一种级联的升降压型DC-DC变换器制造技术

一种级联的升降压型DC‑DC变换器，包括电感L1至电感L3、1个升压型电容储能模块、1个降压型电容储能模块和电容Co，升压型电容储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、二极管Da_2和电子开关Sa，降压型电容储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2和电子开关Sb，电子开关Sa包括二极管Da_3、N型MOS管Ma_1和控制器a，电子开关Sb包括二极管Db_3、N型MOS管Mb_1和控制器b。本实用新型专利技术具有如下工作特征：电路结构简单、适用的控制方法多样、输入和输出电流均连续、输出和输入电压共地且极性一致、输出电压Vo大于或小于或等于直流电源电压Vi。

【技术实现步骤摘要】
一种级联的升降压型DC-DC变换器
本技术涉及直流-直流(DC-DC)变换器，尤其是一种输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性的级联的升降压型DC-DC变换器，可作为基本单元组建多输入和多输出的直流电源系统，如：直流电源模块并联系统、LED阵列驱动系统、分布式光伏发电系统等。
技术介绍
现有具有升降压功能的基本DC-DC变换器包括Buck-Boost变换器、Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器。如表1所列，在不考虑输出电容的情况下，上述这4种具有升降压功能的基本DC-DC变换器都不满足“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的要求。表1采用级联基本DC-DC变换器的方式，将Boost变换器和Buck变换器进行级联，可获得输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性的升降压型DC-DC变换器，但是其组合内部存在电流不连续的问题。
技术实现思路
为了克服现有“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的升降压型DC-DC变换器级联方案中Boost和Buck的组合内部存在电流不连续的问题，本技术提供一种级联的升降压型DC-DC变换器，能够实现输入和输出电流均连续、级间电流仍连续以及输入和输出共地，以此扩充升降压型DC-DC变换器的种类。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种级联的升降压型DC-DC变换器，包括电感L1至电感L3、1个升压型电容储能模块、1个降压型电容储能模块和电容Co，升压型电容储能模块具有端口Via+、端口Voa+和端口Gnda，降压型电容储能模块具有端口Vib+、端口Vob+和端口Gndb，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L3的另一端同时与电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、直流电源Vi的负端、升压型电容储能模块的端口Gnda和降压型电容储能模块的端口Gndb相连，升压型电容储能模块和降压型电容储能模块的其余部分插入电感L1至电感L3之间并呈串联关系；所述升压型电容储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、二极管Da_2和电子开关Sa，所述电子开关Sa具有端口c和端口d，二极管Da_1的阳极同时与升压型电容储能模块的端口Via+和电子开关Sa的端口c相连，二极管Da_1的阴极同时与电容Ca_1的一端和升压型电容储能模块的端口Voa+相连，电子开关Sa的端口d同时与电容Ca_1的另一端和二极管Da_2的阳极相连，二极管Da_2的阴极与升压型电容储能模块的端口Gnda相连；所述降压型电容储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2和电子开关Sb，所述电子开关Sb具有端口e和端口f，电容Cb_1的一端同时与降压型电容储能模块的端口Vib+和电子开关Sb的端口e相连，电容Cb_1的另一端同时与二极管Db_1的阳极和二极管Db_2的阴极相连，二极管Db_1的阴极同时与降压型电容储能模块的端口Vob+和电子开关Sb的端口f相连，二极管Db_2的阳极与降压型电容储能模块的端口Gndb相连。一种优选的连接方式是：电感L1的另一端与升压型电容储能模块的端口Via+相连，升压型电容储能模块的端口Voa+与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与降压型电容储能模块的端口Vib+相连，降压型电容储能模块的端口Vob+与电感L3的一端相连。当电子开关Sa截止时，二极管Da_1导通，直流电源Vi、电感L1、二极管Da_1、电感L2和降压型电容储能模块构成一个回路，直流电源Vi、电感L1、二极管Da_1、电容Ca_1和二极管Da_2构成另一个回路。当电子开关Sa导通时，二极管Da_1截止，直流电源Vi、电感L1、电子开关Sa和二极管Da_2构成一个回路，直流电源Vi、电感L1、电子开关Sa、电容Ca_1、电感L2和降压型电容储能模块构成另一个回路。当电子开关Sb截止时，二极管Db_1导通，升压型电容储能模块、电感L2、电容Cb_1、二极管Db_1、电感L3、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管Db_2、二极管Db_1、电感L3、电容Co和负载Z构成另一个回路。当电子开关Sb导通时，二极管Db_1截止，升压型电容储能模块、电感L2、电子开关Sb、电感L3、电容Co和负载Z构成一个回路，二极管Db_2、电容Cb_1、电子开关Sb、电感L3、电容Co和负载Z构成另一个回路。另一种优选的连接方式是：电感L1的另一端与降压型电容储能模块的端口Vib+相连，降压型电容储能模块的端口Vob+与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与升压型电容储能模块的端口Via+相连，升压型电容储能模块的端口Voa+与电感L3的一端相连。当电子开关Sb截止时，二极管Db_1导通，直流电源Vi、电感L1、电容Cb_1、二极管Db_1、电感L2和升压型电容储能模块构成一个回路，二极管Db_2、二极管Db_1、电感L2和升压型电容储能模块构成另一个回路。当电子开关Sb导通时，二极管Db_1截止，直流电源Vi、电感L1、电子开关Sb、电感L2和升压型电容储能模块构成一个回路，二极管Db_2、电容Cb_1、电子开关Sb、电感L2和升压型电容储能模块构成另一个回路。当电子开关Sa截止时，二极管Da_1导通，降压型电容储能模块、电感L2、二极管Da_1、电感L3、电容Co和负载Z构成一个回路，降压型电容储能模块、电感L2、二极管Da_1、电容Ca_1和二极管Da_2构成另一个回路。当电子开关Sa导通时，二极管Da_1截止，降压型电容储能模块、电感L2、电子开关Sa和二极管Da_2构成一个回路，降压型电容储能模块、电感L2、电子开关Sa、电容Ca_1、电感L3、电容Co和负载Z构成另一个回路。进一步，电子开关Sa采用单向导通的电子开关，即电子开关Sa导通时其电流从端口c流入并从端口d流出；电子开关Sb采用单向导通的电子开关，即电子开关Sb导通时其电流从端口e流入并从端口f流出。该优选方案是为了防止电流反流。再进一步，所述电子开关Sa包括二极管Da_3、N型MOS管Ma_1和控制器a，所述控制器a具有端口vga，二极管Da_3的阳极与所述电子开关Sa的端口c相连，二极管Da_3的阴极与N型MOS管Ma_1的漏极相连，N型MOS管Ma_1的源极与所述电子开关Sa的端口d相连，N型MOS管Ma_1的门极与所述控制器a的端口vga相连；所述电子开关Sb包括二极管Db_3、N型MOS管Mb_1和控制器b，所述控制器b具有端口vgb，二极管Db_3的阳极与所述电子开关Sb的端口e相连，二极管Db_3的阴极与N型MOS管Mb_1的漏极相连，N型MOS管Mb_1的源极与所述电子开关Sb的端口f相连，N型MOS管Mb_1的门极与所述控制器b的端口vgb相连。所述控制器a决定N型MOS管Ma_1的工作状态，控制器b决定N型MOS管Mb_1的工作状态，所述控制器a和控制器b均采用电源控制芯片。更进一步，控制器a和控制器b的输出信号vgsa和vgs本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种级联的升降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述级联的升降压型DC-DC变换器包括电感L1至电感L3、1个升压型电容储能模块、1个降压型电容储能模块和电容Co，升压型电容储能模块具有端口Via+、端口Voa+和端口Gnda，降压型电容储能模块具有端口Vib+、端口Vob+和端口Gndb，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L3的另一端同时与电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、直流电源Vi的负端、升压型电容储能模块的端口Gnda和降压型电容储能模块的端口Gndb相连，升压型电容储能模块和降压型电容储能模块的其余部分插入电感L1至电感L3之间并呈串联关系；/n所述升压型电容储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、二极管Da_2和电子开关Sa，所述电子开关Sa具有端口c和端口d，二极管Da_1的阳极同时与升压型电容储能模块的端口Via+和电子开关Sa的端口c相连，二极管Da_1的阴极同时与电容Ca_1的一端和升压型电容储能模块的端口Voa+相连，电子开关Sa的端口d同时与电容Ca_1的另一端和二极管Da_2的阳极相连，二极管Da_2的阴极与升压型电容储能模块的端口Gnda相连；/n所述降压型电容储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2和电子开关Sb，所述电子开关Sb具有端口e和端口f，电容Cb_1的一端同时与降压型电容储能模块的端口Vib+和电子开关Sb的端口e相连，电容Cb_1的另一端同时与二极管Db_1的阳极和二极管Db_2的阴极相连，二极管Db_1的阴极同时与降压型电容储能模块的端口Vob+和电子开关Sb的端口f相连，二极管Db_2的阳极与降压型电容储能模块的端口Gndb相连。/n...

【技术特征摘要】
1.一种级联的升降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述级联的升降压型DC-DC变换器包括电感L1至电感L3、1个升压型电容储能模块、1个降压型电容储能模块和电容Co，升压型电容储能模块具有端口Via+、端口Voa+和端口Gnda，降压型电容储能模块具有端口Vib+、端口Vob+和端口Gndb，电感L1的一端与直流电源Vi的正端相连，电感L3的另一端同时与电容Co的一端和负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、直流电源Vi的负端、升压型电容储能模块的端口Gnda和降压型电容储能模块的端口Gndb相连，升压型电容储能模块和降压型电容储能模块的其余部分插入电感L1至电感L3之间并呈串联关系；
所述升压型电容储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、二极管Da_2和电子开关Sa，所述电子开关Sa具有端口c和端口d，二极管Da_1的阳极同时与升压型电容储能模块的端口Via+和电子开关Sa的端口c相连，二极管Da_1的阴极同时与电容Ca_1的一端和升压型电容储能模块的端口Voa+相连，电子开关Sa的端口d同时与电容Ca_1的另一端和二极管Da_2的阳极相连，二极管Da_2的阴极与升压型电容储能模块的端口Gnda相连；
所述降压型电容储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2和电子开关Sb，所述电子开关Sb具有端口e和端口f，电容Cb_1的一端同时与降压型电容储能模块的端口Vib+和电子开关Sb的端口e相连，电容Cb_1的另一端同时与二极管Db_1的阳极和二极管Db_2的阴极相连，二极管Db_1的阴极同时与降压型电容储能模块的端口Vob+和电子开关Sb的端口f相连，二极管Db_2的阳极与降压型电容储能模块的端口Gndb相连。


2.如权利要求1所述的一种级联的升降压型DC-DC变换器，其特征在于：所述电感L1的另一端与升压型电容储能模块的端口Via+相连，升压型电容储能模块的端口Voa+与电感L2的一端相连，电感L2的另一端与降压型电容储能模块的端口Vib+相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33