一种高增益双开关DC-DC变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种高增益双开关DC‑DC变换器，包括：直流电源、电感、第一开关管模块、第二开关管模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和直流负载；本发明专利技术中公开的高增益双开关DC‑DC变换器的增益为(2‑2D)/(1‑2D)，可以在较低的占空比下实现高增益，解决了传统的Boost变换器因高占空比导致的高开关损耗，进而导致低转换效率的问题。此外，此变换器中的两个开关管模块的门极控制信号相同，控制简单，解决了当前高增益DC‑DC变换器传输损耗大，效率低且控制复杂的技术问题，具有较好的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种高增益双开关DC-DC变换器
本专利技术涉及DC-DC变换器
，特别涉及一种高增益双开关DC-DC变换器。
技术介绍
随着能源和环境问题越发严重，新能源的开发和利用成为研究的热点。其中由于光伏电池、燃料电池发电系统输出电压低的现状，往往要求新能源系统中的DC-DC变换器需要具有高升压增益。传统的高增益DC-DC变换器往往是通过级联DC-DC变换器获得。传统的级联型DC-DC变换器的电路图如图1所述，该类变换器功率经过两级甚至多级传递，控制复杂，传输损耗大，效率低。因此，导致了现有高增益DC-DC变换器转换损耗大，效率低且控制复杂的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高增益双开关DC-DC变换器，解决了现有高增益DC-DC变换器转换损耗大、效率低且控制复杂的技术问题。其具体方案如下：一种高增益双开关DC-DC变换器，包括：直流电源、电感、第一开关管模块、第二开关管模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和直流负载；所述直流电源的正极与所述第一二极管的阳极电连接；所述第一二极管的阴极分别与所述电感的第一端、所述第一开关管模块的第二端电连接；所述电感的第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第二开关管模块的第一端和所述第二电容的第一端电连接；所述第一开关管模块的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第一电容的第一端电连接，所述第一开关管模块、所述第二二极管和所述第一电容三者的公共端与所述第四二极管的阳极电连接；所述第四二极管的阴极与所述第三电容的第一端电连接，所述第四二极管和所述第三电容两者的公共端与所述直流负载的第一端电连接；所述第三电容的第二端分别与所述第二电容的第二端和所述第三二极管的阳极电连接，所述第三电容、所述第二电容和所述第三二极管三者的公共端与所述直流负载的第二端电连接；所述直流电源的负极分别与所述第一电容的第二端、所述第二开关管模块的第二端电连接，所述直流电源、所述第一电容和所述第二开关管模块三者的公共端与所述第三二极管的阴极电连接。可选的，所述第一开关管模块和所述第二开关管模块同时开通或者同时关断。可选的，所述第一开关管模块由一个开关管组成；所述第二开关管模块由一个开关管组成。可选的，所述第一开关管模块由至少两个开关管并联组成；所述第二开关管模块由至少两个开关管并联组成。可选的，所述第一开关管模块和所述第二开关管模块中的开关管均为NMOS；其中，所述第一开关管模块的第一端为所述第一开关管模块内NMOS的漏极，所述第二开关管模块的第一端为所述第二开关管模块内NMOS的漏极，所述第一开关管模块的第二端为所述第一开关管模块内NMOS的源极，所述第二开关管模块的第二端为所述第二开关管模块内NMOS的源极。可选的，所述第一开关管模块和所述第二开关管模块中的开关管均为IGBT；其中，所述第一开关管模块的第一端为所述第一开关管模块内IGBT的集电极，所述第二开关管模块的第一端为所述第二开关管模块内IGBT的集电极，所述第一开关管模块的第二端为所述第一开关管模块内IGBT的发射极，所述第二开关管模块的第二端为所述第二开关管模块内IGBT的发射极。可选的，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容均为有极性电容；其中，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容的第一端均为所述有极性电容的正端，所述第一电容、所述第二电容和所述第三电容的第二端均为所述有极性电容的负端。本专利技术实施例具有以下有益效果：本专利技术提供了一种高增益双开关DC-DC变换器，包括：直流电源、电感、第一开关管模块、第二开关管模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和直流负载；所述直流电源的正极与所述第一二极管的阳极电连接；所述第一二极管的阴极分别与所述电感的第一端、所述第一开关管模块的第二端电连接；所述电感的第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第二开关管模块的第一端和所述第二电容的第一端电连接；所述第一开关管模块的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第一电容的第一端电连接，所述第一开关管模块、所述第二二极管和所述第一电容三者的公共端与所述第四二极管的阳极电连接；所述第四二极管的阴极与所述第三电容的第一端电连接，所述第四二极管和所述第三电容两者的公共端与所述直流负载的第一端电连接；所述第三电容的第二端分别与所述第二电容的第二端和所述第三二极管的阳极电连接，所述第三电容、所述第二电容和所述第三二极管三者的公共端与所述直流负载的第二端电连接；所述直流电源的负极分别与所述第一电容的第二端、所述第二开关管模块的第二端电连接，所述直流电源、所述第一电容和所述第二开关管模块三者的公共端与所述第三二极管的阴极电连接。本专利技术中公开的高增益双开关DC-DC变换器的增益为(2-2D)/(1-2D)，其中D为变换器的占空比，可以在较低的占空比下实现高增益，解决了传统的Boost变换器因高占空比导致的高开关损耗，进而导致低转换效率的问题。此外，此变换器中的两个开关管模块的门极控制信号相同，控制简单，解决了当前高增益DC-DC变换器传输损耗大，效率低且控制复杂的技术问题，具有较好的实际应用价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的一种传统的级联型DC-DC变换器的电路图。图2为本专利技术实施例提供的一种高增益双开关DC-DC变换器的电路图。图3为本专利技术实施例提供的一种高增益双开关DC-DC变换器在第一开关管模块和第二开关管模块都开通时的电路图。图4为本专利技术实施例提供的一种高增益双开关DC-DC变换器在第一开关管模块和第二开关管模块都关断时的电路图。图5为本专利技术实施例提供的一种高增益双开关DC-DC变换器的占空比D为0.3时的仿真波形图。图6为本专利技术实施例提供的一种高增益双开关DC-DC变换器的增益曲线图。附图说明：Vin、直流电源；L、电感；D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；D4、第四二极管；S1、第一开关管模块；S2、第二开关管模块；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；R、直流负载；Vo、输出电压。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图2、图3和图4，本专利技术实施例提供了一种高增益双开关DC-DC变换器，包括：直流电源Vin、电感L、第一开关管模块S1、第二开关管模块S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和直流负载R。所述直流电源Vin的正极与所述第一二极管D1的阳极电连接。所述第一二极管D1的阴极分别与所述电感L的第一端、所述第一开关管模块S1的第二端电连接。所述电感L的第二端分别与所述第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高增益双开关DC‑DC变换器，其特征在于，包括：直流电源、电感、第一开关管模块、第二开关管模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和直流负载；所述直流电源的正极与所述第一二极管的阳极电连接；所述第一二极管的阴极分别与所述电感的第一端、所述第一开关管模块的第二端电连接；所述电感的第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第二开关管模块的第一端和所述第二电容的第一端电连接；所述第一开关管模块的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第一电容的第一端电连接，所述第一开关管模块、所述第二二极管和所述第一电容三者的公共端与所述第四二极管的阳极电连接；所述第四二极管的阴极与所述第三电容的第一端电连接，所述第四二极管和所述第三电容两者的公共端与所述直流负载的第一端电连接；所述第三电容的第二端分别与所述第二电容的第二端和所述第三二极管的阳极电连接，所述第三电容、所述第二电容和所述第三二极管三者的公共端与所述直流负载的第二端电连接；所述直流电源的负极分别与所述第一电容的第二端、所述第二开关管模块的第二端电连接，所述直流电源、所述第一电容和所述第二开关管模块三者的公共端与所述第三二极管的阴极电连接。...

【技术特征摘要】
1.一种高增益双开关DC-DC变换器，其特征在于，包括：直流电源、电感、第一开关管模块、第二开关管模块、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容和直流负载；所述直流电源的正极与所述第一二极管的阳极电连接；所述第一二极管的阴极分别与所述电感的第一端、所述第一开关管模块的第二端电连接；所述电感的第二端分别与所述第二二极管的阳极、所述第二开关管模块的第一端和所述第二电容的第一端电连接；所述第一开关管模块的第一端分别与所述第二二极管的阴极、所述第一电容的第一端电连接，所述第一开关管模块、所述第二二极管和所述第一电容三者的公共端与所述第四二极管的阳极电连接；所述第四二极管的阴极与所述第三电容的第一端电连接，所述第四二极管和所述第三电容两者的公共端与所述直流负载的第一端电连接；所述第三电容的第二端分别与所述第二电容的第二端和所述第三二极管的阳极电连接，所述第三电容、所述第二电容和所述第三二极管三者的公共端与所述直流负载的第二端电连接；所述直流电源的负极分别与所述第一电容的第二端、所述第二开关管模块的第二端电连接，所述直流电源、所述第一电容和所述第二开关管模块三者的公共端与所述第三二极管的阴极电连接。2.根据权利要求1所述的一种高增益双开关DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管模块和所述第二开关管模块同时开通或者同时关断。3.根据权利要求1或2所述的一种高增益双开关DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管模块由一个开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂东，郑培伟，王志洋，陈思哲，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44