[发明专利]使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及直流-直流电源变换器，更具体地涉及一种使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器。

背景技术

常规的升压型（BOOST）直流-直流电源变换器包括一个功率开关管，一个续流二极管，一个电感，一个输出滤波电容，这种升压型直流-直流电能变换装置的输出电压增益较小。

如文献《应用在UPS中的耦合电感型BOOST电路分析》(作者：方宇，公开日期2009-12-20)，提出了通过使用耦合电感，可以提高输出电压增益，但是耦合电感的自身漏感会在功率开关管关断时产生很高的电压尖峰，功率开关管的电压应力很大。

发明内容

本发明公开了一种使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器，旨在提供一种输出电压增益高、结构简单、主功率开关管电压应力低且无吸收能量损耗的耦合电感加钳位开关管及钳位电容实现有源钳位的升压型变换器。

本发明采用如下的技术方案：

使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器，包括一个功率开关管S1，一个钳位开关管S2，一个续流二极管D1，一个钳位电容C1，一个输出滤波电容C2，一个耦合电感L；耦合电感L有两个绕组第一绕组La、第二绕组Lb。

第一绕组La一端与电源Vin的正端相连，第一绕组La的另一端与功率开关管S1的漏极及钳位开关管S2的源极和耦合电感第二绕组Lb的一端相连。

第一绕组La与电源Vin正端的连接端和第二绕组Lb与钳位开关管S2的源极的连接端为耦合电感L的同名端。

第二绕组Lb的另一端与续流二极管D1的阳极相连，续流二极管D1的阴极与输出滤波电容C2的正端及负载R1的一端相连。

功率开关管S1的源极与输出滤波电容C2的负端及负载电阻R1的另一端和电源Vin的负端相连。

钳位开关管S2的漏极与钳位电容C1的一端相连，钳位电容C1的另一端以下列方式中之一接入电路：与电源Vin的正端相连，或者与电源Vin的负端相连，或者与续流二极管D1的阴极相连。

工作时，功率开关管S1与钳位开关管S2互补导通，每个开关周期内，利用钳位电容C1吸收耦合电感的漏感能量，实现了无损耗吸收，降低功率开关管的电压应力；利用耦合电感实现了变换器的高增益输出。

本发明的积极效果：

由于本发明采用了有源钳位技术，使用耦合电感提高变换器的增益，由钳位开关管和钳位电容组成的钳位电路，吸收漏感造成的主功率开关管关断电压尖峰并实现能量的无损转移，充分利用了有源钳位技术的无损吸收特性，从而降低了功率开关管的电压应力，因而也解决了耦合电感在功率开关管关断时产生高电压尖峰问题，使用元器件少，电路结构简单，成本低廉，同时可取得变换器输出增益高、控制方便的技术效果。本发明可用于取代现有的升压变换器，用于升压型电源等。

附图说明

图1是使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器电路图。

图2是第二种使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器电路图。

图3是第三种使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器电路图。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施例，对发明作进一步的说明。

实施例1

如图1所示，使用耦合电感的有源钳位高增益升压变换器，包括一个功率开关管S1，一个钳位开关管S2，一个续流二极管D1，一个钳位电容C1，一个输出滤波电容C2，一个耦合电感L。耦合电感L有两个绕组La、Lb，第一绕组La一端与电源Vin的正端相连，第一绕组La的另一端与功率开关管S1的漏极及钳位开关管S2的源极和第二绕组Lb的一端相连，第二绕组Lb的另一端与续流二极管D1的阳极相连，续流二极管D1的阴极与输出滤波电容C2的正端及负载R1的一端相连，功率开关管S1的源极与输出滤波电容C2的负端及负载电阻R1的另一端和电源Vin的负端相连，钳位开关管S2的漏极与钳位电容C1的一端相连，钳位电容C1的另一端与电源Vin的正端相连。

第一绕组La与电源Vin正端的连接端和第二绕组Lb与钳位开关管S2的源极的连接端为耦合电感L的同名端。

实施例2

如图2所示，与实施例1不同之处在于，与钳位开关管S2漏极连接的钳位电容C1的另一端与电源Vin的负端相连。

实施例3

如图3所示，与实施例1不同之处在于，与钳位开关管S2漏极连接的钳位电容C1的另一端与续流二极管D1的阴极相连。