L型降压变换器的拓扑结构制造技术

本发明专利技术公开了Ｌ型降压变换器的拓扑结构，其特征在于：通过开关（Ｓ↓［Ｄ１１］、Ｓ↓［Ｄ２１］……Ｓ↓［Ｄｋ１］），共ｋ个开关器件串联构成Ｌ型变换器的横轴；通过电容（Ｃ↓［１］、Ｃ↓［２］……Ｃ↓［ｋ］）共ｋ个电容串联构成Ｌ型变换器的纵轴，ｋ为大于或等于１的正整数；开关（Ｓ↓［Ｄｋ１］）通过电感（Ｌ↓［Ａ］）与负载一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向横轴的单向可控支路；横轴上开关（Ｓ↓［Ｄｋ１］、Ｓ↓［Ｄ（ｋ－１）１］）间的节点与纵轴上电容（Ｃ↓［（ｋ－１）］、Ｃ↓［ｋ］）间的节点有从纵轴流向横轴的单向开关；通过扩展Ｌ型结构的横、纵轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，可以拓展变换器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降压变换器的电路拓扑结构，特别涉及一种DC-DC型降压变换器的拓扑 结构。
技术介绍
在传统的DC-DC降压电路中，输入电压与输出电压差别很大时，常采用变压器结构的变 换器，或是多级降压的结构，此时控制精度难以得到保证，同时多级串联的方式带来了结构 复杂性及系统系统性的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是解决输入电压与输出电压差值较高时的控制精度以及系 统串联的复杂性、稳定性上的不足，提出了一种采用多个输出电容串联，并对各个输入级联 电容分别进行降压控制的拓扑结构，实现高性能变换。为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下一种L型降压变换器的拓扑结构，构成该拓扑结构的器件之间的连接为通过k个开关 器件串联构成L型变换器的横轴；通过k个电容串联构成L型变换器的纵轴；横轴的最后一 个开关通过电感与负载一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向 横轴的单向可控支路；横轴上相邻两个开关间的节点与对应的纵轴上两个电容间的节点，由 从纵轴流向横轴的单向开关连接，k为大于或等于1的正整数；通过扩展L型结构的横、纵 轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，拓展变换器。第k级的开关及第k级电容构成扩 展单元组，按上述的连接方式扩展电路时，增加变换器的级数。本专利技术的有益效果与传统的DC-DC降压变换器相比较，本专利技术所公开的L型降压变换器采用单电感的结构，对各个串联的输入侧电容进行分时独立放电，输入电压与输出电压的压差很大的情况下，有 较高的控制精度，并克服了系统串联引入的可靠性及系统稳定性等方面的问题。附图说明图1为本专利技术提出的L型降压变换器的拓扑结构图。 图2 (a)为MOSFET等效可控开关的示例图。图2 (b)为IGBT等效可控开关的示例图。具体实施例方式结合附图对本专利技术作进一步说明-图1为L型降压变换器的拓扑结构图。通过开关^u、 SD21……S^共k个器件串联构成 L型变换器的横轴;通过电容q 、 C2……Ck共k个电容串联构成L型变换器的纵轴;开关&41 通过电感^与负载A—端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向横 轴的单向可控支路；横轴上开关S^、 ^(w),间的节点与纵轴上电容C^)、 Ck间的节点有从 纵轴流向横轴的单向开关，k为大于等于l的正整数。开关&,、 SMI、 SW2、电容C。开关S^构成L型变换器的扩展单元组，按上述的连接方式扩展电路时，可以增加变换器的级数。各个电容的充电过程可分为电感储能的阶段和电感向电容进行能量转移的阶段，以图1 中所示的电容C。 (n-l， 2……k)为例，其储能及能量转移过程中，幵关&设置处于导通状态，开关&2(_/、")处于断开状态，通过&，的开关状态切换对电容C。进行放电控制，详细过程如下。阶段1:当开关&,导通时，使得开关^( +1)1……^,受正向偏压进入导通状态，此时电 容C;、开关&、 &( +1)1……S则、电感乙、负载尺、开关5 2、 &2、《一一起构成回路， 电容向负载供电。阶段2:当开关&,截止时，开关5^+1)1……SDtl、电感丄,、负载足、开关5 2、 &2、 ^构成回路，此时形成续流回路。对于纵轴上的其他电容而言，上述工作过程分析有如下特例需要排除(1) 电容c;在放电时，因为没有开关SD^存在，此时的回路是电源v、开关&、 se21……Sttl、电感i^、负载A、开关512;(2) 电容q在放电时，因为没有开关&一p，此时的回路是电容q、电感A、电容Ck、开关&2、 &2、 s(w),构成回路。图2 (a)为MOSFET等效可控开关的示例图。图2 (b)为IGBT等效可控开关的示例图。 此类全控型可控器件均可以做为拓扑中的可控开关。权利要求1.一种L型降压变换器的拓扑结构，其特征在于通过开关(SD11)、(SD21)……(SDk1)共k个开关器件串联构成L型变换器的横轴；通过电容(C1)、(C2)……(Ck)共k个电容串联构成L型变换器的纵轴；开关(SDk1)通过电感(LA)与负载(RL)一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向横轴的单向可控支路；横轴上开关(SDk1)、(SD(k-1)1)间的节点与纵轴上电容(C(k-1))、(Ck)间的节点有从纵轴流向横轴的单向开关，k为大于或等于1的正整数；通过扩展L型结构的横、纵轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，拓展变换器。2. 根据权利要求1所述的L型降压变换器的拓扑结构，其特征在于开关(& )、 ( )、 (&2)、 (&2)、电容(Ck)构成L型变换器的扩展单元组，按上述的连接方式扩展电路时，增加变换器的级数。3. 根据权利要求1所述的L型降压变换器的拓扑结构，其特征在于开关(&)、 (&，)……(&,)、 (S12)(&2)选择可控电力电子开关IGBT或MOSFET。全文摘要本专利技术公开了L型降压变换器的拓扑结构，其特征在于通过开关(S_D11、S_D21……S_Dk1)，共k个开关器件串联构成L型变换器的横轴；通过电容(C₁、C₂……C_k)共k个电容串联构成L型变换器的纵轴，k为大于或等于1的正整数；开关(S_Dk1)通过电感(L_A)与负载一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向横轴的单向可控支路；横轴上开关(S_Dk1、S_D(k-1)1)间的节点与纵轴上电容(C_(k-1)、C_k)间的节点有从纵轴流向横轴的单向开关；通过扩展L型结构的横、纵轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，可以拓展变换器。文档编号H02M3/04GK101355302SQ20081022228公开日2009年1月28日 申请日期2008年9月16日 优先权日2008年9月16日专利技术者湖 孙, 张立伟, 杨中平, 飞 林, 游小杰, 王琛琛, 贺明智, 郑琼林, 郝瑞祥, 黄先进 申请人:北京交通大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ｌ型降压变换器的拓扑结构，其特征在于：通过开关（Ｓ↓［Ｄ１１］）、（Ｓ↓［Ｄ２１］）……（Ｓ↓［Ｄｋ１］）共ｋ个开关器件串联构成Ｌ型变换器的横轴；通过电容（Ｃ↓［１］）、（Ｃ↓［２］）……（Ｃ↓［ｋ］）共ｋ个电容串联构成Ｌ型变换器的纵轴；开关（Ｓ↓［Ｄｋ１］）通过电感（Ｌ↓［Ａ］）与负载（Ｒ↓［Ｌ］）一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向横轴的单向可控支路；横轴上开关（Ｓ↓［Ｄｋ１］）、（Ｓ↓［Ｄ（ｋ－１）１］）间的节点与纵轴上电容（Ｃ↓［（ｋ－１）］）、（Ｃ↓［ｋ］）间的节点有从纵轴流向横轴的单向开关，ｋ为大于或等于１的正整数；通过扩展Ｌ型结构的横、纵轴以及单向整流支路、单向可控开关支路，拓展变换器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑琼林，贺明智，郝瑞祥，杨中平，孙湖，游小杰，林飞，张立伟，黄先进，王琛琛，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]