[发明专利]一种高电压增益升压变换器

说明书

本发明提供一种高电压增益升压变换器，属于开关电源技术领域。本发明包括滤波储能单元、开关单元、倍压单元和输出电容单元，其中，所述滤波储能单元的输入端与电源接口正极相连，所述滤波储能单元输出端分别与开关单元的一端和倍压单元输入端相连，所述倍压单元输出端与输出电容单元的一端及负载接口的正极端相连，所述输出电容单元的另一端、负载接口负极端及开关单元的另一端分别接电源接口负极。本发明的有益效果为：实现变换器的高电压增益。

技术领域

本发明涉及一种开关电源结构，尤其涉及一种高电压增益升压变换器。

背景技术

在已有的高电压增益拓扑之中，基于开关电容网络构建的高增益DC/DC变换器是非隔离型拓扑中比较多见的一种，其原理是利用电容电压不能突变的性质，以串联放电、并联充电的模式实现电压的提升。但开关电容网络结构也存在一定的缺点，其串并联充放电过程的实现需要电容网络中存在电压差使并联电容回路实现电容之间的充放电，但这个充放电过程会在开关状态变化时的一瞬间实现，导致充放电网络中存在一个较大的脉冲电流值，同时，充放电回路中由于阻抗值较低，经过大电流会对导致变换器效率的下降。另外，由于升压拓扑在控制上本身具有一定的局限性，采用电压单闭环控制实现起来效果较差。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种高电压增益升压变换器，实现变换器的高电压增益。

本发明包括滤波储能单元、开关单元、倍压单元和输出电容单元，其中，所述滤波储能单元的输入端与电源接口正极相连，所述滤波储能单元输出端分别与开关单元的一端和倍压单元输入端相连，所述倍压单元输出端与输出电容单元的一端及负载接口的正极端相连，所述输出电容单元的另一端、负载接口负极端及开关单元的另一端分别接电源接口负极。

本发明作进一步改进，所述滤波储能单元为电感L。

本发明作进一步改进，所述开关单元为开关管S。

本发明作进一步改进，所述输出电容单元包括串联的电容C1和电容C3。

本发明作进一步改进，所述倍压单元包括电感Ls、电容C2、二极管D1-D3，其中，所述滤波储能单元的输出端分别与电感Ls的一端和二极管D3的正极相连，所述电感Ls的另一端通过电容C2分别与二极管D1的正极和二极管D2的负极相连，所述二极管D3的负极分别与二极管D3的正极相连，并且接串联的C1和C3之间，所述二极管D1的另一端与电容C1的另一端相连，电容C3的另一端接电源接口负极。

本发明作进一步改进，还包括控制单元，所述控制单元包括输入电流采样模块、倍压电流采样模块、输出电流采样模块、分别与开关单元控制端相连的电流内环控制模块和外环数字控制器，其中，所述外环数字控制器的输入端分别与所述输入电流采样模块和输出电流采样模块输出端相连，所述电流内环控制模块的输入端分别与所述外环数字控制器的输出端和倍压电流采样模块输出端相连，所述电流内环控制模块的输出端与开关单元的控制端相连。

本发明作进一步改进，所述输入电流采样模块包括串联在电源接口正极的电阻Rc和电阻Rd，所述电阻Rd的另一端接地，所述数字控制器模块的第一输入端接电阻Rc和电阻Rd之间，所述输出电流采样模块包括串接在输出电压上的电阻Ra和电阻Rb，所述电阻Rb的另一端接地，所述数字控制器模块的第二输入端接电阻Ra和电阻Rb之间。

本发明作进一步改进，所述外环数字控制器包括第一模数转换模块、第二模数转换模块、数模转换模块、数字闭环控制器和数字补偿模块，其中，所述第一模数转换模块的输入端与输入电流采样模块相连，所述第一模数转换模块的输出端与数字补偿模块的输入端相连，所述第二模数转换模块的输入端与输出电流采样模块相连，所述第二模数转换模块的输出端与数字闭环控制器的输入端相连，所述数字闭环控制器输出数值与数字补偿模块输出的数值做减法运算后，输入所述数模转换模块的输入端，所述数模转换模块的输出端电流内环控制模块需要的电流参考值。