[发明专利]一种高增益升压型直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体说是一种高增益升压型直流变换器。

 

背景技术

现有技术中，基本的升压型(Boost)交错并联变换器，参见附图1（以两相交错并联为例），它包括两个电感，两个功率开关管，两个输出二极管。其中，第一个电感的输入端与第二个电感的输入端一起连接输入电源的正极，输出端接第一个输出二极管的阳极，第一个二极管的阴极与第二个二极管的阴极一起接变换器输出端的正极；在第一电感和第一个二极管的阳极之间接第一功率开关的漏极，第一功率开关源极接变换器的负极；第二个电感的输出端接第二个输出二极管的阳极，在第二电感和第二个二极管的阳极之间接第二功率开关的漏极，第二功率开关源极接变换器的负极。这种基本升压型交错并联变换器输出电压增益较小，且功率开关管和二极管的电压应力均为输出电压，所以损耗也较大。在一些输入输出电压差较大的场合难以胜任，如光伏电池并网，X光机电源等。近年来，相继出现了一些具有高增益能力的电路拓扑，主要有三种。第一种借助于变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。但此时，电能的转化过程实际上由原来的直流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低了。第二种是利用开关电容的方法实现高增益升压，但此种方案所需开关器件过多，控制复杂，因而也不常用。第三种是利用耦合电感来实现高增益升压，但耦合电感的使用，同样会引起开关器件电压应力过高，并且会带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较大。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明解决现有变换器存在能量转换效率降低、开关器件过多、开关管和二极管电压应力大等问题，提供一种高增益能力的升压型直流-直流变换器。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高增益升压型直流变换器，其特征在于，包含两个电感L₁、L₂，两个功率开关S₁、S₂，两个输出二极管D₀₁、D₀₂和倍压单元；其电路连接关系为：

第一电感L₁和第二电感L₂的输入端同时接输入电源的正极，第一电感L₁和第二电感L₂的输出端分别接第一功率开关S₁和第二功率开关S₂的漏极，第一功率开关S₁和第二功率开关S₂的源极接输入电源的负极；两个功率开关S₁、S₂的栅极分别接各自的控制器；两个功率开关S₁、S₂的驱动相位之间相差180^o，即采用交错控制策略；

第一电感L₁的输出接倍压单元的第一接口，倍压单元的第四接口经过正向连接的第一输出二极管D₀₁接变换器输出端的正极；第二电感L₂的输出接倍压单元的第二接口，倍压单元的第三接口经过正向连接的第二输出二极管D₀₂接变换器输出端的正极；变换器输出端的负极与输入电源的负极相连；变换器输出端的正极和负极之间还接有输出滤波电容C₀；

其中，倍压单元由二个二极管和二个电容构成有四个端口的单元，第一端口经过第一二极管接第三端口，并且第一端口经第一电容接第四端口；第二端口经第二二极管接第四端口，并且第二端口经第二电容接第第三端口。

进一步，所述倍压单元为n个单元组合而成，                                                ；倍压单元接入个数应根据实际应用场合来确定。

第一个倍压单元的第四个端口接第二个倍压单元的第一个端口，以此类推，一直到第n个倍压单元；第n个倍压单元的第四个端口接输出二极管D₀₁的阳极，二极管D₀₁的阴极接变换器输出端的正极；

第一个倍压单元的第三个端口接第二个倍压单元的第二个端口，以此类推，一直到第n个倍压单元，第n个倍压单元的第三个端口接输出二极管D₀₂的阳极，二极管D₀₂的阴极接变换器输出端的正极。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：