一种单开关管直流升压变换器，适用于在照明或是低电压直流逆变场合。包括耦合电感原边NP和耦合电感副边NS，耦合电感原边NP的一端分别连接直流电源Vin和续流二极管D0的正极，另一端连接功率开关管S的漏极，功率开关管S的源极与输入直流电源Vin的负极连接，续流二极管D0的负极分别连接续流二极管D2的正极和自举电容CS的正极，续流二极管D2的负极分别与储能电容C2的正极和储能电容C1的负极相连。结构简单，使用灵活，具有广泛的实用性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种升压变换器，尤其是一种在照明或是低电压直流逆变场合使用的单开关管直流升压变换器。
技术介绍
高升压比的直流变换器经常被用于光伏逆变器前级、供电电源为蓄电池的不间断电源、车载电源等多种场合。目前，传统的直流变换器升压结构拓扑一般有Boost、 Buck-Boost、反激变换器、推挽等基础电路结构。B00St、Buck-B00St电路由于受到实际电力电子元件非理想性器件的影响其升压能力有限，且功率开关管的电压应力较高。在Boost、 Buck-Boost电路基础上发展起来的级联型结构，具有较高的升压能力但所需电力电子器件以及磁性元件较多不利于提高整个装置的功率密度。反激变换器由于功率开关管受到漏感的影响其电压应力也较高。推挽变换器要求绕组对称在实际制作过程中难以控制，且需要两个功率开关管。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单，使用灵活，开关器件电压应力小，升压比高，输出电压比值稳定的单开关管直流升压变换器。为实现上述目的，本技术的单开关管直流升压变换器，包括耦合电感原边Np 和耦合电感副边Ns，耦合电感原边Np的一端分别连接直流电源Vin和续流二极管Dtl的正极， 另一端连接功率开关管S的漏极，功率开关管S的源极与输入直流电源Vin的负极连接，耦合电感副边Ns的一端与续流二极管D1的正极连接，续流二极管D1的负极与储能电容C1的正极连接，储能电容C1的负极与耦合电感副边Ns的另一端连接形成回路，续流二极管Dtl的负极分别连接续流二极管込的正极和自举电容Cs的正极，续流二极管込的负极分别与储能电容C2的正极和储能电容C1的负极相连，自举电容Cs的负极与功率开关管S的漏极连接，储能电容C1的正极和储能电容C2的负极为输出端，连接负载R。有益效果本技术与传统的反激变换器相比，在耦合电感的原边引入自举电容升压结构，通过累加反激变换器输出电压和自举电容升压结构的电压可得到更高的电压传输比；通过耦合电感的漏感能量释放回路，可降低功率开关管的电压应力，自举电容升压结构与变压器耦合电感原边Np共用一个绕组，可省一个磁性元件，简化了电路结构，断开电容C1和电容C2的中间点可以实现自举电容升压结构的输出与变压器耦合电感副边Ns的输出电气隔离，从而实现两路隔离的升压电压输出，通过调整耦合电感原副边绕组的比例可适应不同升压比的要求。其结构简单，使用灵活，具有广泛的实用性。附图说明图1是本技术的电路结构图。图2是本技术的电路拓扑结构的等效电路图。3图3是本技术的电路拓扑开关管S开通时能量的传输路径图。图4是本技术的电路拓扑开关管S关断时上下支路处于连续导通状态下能量的传输路径图。图5是本技术的电路拓扑开关管S关断时上支路连续导通、下支路断续状态下能量的传输路径图。具体实施方式如图1所示，本技术的单开关管直流升压变换器包括耦合电感原边Np和耦合电感副边Ns，耦合电感原边Np的一端分别连接直流电源Vin和续流二极管Dtl的正极，另一端连接功率开关管S的漏极，功率开关管S的源极与输入直流电源Vin的负极连接，耦合电感副边Ns的一端与续流二极管D1的正极连接，续流二极管D1的负极与储能电容C1的正极连接，储能电容C1的负极与耦合电感副边Ns的另一端连接形成回路，续流二极管Dtl的负极分别连接续流二极管A的正极和自举电容Cs的正极，续流二极管&的负极分别与储能电容 C2的正极和储能电容C1的负极相连，自举电容Cs的负极与功率开关管S的漏极连接，储能电容C1的正极和储能电容C2的负极为输出端，连接负载R。如图2所示，为便于分析将图1中的耦合电感等效为图2的拓扑结构，图2中Lp为耦合电感原边漏感，Ls为耦合电感副边漏感，Lm为耦合电感的励磁电感。图中顺序连接的耦合电感副边Ns、耦合电感副边漏感Ls、二极管D1与储能电容C1顺序连接构成一个独立的电压输出回路，图中标定为上支路，其输出电压为Vca ；由连接在输入电源Vin上的耦合电感原边漏感Lp，耦合电感的励磁电感Lm，自举电容Cs，续流二极管D2和储能电容C2所构成的电压输出回路，图中标称为下支路，其输出电压为VC2。如图3所示，当功率开关管S开通时，上支路折算至耦合电感原边Np的电压和输入电压Vin相叠加，对耦合电感原边漏感、进行充电，使耦合电感原边漏感Lp上的漏感电流从零开始上升，当漏感电流上升致使续流二极管D1K向截止时，输入电压Vin开始给耦合电感原边Np和自举电容Cs充电，直至自举电容Cs的电压等于输入电压Vin时功率开关管S关断。在此过程中输出电压Vtl通过储能电容C1和储能电容C2所存储的能量维持，输出电流顺序流经储能电容C1，储能电容C2和负载R。图3中粗线表示能量的传输状态路径，箭头表示能量的传输方向。如图4所示，当负载R阻值较小且开关管S关断时，上下支路均处于连续导通状态；由于耦合电感原边有漏感Lp，当开关管S由饱和导通到截止关断时会产生反向电动势对耦合电感原边线圈的分布电容进行充放电从而产生阻尼振荡，即在开关管S的漏极与源极间电压震荡形成振铃效应。这时电流的传输路径主要有两个能量释放回路一个是由耦合电感副边Ns，续流二极管D1和储能电容C1顺序连接构成的上支路能量释放回路，上支路输出电流顺序流经耦合电感副边Ns，续流二极管D1和储能电容C1 ；另一路是由输入电压Vin， 耦合电感原边漏感Lp，耦合电感的励磁电感Lm，自举电容Cs，续流二极管D2和储能电容C2所构成的下支路能量释放回路，下支路输出电流顺序流经输入电压Vin正极，耦合电感原边漏感Lp，耦合电感的励磁电感Lm，自举电容Cs，续流二极管D2，储能电容C2，输入电压Vin的负极。图4中粗线表示能量的传输状态路径，箭头表示能量的传输方向。如图5所示，当负载R阻值较大且开关管S关断时，上支路处于电流连续导通状态，下支路处于电流断续状态。此时，下支路续流二极管A电流断续，电流顺序流经耦合电感副边Ns，续流二极管D11 —路给储能电容C1充电，另一路通过负载R给储能电容C2充电； 放电电流顺序流经储能电容C1，储能电容C2和负载R。图5中粗线表示能量的传输状态路径，箭头表示能量的传输方向。权利要求1. 一种单开关管直流升压变换器，其特征是它包括耦合电感原边Np和耦合电感副边 Ns,耦合电感原边Np的一端分别连接直流电源Vin和续流二极管Dtl的正极，另一端连接功率开关管S的漏极，功率开关管S的源极与输入直流电源Vin的负极连接，耦合电感副边Ns的一端与续流二极管D1的正极连接，续流二极管D1的负极与储能电容C1的正极连接，储能电容C1的负极与耦合电感副边Ns的另一端连接形成回路，续流二极管Dtl的负极分别连接续流二极管D2的正极和自举电容Cs的正极，续流二极管D2的负极分别与储能电容C2的正极和储能电容C1的负极相连，自举电容Cs的负极与功率开关管S的漏极连接，储能电容C1的正极和储能电容C2的负极为输出端，连接负载R。专利摘要一种单开关管直流升压变换器，适用于在照明或是低电压直流逆变场合。包括耦合电感原边NP和耦合电感副边NS，耦合电感原边NP的一端分别连接直流电源Vin和续流二极管D0的正极，另一端连接功率开关管S的漏极，功率开关管S的源本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种单开关管直流升压变换器，其特征是：它包括耦合电感原边ＮＰ和耦合电感副边ＮＳ，耦合电感原边ＮＰ的一端分别连接直流电源Ｖｉｎ和续流二极管Ｄ０的正极，另一端连接功率开关管Ｓ的漏极，功率开关管Ｓ的源极与输入直流电源Ｖｉｎ的负极连接，耦合电感副边ＮＳ的一端与续流二极管Ｄ１的正极连接，续流二极管Ｄ１的负极与储能电容Ｃ１的正极连接，储能电容Ｃ１的负极与耦合电感副边ＮＳ的另一端连接形成回路，续流二极管Ｄ０的负极分别连接续流二极管Ｄ２的正极和自举电容ＣＳ的正极，续流二极管Ｄ２的负极分别与储能电容Ｃ２的正极和储能电容Ｃ１的负极相连，自举电容ＣＳ的负极与功率开关管Ｓ的漏极连接，储能电容Ｃ１的正极和储能电容Ｃ２的负极为输出端，连接负载Ｒ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐惠，胡义华，宋鑫，曾辉，李瑞，牛洁茹，丁小刚，王小昆，
申请(专利权)人：胡义华，
类型：实用新型
国别省市：32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。