直流‑直流变换器、升压单元、电动汽车和电池备份系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种直流‑直流变换器、升压单元、电动汽车和电池备份系统。升压单元包括：第一电感器、升压电容器、第一单向导通器件、第二单向导通器件、第三单向导通器件、第四单向导通器件、第二电感器。所述直流‑直流变换器包括：开关，连接到输入电压；主二极管，连接到开关；稳压电容器，第一端与主二极管串联连接且第二端连接到输入电压，并且稳压电容器的第一端和第二端是该直流‑直流变换器的输出端；根据本实用新型专利技术，通过利用升压单元来替换普通直流‑直流变换器中的电感，可以提高电压增益。

【技术实现步骤摘要】
直流-直流变换器、升压单元、电动汽车和电池备份系统
本公开实施例涉及一种升压单元、包括该升压单元的直流(DC)-直流变换器、电动汽车和电池备份系统。
技术介绍
为提升电路的电压转换比，通常DC-DC变换器选取极值的占空比或者引入变压器结构。另外，也尝试通过改变电路的拓扑结构来提高电路的电压转换比。但是，上述方法所实现的电压增益仍严格的受到电路拓扑结构和占空比取值的限制。因此，需要一种能够提高电压增益的新的电路结构。
技术实现思路
根据本公开实施例，提供一种升压单元，包括：第一电感器，第一端是该升压单元的输入端；升压电容器，第一端连接到第一电感器的第二端；第一单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第二端，第二端连接到该升压单元的输出端；第二单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到升压电容器的第二端；第三单向导通器件，第一端连接到升压电容器的第二端，第二端连接到第二电感器的第一端；第四单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到第二电感器的第一端；以及第二电感器，第二端是该升压单元的输出端。在一个例子中，在充电阶段中，所述第一单向导通器件、第二单向导通器件和第四单向导通器件导通，而所述第三单向导通器件截止，并且在放电阶段中，所述第一单向导通器件、第二单向导通器件和第四单向导通器件截止，而所述第三单向导通器件导通。在一个例子中，第一单向导通器件、第二单向导通器件、第三单向导通器件和第四单向导通器件是二极管，并且每个单向导通器件的第一端是相应二极管的阳极，且每个单向导通器件的第二端是该二极管的阴极。根据本公开另一个实施例，提供一种直流DC-DC变换器，包括：开关，连接到输入电压；主二极管，连接到开关；稳压电容器，第一端与主二极管串联连接且第二端连接到输入电压，并且稳压电容器的第一端和第二端是该DC-DC变换器的输出端；和如上所述的任一个升压单元。在一个例子中，该DC-DC变换器包括的升压单元的数目为两个或更多个，所述两个或更多个升压单元级联，并且DC-DC变换器还包括：连接控制单元，连接在每两级升压单元之间，被配置为在充电期间将本级升压单元与前一级升压单元并联，且在放电期间将本级升压单元与前一级升压单元串联。在一个例子中，所述连接控制单元包括：第一连接控制器件，第一端连接到前一级升压单元的输入端，第二端连接到下一级升压单元的输入端；第二连接控制器件，第一端连接到前一级升压单元的输出端，第二端连接到第一连接控制器件的第二端；以及第三连接控制部件，第一端连接到前一级升压单元的输出端，第二端连接到下一级升压单元的输出端。在一个例子中，在充电期间，第一连接控制器件和第三连接控制器件导通，而第二连接控制器件截止，并且在放电期间，第一连接控制器件和第三连接控制器件截止，而第二连接控制器件导通。在一个例子中，第一连接控制器件、第二连接控制器件和第三连接控制器件是二极管，并且每个连接控制器件的第一端是相应二极管的阳极，且每个连接控制器件的第二端是该二极管的阴极。根据本公开另一个实施例，提供一种电池备份系统，包括如上所述的任一个DC-DC变换器。根据本公开另一个实施例，提供一种电动汽车，包括如上所述的任一个DC-DC变换器。根据本公开实施例，通过利用升压单元来替换普通DC-DC变换器中的电感，可以提高电压增益。附图说明通过以下借助附图的详细描述，将会更容易地理解本公开，其中相同的标号指定相同结构的单元，并且在其中：图1是示出一种DC-DC变换器的结构的示范性电路图；图2a至图2b是示出图1中所示的DC-DC变换器的工作模式的示意图；图3是示出图1中所示的DC-DC变换器中的输入电流、二极管D处的电压和电流以及电感L两端的电压和电流的波形的示意图；图4a至图4c是示出图1所示的DC-DC变换器的二极管两端电压波形、电感两端电流波形及输出电压波形的仿真示意图；图5示出根据本公开一个实施例的升压单元的结构的示意图；图6示出根据本公开一个实施例的包括如图5中所示的升压单元的DC-DC变换器的结构的示意性电路图；图7a至图7b是示出图6中所示的DC-DC变换器的工作模式的示意图；图8是示出在图6中示出的DC-DC变换器中的各元件的电压和/或电流的波形的示意图；图9a至图9d是示出图6中的DC-DC变换器的主二极管VD5两端电压、第一电感器L1两端电流、升压电容器C1两端电压及输出电压Uo的波形的仿真示意图；图10是示出根据本公开另一实施例的DC-DC变换器的结构的示意性电路图；图11a至图11b是示出图10中所示的DC-DC变换器的工作模式的示意图；图12a至图12d是示出图10中的DC-DC变换器的主二极管VD5两端电压、第一电感器L11或L21两端电流、升压电容器C1或C2两端电压及输出电压Uo的波形的仿真示意图；图13是示出根据本公开再一实施例的DC-DC变换器的结构的示意性电路图；以及图14是示出电压增益随占空比D和级联的升压单元的数目n而变化的曲线。具体实施方式下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。图1是示出一种直流-直流(DC-DC)变换器的结构的示范性电路图，且图2a和图2b是示出图1中所示的DC-DC变换器的工作模式的示意图，其中，该DC-DC变换器为升降压型(buck-boost)DC-DC变换器。如图2a所示，当该DC-DC变换器的开关S被接通时，电源为电感L充电，电感L两端的电压为电源电压Ui。此时电路中的电流方向如箭头所示。如图2b所示，当开关S被关断时，电感L两端的电流不能够突变，二极管D导通且与电感L形成放电回路。此时电路中的电流方向如箭头所示。根据电感的伏秒平衡作用原理，可得该DC-DC变换器的电压增益为Uo/Ui＝D/(1-D)，其中，D是控制开关S的信号的占空比。图3是示出图1中所示的DC-DC变换器中的输入电流、二极管D处的电压和电流以及电感L两端的电压和电流的波形的示意图，并且图4a至图4c是示出图1所示的DC-DC变换器的二极管两端电压波形、电感两端电流波形及输出电压波形的仿真示意图。图5示出根据本公开一个实施例的升压单元的结构的示意图。如图5中所示，该升压单元包括第一电感器L1、升压电容器C1、第一单向导通器件、第二单向导通器件、第三单向导通器件、第四单向导通器件和第二电感器L2。第一电感器L1的第一端是该升压单元的输入端Input。升压电容器C1的第一端连接到第一电感器L1的第二端。第一单向导通器件的第一端连接到第一电感器L1的第二端，第二端连接到该升压单元的输出端Outp。第二单向导通器件的第一端连接到第一电感器L1的第一端，第二端连接到升压电容器C1的第二端。第三单向导通器件的第一端连接到升压电容器C1的第二端，第二端连接到第二电感器L2的第一端。第四单向导通器件的第一端连接到第一电感器L1的第一端，第二端连接到第二电感器L2的第一端。第二电感器L2的第二端是该升压单元的输出端Output。该升压单元可以被应用于DC-DC变换器中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升压单元，其特征在于，包括：第一电感器，第一端是该升压单元的输入端；升压电容器，第一端连接到第一电感器的第二端；第一单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第二端，第二端连接到该升压单元的输出端；第二单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到升压电容器的第二端；第三单向导通器件，第一端连接到升压电容器的第二端，第二端连接到第二电感器的第一端；第四单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到第二电感器的第一端；以及第二电感器，第二端是该升压单元的输出端。

【技术特征摘要】
1.一种升压单元，其特征在于，包括：第一电感器，第一端是该升压单元的输入端；升压电容器，第一端连接到第一电感器的第二端；第一单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第二端，第二端连接到该升压单元的输出端；第二单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到升压电容器的第二端；第三单向导通器件，第一端连接到升压电容器的第二端，第二端连接到第二电感器的第一端；第四单向导通器件，第一端连接到第一电感器的第一端，第二端连接到第二电感器的第一端；以及第二电感器，第二端是该升压单元的输出端。2.根据权利要求1所述的升压单元，其特征在于，在充电阶段中，所述第一单向导通器件、第二单向导通器件和第四单向导通器件导通，而所述第三单向导通器件截止，并且在放电阶段中，所述第一单向导通器件、第二单向导通器件和第四单向导通器件截止，而所述第三单向导通器件导通。3.根据权利要求1或2所述的升压单元，其特征在于，第一单向导通器件、第二单向导通器件、第三单向导通器件和第四单向导通器件是二极管，并且每个单向导通器件的第一端是相应二极管的阳极，且每个单向导通器件的第二端是该二极管的阴极。4.一种直流DC-DC变换器，其特征在于，包括：开关，连接到输入电压；主二极管，连接到开关；稳压电容器，第一端与主二极管串联连接且第二端连接到输入电压，并且稳压电容器的第一端和第二端是该DC-DC变换器的输出端；和如权利要求1至3中的任一个所述的升压单元。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：管恩慧，冈村政和，陈硕，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11