一种O-Z源Boost变换器制造技术

本实用新型专利技术提出一种O

【技术实现步骤摘要】
一种O
‑
Z源Boost变换器


[0001]本技术涉及电力电子
，尤其涉及一种O
‑
Z源Boost变换器。

技术介绍

[0002]传统Boost电路能简单的实现升压和降压的功能，但它的升压比为1/(1
‑
D)， D为开关管S导通的占空比。若需要较大的升压因子时，例如当升压因子大于5 时，此时D大于0.8，这样开关导通时间过长而开关截止时间过短，从而导致损耗和温升过大，影响实用。为此本技术提出一种O
‑
Z源Boost变换器可以有效解决上述问题，当D较小时也可以实现较大的升压功能。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是为了提供一种O
‑
Z源Boost变换器，有效缩减开关管S 的导通时间，有利于散热，且升压能力更强，使用的电路元件减少，降低了成本，形成了保护电路，提供了更高的工作效率。
[0004]为了实现上述目的，本技术提出一种O
‑
Z源Boost变换器，变换器包括直流电源Vin、O
‑
Z源网络、开关管S、二极管D2、电容C2和负载R：
[0005]所述直流电源Vin，作为电源，具有正极与负极；
[0006]所述O
‑
Z源网络，一端与所述直流电源Vin的正极相连，另一端通过所述开关管S与所述直流电源Vin的负极相连；
[0007]所述开关管S，作为断联开关，具有漏极与源极，所述开关管S的漏极与所述O
‑
Z源网络相连，所述开关管S的源极与所述直流电源Vin的负极相连；
[0008]所述二极管D2，具有阳极与阴极，所述二极管D2的阳极与所述开关管S的漏极相连；
[0009]所述电容C2，具有阳极与阴极，所述电容C2的阳极与所述二极管D2的阴极相连，所述电容C2的阴极与所述开关管S的源极相连；
[0010]所述负载R与所述电容C2并联；
[0011]具体地，所述O
‑
Z源网络包括耦合电感线圈、二极管D1和电容C1，其中：
[0012]所述耦合电感线圈，具有通过磁芯耦合的N1侧线圈与N2侧线圈，所述耦合电感线圈与所述开关管S的漏极相连；
[0013]所述二极管D1，具有阳极与阴极，所述二极管D1的阳极与所述直流电源 Vin的正极相连，所述二极管D1的阴极与所述N1侧线圈的同名端连接；
[0014]所述电容C1，具有阳极与阴极，所述电容C1的阳极与所述直流电源Vin的正极连接，所述电容C1的阴极与所述N2侧线圈的同名端连接。
[0015]进一步地，在所述的O
‑
Z源Boost变换器中，当所述开关管S导通时，所述N1侧线圈两端的电压高于所述直流电源Vin的电压，所述二极管D1反向截至，即所述二极管D1禁止电流反向流通，此时，所述直流电源Vin、电容C1、 N2侧线圈和开关管S构成回路，所述O
‑
Z源网
络通过所述电容C1储存电荷能量，所述电容C2向所述负载R提供能量；当所述开关管S关断时，所述直流电源Vin 和所述O
‑
Z源网络共同为所述电容C2充电，且所述直流电源Vin和所述O
‑
Z源网络共同向所述负载R提供能量。
[0016]进一步地，在所述的O
‑
Z源Boost变换器中，所述N1侧线圈的匝数多于所述N2侧线圈的匝数。
[0017]进一步地，在所述的O
‑
Z源Boost变换器中，所述变换器的增益为1/(1
‑
AD)；其中：D为所述开关管S导通的占空比，A为所述N1侧线圈与N2侧线圈的匝数比。
[0018]与现有技术相比，本技术的有益效果主要体现在：耦合电感线圈在开关管S导通时，N1侧线圈两端电压突变且超过电源电压，使得二极管D1反向截止，所以能够自动切断故障电流且响应迅速，将故障电流峰值限制在较低的水平，有效隔离短路故障对电源侧的冲击。在变压器在故障状态下，耦合电感线圈工作模式的电流不会导致磁饱和，因此耦合电感线圈体积也得以显著缩减；另外O
‑
Z源Boost变换器相对于传统的Boost变换器，开关管S的导通时间减小，有利于散热，且升压能力更强。同时，O
‑
Z源网络相对于Z源网络，使用的电路元件更少，降低了成本，形成了保护电路，提供了更高的工作效率。
附图说明
[0019]图1是本技术中O
‑
Z源Boost变换器的主拓扑结构图；
[0020]图2是本技术中O
‑
Z源网络的拓扑结构图；
[0021]图3是本技术中O
‑
Z源Boost变换器基于simulink平台仿真输出电压波形图；
[0022]图4是本技术中O
‑
Z源Boost变换器在开关管S导通状态下的等效电路图；
[0023]图5是本技术中O
‑
Z源Boost变换器在开关管S关断状态下的等效电路图。
具体实施方式
[0024]下面将结合示意图对本技术的O
‑
Z源Boost变换器进行更详细的描述，其中表示了本技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本技术，而仍然实现本技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本技术的限制。
[0025]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本技术。根据下面说明，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。
[0026]如图1所示，本技术提出一种O
‑
Z源Boost变换器100，包括直流电源 Vin 10、O
‑
Z源网络20、开关管S 30、二极管D2 40、电容C2 50和负载R 60，直流电源Vin 10、O
‑
Z源网络20和开关管S 30依次串联，即O
‑
Z源网络20的一端与直流电源Vin 10的正极相连，O
‑
Z源网络20的另一端通过开关管S 30 与直流电源Vin 10的负极相连，开关管S 30的漏极与O
‑
Z源网络20相连，开关管S 30的源极与直流电源Vin 10的负极相连。二极管D2 40的阳极与开关管S 30的漏极相连，电容C2 50的阳极与二极管D2 40的阴极相连，电容C2 50 的阴极与开关管S 30的源极相连，负载R 60与电容C2 50并联。
[0027]具体地，如图1和图2所示，O
‑
Z源网络20包括耦合电感线圈22、二极管 D1 21和电容C1 23，耦合电感线圈22具有通过磁芯耦合的N1侧线圈221与N2 侧线圈22本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种O
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Z源Boost变换器，其特征在于，变换器包括直流电源Vin、O
‑
Z源网络、开关管S、二极管D2、电容C2和负载R：所述直流电源Vin，作为电源，具有正极与负极；所述O
‑
Z源网络，一端与所述直流电源Vin的正极相连，另一端通过所述开关管S与所述直流电源Vin的负极相连；所述开关管S，作为断联开关，具有漏极与源极，所述开关管S的漏极与所述O
‑
Z源网络相连，所述开关管S的源极与所述直流电源Vin的负极相连；所述二极管D2，具有阳极与阴极，所述二极管D2的阳极与所述开关管S的漏极相连；所述电容C2，具有阳极与阴极，所述电容C2的阳极与所述二极管D2的阴极相连，所述电容C2的阴极与所述开关管S的源极相连；所述负载R与所述电容C2并联；具体地，所述O
‑
Z源网络包括耦合电感线圈、二极管D1和电容C1，其中：所述耦合电感线圈，具有通过磁芯耦合的N1侧线圈与N2侧线圈，所述耦合电感线圈与所述开关管S的漏极相连；所述二极管D1，具有阳极与阴极，所述二极管D1的阳极与所述直流电源Vin的正极相连，所述二极管D1的阴极与所述N1侧线圈的同名端连接；所述电容...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕哲，王琛琛，陈兴辉，周明利，罗韡，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：新型
国别省市：