之成为一个高增益的BOOST电路。附图说明图1是本专利技术具体实施方式中的一种准Z源降压DC-DC变换电路。图2a、图2b是第一开关管S1导通、第二开关管S2关断时工作过程的等效电路图。图3a、图3b是第二开关管S2导通、第一开关管S1关断时工作过程的等效电路图。图4是变换器的电压增益和占空比的关系图。图5为实例中本专利技术电路的工作波形图。具体实施方式以下结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述说明，但本专利技术的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。参考图1，本专利技术所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其包括电压源VIN,由第一电感L1、第二电感L2、第一电容C1、第二电容C2和第一开关管S1构成的准Z源网络，第二开关管S2，第三电感L3，输出电容CO和负载RL。所述输出电容和负载作为准Z源网络的一部分；所述电压源、第三电感、准Z源网络依次串联；所述第二开关管并联在准Z源网络的第一电感和第二电容上。两个开关管的存在给负载向电压源馈能提供了可能，从而大大降低了负载电压。整个电路结构简单，输出与输入共地，在占空比接近于0.5的时候，可以实现很小的降压比，电路不存在启动冲击电流问题，由于没有二极管，也没有一般降压变换器中由二极管PN结由导通变为截止状态过程中，存在的反向恢复现象。除此之外，该变换器具有升降压和双向能量流动的能力。本实例电路的具体连接如下：所述电压源VIN的正极与第三电感L3的一端连接；第三电感L3的另一端分别与第一电容C1的正极、第一电感L1的一端和第二开关管S2的漏极连接；第一电容C1的负极分别与第二电感L2的一端、第一开关管的S1源极连接；第一开关管S1的漏极分别与第一电感L1的另一端、第二电容C2的正极连接；第二电容C2的负极分别与第二开关管S2的源极、输出电容CO的正极和负载RL的一端连接；电压源VIN的负极分别与第二电感L2的另一端、输出电容CO的负极和负载RL的另一端连接。图2a、图2b和图3a、图3b给出了本专利技术电路的工作过程图。图2a、图2b是第一开关管S1导通、第二开关管S2关断时的等效电路图；图3a、图3b是第二开关管S2导通、第一开关管S1关断时的等效电路图，图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中无电流流过的部分。本实例的工作过程如下。阶段1，如图2：第一开关管S1导通，此时第二开关管S2处于关断状态。电路形成了三个回路，分别是：第一电感L1和第一电容C1构成一个回路；第二电感L2、第二电容C2和输出电容CO、负载RL构成一个回路；电压源VIN和第三电感L3以及其他器件构成一个回路。由于第一电容C1、第二电容C2电压和大于电压源VIN电压，第一电容C1、第二电容C2、第一电感L1、第二电感L2、输出电容CO、负载RL对电压源VIN和第三电感L3进行反向充电，第三电感L3电流降低。在这个过程中，第一电感L1先对第一电容C1进行充电，第二电感L2对第二电容C2、输出电容CO和负载RL进行充电，电流流经第一开关管S1的反并联二极管，第一电感L1和第二电感L2电流降低，如图2a所示；第一电感L1和第二电感L2电流降到0后，第一电容C1对第一电感L1进行充电、第二电容C2和输出电容CO对第二电感L2进行充电，电流流经第一开关管S1，第一电感L1和第二电感L2电流升高，如图2b所示。阶段2，如图3：第二开关管S2导通，此时第一开关管S1处于关断状态。电路形成了三个回路，分别是：第一电感L1和第二电容C2构成一个回路；第二电感L2、第一电容C1和输出电容CO、负载RL构成一个回路；电压源VIN和第三电感L3以及输出电容CO、负载RL构成一个回路。由于负载电压低于输入电压，电压源VIN对第三电感L3和输出电容CO、负载RL进行充电，第三电感L3电流升高。在这个过程中，第一电感L1先对第二电容C2进行充电，第二电感L2和输出电容CO对第一电容C1进行充电，电流流经第二开关管S2的反并联二极管，第一电感L1和第二电感L2电流降低，如图3a所示；第一电感L1和第二电感L2电流降到0后，第二电容C2对第一电感L1进行反向充电、第一电容C1对第二电感L2、输出电容CO和负载RL进行充电，电流流经第二开关管S2，第一电感L1和第二电感L2电流升高，如图3b所示。综上情况，设第一开关管S1的占空比为D，开关周期为TS。VL1、VL2、VL3、VC1、VC2分别是第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种准Z源降压DC‑DC变换电路，其特征在于包括电压源（VIN）、准Z源网络、第二开关管（S2）、第三电感（L3）、输出电容（CO）和负载（RL）；所述准Z源网络由第一电感（L1）、第二电感（L2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）和第一开关管（S1）构成；所述输出电容（CO）和负载（RL）作为准Z源网络的一部分；所述电压源（VIN）、第三电感（L3）、准Z源网络依次串联；所述第二开关管（S2）并联在准Z源网络的第一电感（L1）和第二电容（C2）上。

【技术特征摘要】
1.一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于包括电压源（VIN）、准Z源网络、第二开关管（S2）、第三电感（L3）、输出电容（CO）和负载（RL）；所述准Z源网络由第一电感（L1）、第二电感（L2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）和第一开关管（S1）构成；所述输出电容（CO）和负载（RL）作为准Z源网络的一部分；所述电压源（VIN）、第三电感（L3）、准Z源网络依次串联；所述第二开关管（S2）并联在准Z源网络的第一电感（L1）和第二电容（C2）上。
2.根据权利要求1所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于所述电压源（VIN）的正极与第三电感（L3）的一端连接；第三电感（L3）的另一端分别与第一电容（C1）的正极、第一电感（L1）的一端和第二开关管（S2）的漏极连接；第一电容（C1）的负极分别与第二电感（L2）的一端、第一开关管的（S1）源极连接；第一开关管（S1）的漏极分别与第一电感（L1）的另一端、第二电容（C2）的正极连接；第二电容（C2）的负极分别与第二开关管（S2）的源极、输出电容（CO）的正极和负载（RL）的一端连接；电压源（VIN）的负极分别与第二电感（L2）的另一端、输出电容（CO）的负极和负载（RL）的另一端连接。
3.根据权利要求1所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于当所述第一开关管（S1）导通，所述第二开关管（S2）关断时，电路形成了三个回路，分别是：第一电...

【专利技术属性】
技术研发人员：丘东元，张晓慧，张波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44