[发明专利]一种组合电感交错高增益升压电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种组合电感交错高增益升压电路。

背景技术

由于传统Boost升压电路存在的固有缺点，变换器在实际应用过程中升压比存在限制，输出电压一般为输入电压的4～6倍。为了达到更高的升压比，近年来提出了众多的新型高增益拓扑电路，这些电路都有各自的优缺点。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种组合电感交错高增益升压电路，电路结构简单且易工程实现，能够应用于燃料电池电源、太阳能光伏发电、蓄电池储能等大电流输入电源领域。

本发明具体通过如下技术方案实现：

一种组合电感交错高增益升压电路，包括：输入电容Cin、输出电容Cout、输入主电感Lm和N个交错功率单元；其中，输入电容Cin的一端与所述升压电路的输入端相连，Cin的另一端接地；输入电感Lm的一端与电路的输入端相连，Lm的另一端与各交错功率单元的输入端相连；输出电容Cout的一端与各交错功率单元的输出端相连，Cout的另一端接地，以交错功率单元的输出端为所述升压电路的输出端。

进一步地，所述交错功率单元采用耦合电感的方式实现高增益升压，其包括：耦合电感L1、L2、开关管Q、二极管D以及隔直电容C；其中，L2与L1的匝比均为n，L1和L2磁耦合；耦合电感L1的异名端为所述交错功率单元的输入端，L1的同名端与耦合电感L2的异名端相连，L2的同名端与二极管D的正极相连，二极管D的负极作为所述交错功率单元的输出端，隔直电容C连接所述交错功率单元的输入端和输出端；开关管Q的第一端与L1的同名端相连，第二端接地，第三端接驱动信号。

进一步地，所述N个交错功率单元的开关管PWM驱动波形的相位两两相差360°/N。

进一步地，所述N个交错功率单元的开关管PWM驱动波形由1路PWM经过模拟电路扩相得到，或者由数字控制芯片直接发出。

进一步地，所述升压电路的应用范围为高升压比的燃料电池电源。

本发明的有益效果是：本发明的电路简单可靠，便于工程实现，输入电流纹波极小，具有较高的实用价值。

附图说明

图1是本发明的总体实现框图；

图2是本发明升压电路中的交错功率单元实现原理图；

图3是交错功率单元开关管驱动波形图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明的组合电感交错高增益升压电路，如图1所示，包括：输入电容Cin、输出电容Cout、输入主电感Lm和交错功率单元1～交错功率单元N。其中，输入电容Cin的一端与所述升压电路的输入端相连，Cin的另一端接地。输入电感Lm的一端与电路的输入端相连，Lm的另一端与交错功率单元的各输入端相连。输出电容Cout的一端与交错功率单元的各输出端相连，Cout的另一端接地，以交错功率单元的输出端为所述升压电路的输出端。

交错功率单元采用耦合电感的方式实现高增益升压，如图2所示，其包括：耦合电感L1、L2、开关管Q、二极管D以及隔直电容C；其中，L2与L1的匝比均为n，L1和L2磁耦合；耦合电感L1的异名端为所述交错功率单元的输入端，L1的同名端与耦合电感L2的异名端相连，L2的同名端与二极管D的正极相连，二极管D的负极作为所述交错功率单元的输出端，隔直电容C连接所述交错功率单元的输入端和输出端；开关管Q的第一端与L1的同名端相连，第二端接地，第三端接驱动信号。

当只有一个功率单元时，即不进行多相交错：当开关管Q导通时，二极管D关断，电容C充电，与输入电感Lm的电流i_Lm流入开关管Q。电感L1电流i_L1等于开关管电流i_Q，电感L1两端电压为U_O-U_C1，Uo是整个电路的输出电压，U_C1是隔直电容的电压；当开关管Q关断时，二极管D导通，由于开关管寄生电容的存在，开关管寄生电容与二极管寄生电容、漏感之间形成谐振，导致开关管两端形成电压尖峰。二极管导通后，电感L1两端电压钳位在-U_C1(1+n)，电感电流i_L1线性下降，输入电感Lm通过电容C向负载传输能量，直到下一个开关周期的到来。

只要中间隔直电容C和输出滤波电容Cout电压脉动小，就能在输入电感Lm较小时也能实现几乎零输入电流纹波，设计时需要选取较大的电容值以减小电压纹波。