一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器，包括输入电源、主开关回路、续流二极管、输出电容和负载，所述的输入电源与主开关回路输入端连接，所述的续流二极管和输出电容串联后与连接主开关回路输出端，所述的主开关回路包括输入二极管、第一电感、第二电感、电荷泵电容、第一主开关和第二主开关，第一主开关一端分别连接输入电源的负极和输出电容，另一端分别连接第一电感、电荷泵电容和第二主开关，第一电感分别连接输入电源的正极和输入二极管的阳极，电荷泵电容分别连接输入二极管的阴极和第二电感，第二主开关分别连接第二电感和续流二极管。与现有技术相比，本发明专利技术具有电压增益升高、导通损耗小、成本、电路结构简单等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种直流变换器，尤其是涉及一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器。
技术介绍
随着近年来新能源的快速发展，以绿色能源作为一次电源的分布式发电系统也越来越受到关注。然而光伏发电以及燃料电池发电等系统由于输入值较低，在系统前端都需要一个升压直流变换器将新能源发出的低电压升高。然而，如何才能在低成本、高效率的条件下设计出具有较高升压比的变换器就成为了一个十分重要的课题。传统型直流升压变换器如图1所示，现有技术主要存在以下缺点1.为了实现高增益，对于传统型直流升压变换器，一般都采取增大开关占空比的方法。但这种方法由于开关需要的导通时间较长将会增大导通损耗，增加输入电流纹波、降低电路的转换效率，而且在实际运用中开关频率也会受到多方面限制。2.多级联接方法在结构上使得主电路拓扑较为复杂，因而增加了制造成本，另一方面多级联接也增加了控制的难度，使得电路效率也有所降低。3.使用变压器和耦合电感，易使整体体积增大，此外为了得到合适的增益，匝数和铁芯的设计也有一定的难度。4.变压器和I禹合电感的漏感和寄生电容可能引起闻频振荡，从而易使开关电压出现尖峰脉冲且易产生电磁干扰。5.为了解决上述问题需增设缓冲电路，这就使得成本增加，电路复杂。6.开关两端的电压应力始终等于输出电压，使得开关器件的选择受到了一定的限制。鉴于以上原因，传统型直流升压变换器难以满足简单高效、小型、低噪音和低成本的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电压增益升高、导通损耗小、成本低、电路结构简单的基于电荷泵电容的倍压型直流变换器。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器，包括输入电源、主开关回路、续流二极管、输出电容和负载，所述的输入电源与主开关回路输入端连接，所述的续流二极管和输出电容串联后与连接主开关回路输出端，所述的负载与输出电容并联，所述的主开关回路包括输入二极管、第一电感、第二电感、电荷泵电容、第一主开关和第二主开关，所述的第一主开关一端分别连接输入电源的负极和输出电容，另一端分别连接第一电感、电荷泵电容和第二主开关，所述的第一电感分别连接输入电源的正极和输入二极管的阳极，所述的电荷泵电容分别连接输入二极管的阴极和第二电感，所述的第二主开关分别连接第二电感和续流二极管。所述的第一主开关和第二主开关为MOSFET或IGBT。还包括辅助电源，该辅助电源的正极与输入二极管的阳极连接，辅助电源的负极分别连接输入电源的正极和第一电感。所述的辅助电源的电压值为输入电源电压值的η倍。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点I)在无需较大占空比的条件下，使得电压增益相较于传统直流升压转换电路增大了一倍；2)由于所需占空比不需太大，两个开关的导通时间不需太长，从而减小了导通损耗；3)输入电流的峰值以及输出电压的纹波随着导通时间的缩短而有效的降低了 ；4)主开关的电压应力降低，对开关器件的耐压等级要求有所降低，从而减少了成本；5)电路拓扑结构简单；6)与传统型升压直流变换器相比，高增益型升压直流变换器可满足简单高效、低噪音低成本的要求。附图说明 图1为传统直流升压变换器的结构示意图；图2为本专利技术的结构示意图；图3为实施例1与传统变换器占空比曲线对比示意图；图4为实施例1输入电流与开关时间关系不意图；图5为实施例1输出电压纹波与开关时间关系示意图；图6为实施例1主开关的受压波形图；图7为本专利技术的另一种结构示意图；图8为实施例2与传统变换器占空比曲线对比示意图；图9为实施例2主开关的受压波形图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本实施例以本专利技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1如图2所示，一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器，包括输入电源Vin、主开关回路、续流二极管D。、输出电容C。和负载R。，输入电源Vin与主开关回路输入端连接，续流二极管D。和输出电容C。串联后与连接主开关回路输出端,负载R。与输出电容C。并联,主开关回路包括输入二极管D1、第一电感L1、第二电感L2、电荷泵电容C。、第一主开关S1和第二主开关S2,第一主开关S1的一端分别连接输入电源Vin的负极和输出电容C。,另一端分别连接第一电感L1、电荷泵电容C。和第二主开关S2,第一电感L1分别连接输入电源的正极Vin和输入二极管D1的阳极，电荷泵电容C。分别连接输入二极管D1的阴极和第二电感L2,第二主开关S2分别连接第二电感L2和续流二极管D。。所述的第一主开关和第二主开关为MOSFET或 IGBT。上述基于电荷泵电容的倍压型直流变换器在一个开关周期内的工作状态可分成两个阶段；第I阶段=Sp S2同时导通时，L1和L2进入储能阶段，输入电源通过三个并联回路分别给U、L2以及电荷泵电容C。进行充电。第2阶段=SpS2同时截止时，L1和L2进入放能阶段，D。正向导通，通过输出电压V。与输入电压Vin以及电荷泵电容C。的电压V。。之差(Vtj-Vin-VJ放电，。根据伏秒平衡原理，在相同的占空比条件下，本实施例直流变换器的增益可计算为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器，包括输入电源、主开关回路、续流二极管、输出电容和负载，所述的输入电源与主开关回路输入端连接，所述的续流二极管和输出电容串联后与连接主开关回路输出端，所述的负载与输出电容并联，其特征在于，所述的主开关回路包括输入二极管、第一电感、第二电感、电荷泵电容、第一主开关和第二主开关，所述的第一主开关一端分别连接输入电源的负极和输出电容，另一端分别连接第一电感、电荷泵电容和第二主开关，所述的第一电感分别连接输入电源的正极和输入二极管的阳极，所述的电荷泵电容分别连接输入二极管的阴极和第二电感，所述的第二主开关分别连接第二电感和续流二极管。

【技术特征摘要】
1.一种基于电荷泵电容的倍压型直流变换器，包括输入电源、主开关回路、续流二极管、输出电容和负载，所述的输入电源与主开关回路输入端连接，所述的续流二极管和输出电容串联后与连接主开关回路输出端，所述的负载与输出电容并联，其特征在于，所述的主开关回路包括输入二极管、第一电感、第二电感、电荷泵电容、第一主开关和第二主开关，所述的第一主开关一端分别连接输入电源的负极和输出电容，另一端分别连接第一电感、电荷泵电容和第二主开关，所述的第一电感分别连接输入电源的正极和输入二极管的阳极，所述的电荷泵电容分别连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晋斌，梁晓霞，屈克庆，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：