專利名稱：基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單開關(guān)管高增益變換器，適用于非隔型高增益變流場合。
背景技術(shù)：
為實現(xiàn)boost變換器增益拓展，可以使用開關(guān)電容技術(shù)。常規(guī)的單級開關(guān)電容結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的Boost增益拓展的升壓變換器，其電路結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)簡潔，但是也存在著電壓增益小的缺點；而兩級開關(guān)電容的Boost變換器進(jìn)一步提升了增益，但該變換器仍存在兩個不足之處其一開關(guān)管電流尖鋒沖擊大，很大的提升了器件的電流應(yīng)力和損耗；其二，該變換器升壓能力仍然有限，在很高升壓場合下仍然不能滿足升壓要求。對于上述第一點不足， 目前引入了開關(guān)電容回路串入一個很小的電感來抑制開關(guān)電容并聯(lián)所帶來的大沖擊電流問題，對于第二不足通過多級開關(guān)電容結(jié)構(gòu)來進(jìn)一步提升變換器的增益，但是會極大的增加系統(tǒng)的復(fù)雜度。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的boost變換器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電壓增益較小的上述缺點，本發(fā)明提供一種既抑制了開關(guān)管關(guān)斷電壓尖鋒又回收了漏感、且能量電壓增益高的基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器。為了解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案為一種基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器，包含一個帶有原、副邊繞組的耦合電感，一個倍壓電容，一個開關(guān)電容，一個輸出電容，兩個續(xù)流二極管，一個輸出二極管和一個開關(guān)管；所述的耦合電感原邊繞組的第一端與輸入電源的正極及倍壓電容的第一端相連，所述倍壓電容的第二端與輸入電源的正極、輸入電源的負(fù)極或輸出二極管的陰極連接，耦合電感原邊繞組的第二端與開關(guān)管的漏極及第一個續(xù)流二極管的陽極及開關(guān)電容的第一端相連；耦合電感的副邊繞組的第二端與第一個續(xù)流二極管的陰極及第二個續(xù)流二極管的陽極相連；輸出二極管的陽極與第二個續(xù)流二極管的陰極及與開關(guān)電容的第二端相連，輸出二極管的陰極分別與輸出電容的第一端、輸出負(fù)載的第一端相連；輸出電容的第二端與輸入電源的負(fù)極及開關(guān)管的源極及輸出負(fù)載的第二端相連；耦合電感原邊繞組的第一端與耦合電感副邊繞組的第二端為同名端。本發(fā)明是基于開關(guān)電容結(jié)構(gòu)引入耦合電感形成耦合電感倍壓單元的單管高增益變換器。該變換器電路通過耦合電感的漏感限制了開關(guān)電容造成的大電流尖鋒，同時通過改變耦合電感的砸比來調(diào)節(jié)變換器的升壓比，只增加了耦合電感的一個繞組，無需增加其他器件，，并且開關(guān)電容和輸出二極管剛好作為耦合電感漏感能量的箝位吸收電路，即抑制了開關(guān)管關(guān)斷電壓尖鋒有回收了漏感的能量，進(jìn)一步提高了電壓增益。本發(fā)明倍壓電容的第二端的三種不同的連接方式，其實現(xiàn)的功能是相同，只是輸入電容或輸出電容的高頻紋波有所差異。本發(fā)明的優(yōu)點該變換器電路通過耦合電感的漏感限制了開關(guān)電容造成的大電流尖鋒，同時通過改變耦合電感的砸比來調(diào)節(jié)變換器的升壓比，只增加了耦合電感的一個繞組，無需增加其他器件，并且開關(guān)電容和輸出二極管剛好作為耦合電感漏感能量的箝位吸收電路，即抑制了開關(guān)管關(guān)斷電壓尖鋒又回收了漏感的能量，進(jìn)一步提高了電壓增益。

圖I是本發(fā)明專利的第一種連接方式的電路圖。圖2是本發(fā)明專利的第一種連接方式的電路等效圖。圖3是本發(fā)明專利的第二種連接方式的電路圖。圖4是本發(fā)明專利的第三種連接方式的電路圖。具體實施方法
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。實施例一參照附圖1、2，一種基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器，包含一個帶有原、副邊繞組的稱合電感La、Lb, —個倍壓電容Cm, —個開關(guān)電容Ce, 一個輸出電容CO,兩個續(xù)流二極管Drl、Dr2，一個輸出二極管D0，一個開關(guān)管S ;所述的耦合電感原邊繞組La的第一端與輸入電源Vin的正極及倍壓電容Cm的第一端相連,稱合電感原邊繞組La的第二端與開關(guān)管S的漏極及第一個續(xù)流二極管Drl的陽極及開關(guān)電容Ce的第一端相連；耦合電感的副邊繞組Lb的第一端與倍壓電容Cm的第二端相連，耦合電感的副邊繞組Lb的第二端與第一個續(xù)流二極管Drl陰極及第二個續(xù)流二極管Drl的陽極相連；輸出二極管的陽極DO 與第二個續(xù)流二極管Dr2的陰極及開關(guān)電容Ce的第二端相連，輸出電容CO的第一端與輸出二極管的陰極及輸出負(fù)載RO的第一端相連；輸出電容CO的第二端與輸入電源Vin的負(fù)極及開關(guān)管S的源極及輸出負(fù)載RO的第二端相連。耦合電感原邊繞組La的第一端與耦合電感副邊繞組Lb的第二端為同名端?；隈詈想姼斜秹簡卧膯伍_關(guān)管高增益變換器一個開關(guān)周期內(nèi)有2個工作過程，即開關(guān)管S關(guān)斷和開關(guān)管S開通工作的轉(zhuǎn)換過程。開關(guān)管S在關(guān)斷時漏感電流通過開關(guān)電容Ce、輸出電容Co及輸出二極管Do續(xù)流，開關(guān)管的電壓被箝位電容Ce箝位。能量開始由耦合電感和箝位電容向負(fù)載轉(zhuǎn)移。與此同時能量也通過耦合電感向倍壓電容Cm傳遞。漏感同箝位電容及倍壓電容發(fā)生諧振，由于諧振周期較大，漏感電流可以認(rèn)為是線性下降的。流經(jīng)箝位電容Ce的電流下降到零，此時原邊繞組電流等于副邊繞組電流。輸出二極管自然關(guān)斷，因此不存在輸出二極管反向恢復(fù)問題。這個階段時能量繼續(xù)向倍壓電容Cm 傳遞。開關(guān)管S再開通時由于漏感電流抑制了電流變化率，因此開關(guān)管幾乎零電流開通。此后漏感電流開始在輸入電壓與折算到原邊的倍壓電容電壓之和的作用下開始下降。續(xù)流二極管Drl的電壓下降到零，之后Drl的寄生電容Cs開始與耦合電感的原邊漏感Lk諧振，寄生電容Cs的電壓上升而漏感電流開始上升。寄生電容Cs上的電壓已經(jīng)可以使續(xù)流二極管Dr2導(dǎo)通，之后Cc、Cm和耦合電感的原邊漏感Lk開始諧振，倍壓電容的能量開始向箝位電容轉(zhuǎn)移，與此同時，耦合電感如同變壓器一樣將能量從輸入電源傳遞到開關(guān)電容中。而稱合電感的勵磁電感Lm也開始充電。輸出二極管Do及兩個續(xù)流二極管Drl和Dr2都處于反偏狀態(tài)。輸出電源對勵磁電感和漏感充電,勵磁電流和漏感電流線性上升。實施例二參見圖3，本實施與實施例一的不同之處在于，所述的倍壓電容的第一端與輸入電壓源的負(fù)極及開關(guān)管的源極及輸出電容的一端及輸出負(fù)載的一端相連，其余結(jié)構(gòu)和功能均相同。實施例三參見圖4，本實施與實施例一的不同之處在于，所述的倍壓電容第一端與輸出二極管的陰極及輸出電容的一端及輸出負(fù)載的一端相連，其余結(jié)構(gòu)和功能均相同。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求1. 一種基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器，其特征在于所述單開關(guān)管高增益變換器包含一個帶有原、副邊繞組的耦合電感，一個倍壓電容，一個開關(guān)電容，一個輸出電容，兩個續(xù)流二極管，一個輸出二極管和一個開關(guān)管；所述的耦合電感原邊繞組的第一端與輸入電源的正極及倍壓電容的第一端相連，所述倍壓電容的第二端與輸入電源的正極、輸入電源的負(fù)極或輸出二極管的陰極連接，耦合電感原邊繞組的第二端與開關(guān)管的漏極及第一個續(xù)流二極管的陽極及開關(guān)電容的第一端相連；耦合電感的副邊繞組的第二端與第一個續(xù)流二極管的陰極及第二個續(xù)流二極管的陽極相連；輸出二極管的陽極與第二個續(xù)流二極管的陰極及與開關(guān)電容的第二端相連，輸出二極管的陰極分別與輸出電容的第一端、輸出負(fù)載的第一端相連；輸出電容的第二端與輸入電源的負(fù)極及開關(guān)管的源極及輸出負(fù)載的第二端相連；耦合電感原邊繞組的第一端與耦合電感副邊繞組的第二端為同名端。
專利摘要一種基于耦合電感倍壓單元的單開關(guān)管高增益變換器，耦合電感原邊繞組的第一端與輸入電源的正極及倍壓電容的第一端相連，倍壓電容的第二端與輸入電源的正極、輸入電源的負(fù)極或輸出二極管的陰極連接，耦合電感原邊繞組的第二端與開關(guān)管的漏極及第一個續(xù)流二極管的陽極及開關(guān)電容的第一端相連；耦合電感的副邊繞組的第二端與第一個續(xù)流二極管的陰極及第二個續(xù)流二極管的陽極相連；輸出二極管的陽極與第二個續(xù)流二極管的陰極及與開關(guān)電容的第二端相連，輸出二極管的陰極分別與輸出電容的第一端、輸出負(fù)載的第一端相連；耦合電感原邊繞組的第一端與耦合電感副邊繞組的第二端為同名端。本實用新型抑制了關(guān)斷電壓尖鋒又回收了漏感、能量電壓增益高。
文檔編號H02M1/32GK202353467SQ20112040768
公開日2012年7月25日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者李威辰, 李武華, 梅燁, 石慧秋, 趙一 申請人:杭州浙陽電氣有限公司