[发明专利]一种混合型准开关升压DC-DC变换器

说明书

本发明提供了一种混合型准开关升压DC‑DC变换器电路，包括电压源，由第一电感、第一二极管、第一电容、第二电感和第二电容构成的二端准Z源单元，由第二电容、第二二极管、第一MOS管、第一二极管和第二电感构成的准开关升压单元，由第三电容和第三二极管构成的开关电容单元，第二MOS管，输出二极管，输出滤波电容和负载。本发明电路结构简单，结合了准Z源单元和准开关升压单元的单级升降压特性以及开关电容并行充电串联放电的特性，实现了输出电压增益的提升。

技术领域

本发明涉及电力电子电路技术领域，具体涉及一种结合开关电容和准Z源单元的混合型高增益准开关升压DC-DC变换器电路。

背景技术

在燃料电池发电、光伏发电中，由于单个太阳能电池或者单个燃料电池提供的直流电压较低，无法满足现有用电设备的用电需求，也不能满足并网的需求，往往需要将多个电池串联起来达到所需的电压。这种方法一方面大大降低了整个系统的可靠性，另一方面还需解决串联均压问题。为此，需要能够把低电压转换为高电压的高增益DC-DC变换器。近几年提出的Z源变换器和开关升压变换器SBI都是高增益的DC-DC变换器，但是在一些低电压输入希望有更高电压输出的场合，传统的Z源变换器和SBI变换器就变得不再能够满足要求。为了扩大传统Z源变换器和SBI变换器的适用范围，有必要通过拓扑改进拓展其输出电压增益。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种结合开关电容和准Z源单元的混合型高增益准开关升压DC-DC变换器电路，具体技术方案如下。

一种混合型准开关升压DC-DC变换器电路，包括电压源、准Z源单元、 准开关升压单元、第二MOS管、开关电容单元、输出二极管、输出滤波电容和负载。所述准Z源单元由第一电感、第一电容、第一二极管、第二电感和第二电容构成；所述准开关升压单元由第二电感、第一二极管、第二电容、第一MOS管和第二二极管构成；所述开关电容单元由第三电容和第三二极管构成。

上述的一种混合型准开关升压DC-DC变换器电路中，所述电压源的正极分别与第二电容的负极和第一电感的一端连接；所述第一电感的另一端分别与第一二极管的阳极和第一电容的负极连接；所述第二电容的正极分别与第二二极管的阴极、输出二极管的阳极和第一MOS管的漏极连接；所述第一二极管的阴极分别与第二电感的一端和第一MOS管的源极连接；所述第一电容的正极分别与第二二极管的阳极、第二电感的另一端、第二MOS管的漏极和第三电容的正极连接；所述输出二极管的阴极分别与输出滤波电容的正极和负载的另一端连接；所述第三电容的负极分别与第三二极管的阳极、输出滤波电容的负极和负载的另一端连接；所述电压源的负极分别与第二MOS管的源极、第三二极管的阴极连接。

当第一MOS管和第二MOS管同时导通时，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管均关断，电压源和第一电容对第一电感充电；电压源和第二电容对第二电感充电；同时，电压源与第三电容和第二电容一起对输出滤波电容和负载供电。当第一MOS管和第二MOS管同时关断时，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管均导通，输出二极管关断。所述第二电感与第一电容并联，形成回路；所述第一电感和第二电感一起对第二电容充电；所述电压源、 第一电感和第二电感给第三电容充电；同时，输出滤波电容给负载供电。

与现有技术相比，本发明电路具有如下优点和技术效果：本发明整个电路结构简单，控制方便，输出电压增益更高；本发明电路利用了准Z源单元和准开关升压单元的单级升降压特性以及开关电容并行充电串联放电的特性，从而进一步提升了输出电压，实现了准开关升压变换器输出电压增益的拓展。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中的一种混合型准开关升压DC-DC变换器电路。

图2a、图2b分别是图1所示一种结合开关电容和准Z源单元的混合型高增益准开关升压DC-DC变换器电路在其第一开关管S₁和第二开关管S₂同时导通和同时关断时段的等效电路图。