專利名稱：帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器，屬電カ電子功率變換技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在要求輸出電壓比輸入電壓高的設(shè)備中，為了得到較高的輸出電壓，往往采用具有升壓特性的變換器，最常采用的是Boost電路，由輸入直流電源、升壓變換器及輸出濾波及負(fù)載構(gòu)成，如圖1所示，此電路受占空比限制，升壓能力有限，用多級Boost電路可獲得較高輸出電壓，但會増加成本和系統(tǒng)的復(fù)雜性；另ー不足是全部功率通過變換器，尤其在高壓大功率場合，開關(guān)管電壓、電流應(yīng)カ及電感容量及損耗均較大，給工程實(shí)際應(yīng)用帶來較大困難。傳統(tǒng)Boost變換器緩沖吸收電路分別接至開關(guān)管兩端(IGBT集電極和發(fā)射極)，電容通過電阻和開關(guān)管形成放電回路，如圖2所示，電阻較小吋，由充電變至放電瞬間，電流變化率較大，易形成較大電壓尖峰，危及開關(guān)管安全，電阻較大時，放電時間太長，影響吸收效果，緩沖吸收電路仍存在ー些不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的開關(guān)管電壓應(yīng)カ大、電壓尖峰高和儲能電感損耗大及放電時間太長，影響吸收效果的問題。本發(fā)明的另ー個目的在于提供ー種緩沖吸收電路。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種帶緩沖吸收電路的的箝位式Boost變換器，包括電源部分、升壓斬波器、緩沖吸收電路和后級濾波及負(fù)載；電源正極與電容III正極通過ニ極管II相連形成電源輸出端，電源輸出端和開關(guān)管集電極通過Boost儲能電感相連，開關(guān)管的發(fā)射極與電源和電容III的負(fù)極連接在一起；ニ極管分別將儲能電感和開關(guān)管集電極連接至電容II的正扱；ニ極管、ニ極管III的陰極與電容II的正極連接在一起，形成升壓斬波器的輸出端，濾波電感I分別將ニ極管、ニ極管III的陰極與電容II的正極連接至電容與負(fù)載上，形成輸出濾波和負(fù)載部分；緩沖吸收電路由ニ極管1、電阻及電容I構(gòu)成，ニ極管I陽極、電容I 一端分別連接開關(guān)集電極和發(fā)射扱，電阻接至ニ極管陰極，ニ極管I陰極與電阻和電容I另一端連接一起。本發(fā)明的特點(diǎn)還在干:上述電容II與ニ極管III并聯(lián)后的連接點(diǎn)連接至電源串聯(lián)的ニ極管II后的電源輸出側(cè)，輸出電壓箝位至輸入電壓，輸出電壓為輸入電壓和斬波器抬升電壓兩者疊加之和。本發(fā)明的另ー個目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種緩沖吸收電路，由ニ極管1、電阻及電容I構(gòu)成，ニ極管I陽極、電容I 一端分別連接開關(guān)集電極和發(fā)射扱，電阻接至ニ極管陰扱，ニ極管I陰極與電阻和電容I另一端連接一起。
本發(fā)明具有如下有益效果:1、本發(fā)明將Boost變換器輸出連接點(diǎn)接至輸入側(cè)，斬波器只需將高于輸入部分的電壓進(jìn)行抬升，輸出電壓為輸入電壓和抬升電壓兩者疊加之和，系統(tǒng)以較小的占空比就能獲得較高的輸出電壓，擁有更高的電壓傳輸比。輸出功率為輸入電壓和抬升電壓兩者產(chǎn)生的功率之和，輸出功率只有一部分通過升壓斬波器，降低了斬波器中二極管及電感電壓、電流應(yīng)カ和電感容量及電容電壓應(yīng)力。2、本發(fā)明緩沖吸收電路中電容放電回路的電容I Cl、電阻R1由原開關(guān)管端改接至輸出側(cè)，削弱了由原通過開關(guān)管形成放電回路時放電電流瞬時突變產(chǎn)生的過壓尖峰，提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。


圖1是傳統(tǒng)BOOST變換器電路圖；圖2是傳統(tǒng)緩沖吸收電路放電工作狀態(tài)；圖3是本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器電路圖；圖4是本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器結(jié)構(gòu)框圖；圖5是本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器工作狀態(tài)ー；圖6是本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器工作狀態(tài)ニ ；圖7是本發(fā)明緩沖吸收電路充電工作狀態(tài)示意圖；圖8是本發(fā)明緩沖吸收電路放電工作狀態(tài)示意圖。圖中，1.電源部分，2.升壓斬波器，3.緩沖吸收電路，4.后級濾波及負(fù)載，E.輸入直流電壓，L.儲能電感，S.電カ電子開關(guān)，D.ニ極管，Dl.ニ極管I，D2.ニ極管II，D3.ニ極管III，L1.濾波電感I，C.電容，Cl.電容I，C2.電容II，C3.電容III，R.負(fù)載，R1.電阻。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器，包括電源部分1、升壓斬波器2、緩沖吸收電路3和后級濾波及負(fù)載4 ;如圖3所示，Boost儲能電感L將電源輸出端和開關(guān)管S集電極相連，ニ極管II D2將電源E正極與電容III C3正極相連形成電源輸出端，開關(guān)管S的發(fā)射極與電源E和電容III C3的負(fù)極連接在一起；ニ極管D分別將儲能電感L和開關(guān)管S集電極連接至電容II C2的正極；ニ極管D、ニ極管IIID3的陰極與電容II C2的正極連接在一起，濾波電感I LI分別將ニ極管D、ニ極管IIID3的陰極與電容II C2正極連接至電容C與負(fù)載R上；ニ極管I D1、電阻R1及電容I Cl構(gòu)成緩沖吸收電路；ニ極管I Dl陽極、電容I Cl一端分別連接開關(guān)S集電極和發(fā)射扱，電阻R1接至ニ極管D陰極，ニ極管I Dl陰極與R1和電容I Cl另一端連接一起。Boost變換器輸出電容II C2與ニ極管III D3并聯(lián)后的連接點(diǎn)接到電源E輸出側(cè)，輸出電壓為輸入電壓和斬波器抬升電壓兩者疊加之和。緩沖吸收電路中電阻R1 —端與輸出側(cè)濾波電感I LI連在一起形成放電回路。與傳統(tǒng)Boost變換器一祥，本發(fā)明帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器有兩種工作狀態(tài):第一種工作狀態(tài)為電感儲能狀態(tài)，如圖5所示；第二種工作狀態(tài)為電感放電狀態(tài)，如圖6所示。電感儲能狀態(tài)下開關(guān)S導(dǎo)通，電源E向電容III C3和儲能電感L放電，儲能電感L儲能，此時電容III C3電壓等于電源電壓，有:E=Uc3(I)電感放電狀態(tài)下，儲能電感L向電容II C2放電，電容II C2電壓等于儲能電感L電壓，電容III C3與電容II C2 一起向負(fù)載端供電，由于濾波電感LI用于濾波，電感值較小，忽略其壓降，輸出電壓等于電容III C3電壓與電容II C2電壓兩者疊加之和，電容III C3電壓等于電源電壓，于是輸出電壓等于電源電壓與電容II C2電壓兩者疊加之和，即:U0=Uc2+Uc3=Uc2+E⑵于是斬波器只需將輸出電壓中高于電源電壓的部分進(jìn)行抬升，輸出功率只有一部分通過斬波器。假設(shè)開關(guān)導(dǎo)通時間為Tm，儲能電感L、電容II C2和ニ極管D，ニ極管III D3的電壓應(yīng)カ為:Ul=Uc2=Ud=Ud3=ET on⑶由上公式知，儲能電感L、電容II C2和ニ極管D、ニ極管III D3的電壓應(yīng)力只為電壓抬升部分，非傳統(tǒng)Boost變換器全部輸出電壓，從而帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器中電感、電容及ニ極管具有較小的電壓應(yīng)力。緩沖吸收電路也有兩個工作狀態(tài):其一為吸收電容充電狀態(tài)，ニ極管I Dl導(dǎo)通，電容I Cl并到開關(guān)S兩端起到箝位吸收開關(guān)電壓尖峰的效果 ，如圖7所示。其ニ為吸收電容放電狀態(tài)，傳統(tǒng)吸收電路中，電容I Cl通過串聯(lián)的電阻R1與開關(guān)S形成放電回路，此放電回路最大的缺點(diǎn)就是增加了開關(guān)的電流應(yīng)力，并由充放電電流瞬時突變在開管兩端產(chǎn)生較高電壓尖峰，危及開關(guān)管安全。本發(fā)明在于將吸收電容放電回路進(jìn)行了改進(jìn)，如圖8所示，將放電回路改至輸出側(cè)，由電容I Cl串聯(lián)電阻R1、濾波電感I LI及負(fù)載R和電容C組成。此放電回路限制了回路電流峰值，緩解了充放電電流瞬時突變產(chǎn)生的電壓尖蜂，從而解決了上述問題，提高了開關(guān)管安全性和可靠性。本發(fā)明將Boost變換器輸出連接點(diǎn)接至輸入側(cè)，斬波器只需將高于輸入部分的電壓進(jìn)行抬升，輸出電壓為輸入電壓和抬升電壓兩者疊加之和，系統(tǒng)以較小的占空比就能獲得較高的輸出電壓，擁有更高的電壓傳輸比。輸出功率只有一部分通過升壓斬波器，降低了斬波器中二極管及電感電壓、電流應(yīng)カ和電感容量及電容電壓應(yīng)力。緩沖吸收電路中電容放電回路由原開關(guān)管端改接至輸出側(cè)，削弱了由原通過開關(guān)管形成放電回路時放電電流瞬時突變產(chǎn)生的過壓尖峰，提高了系統(tǒng)安全性和可靠性。
權(quán)利要求
1.一種帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器，其特征在于，包括電源部分(I)、升壓斬波器(2)、緩沖吸收電路(3)和后級濾波及負(fù)載(4);電源(E)正極與電容III(C3)正極通過ニ極管II (D2)相連形成電源輸出端，電源輸出端和開關(guān)管(S)集電極通過儲能電感(L)相連，開關(guān)管(S)的發(fā)射極與電源(E)和電容IIKC3)的負(fù)極連接在一起；ニ極管(D)分別將儲能電感(L)和開關(guān)管(S)集電極連接至電容II (C2)的正扱；ニ極管(D)、ニ極管IIKD3)的陰極與電容II (C2)的正極連接在一起，形成升壓斬波器(2)的輸出端，濾波電感I (LI)分別將ニ極管(D)、ニ極管IIKD3)的陰極與電容II (C2)的正極連接至電容(C)與負(fù)載(R)上，形成輸出濾波和負(fù)載部分；緩沖吸收電路由ニ極管I (D1)、電阻(R1)及電容I (Cl)構(gòu)成；ニ極管I (Dl)陽極、電容I (Cl) 一端分別連接開關(guān)(S)集電極和發(fā)射極，電阻(R1)接至ニ極管(D)陰極，ニ極管I (Dl)陰極與電阻(R1)和電容I (Cl)另一端連接一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶緩沖吸收電路的箝位式Boost變換器，其特征在于，所述電容II (C2)與ニ極管IIKD3)并聯(lián)后的連接點(diǎn)連接至電源(E)串聯(lián)的ニ極管II (D2)后的電源輸出側(cè)，輸出電壓箝位至輸入電壓，輸出電壓為輸入電壓和斬波器抬升電壓兩者疊加之和。
3.一種緩沖吸收電路，其特征在于，由ニ極管I (D1)、電阻(R1)及電容I (Cl)構(gòu)成，ニ極管I (Dl)陽極、電容I (Cl) 一端分別連接開關(guān)(S)集電極和發(fā)射極，電阻(R1)接至ニ極管(D)陰極，ニ極管I (Dl)陰極與電阻(R1)和電容I (Cl)另一端連接一起。
全文摘要
帶緩沖吸收電路的的箝位式Boost變換器，電源正極與電容Ⅲ正極通過二極管Ⅱ相連形成電源輸出端，電源輸出端和開關(guān)管集電極通過Boost儲能電感相連，開關(guān)管的發(fā)射極與電源和電容Ⅲ的負(fù)極連接在一起；二極管分別將儲能電感和開關(guān)管集電極連接至電容Ⅱ的正極；二極管、二極管Ⅲ的陰極與電容Ⅱ的正極連接在一起，形成升壓斬波器的輸出端，濾波電感Ⅰ分別將二極管、二極管Ⅲ的陰極與電容Ⅱ的正極連接至電容與負(fù)載上，形成輸出濾波和負(fù)載部分；緩沖吸收電路由二極管Ⅰ、電阻及電容Ⅰ構(gòu)成，二極管Ⅰ陽極、電容Ⅰ一端分別連接開關(guān)集電極和發(fā)射極，電阻接二極管陰極，二極管Ⅰ陰極與電阻和電容Ⅰ另一端連接一起。
文檔編號H02M1/34GK103138575SQ20131009985
公開日2013年6月5日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者宋衛(wèi)章, 鐘彥儒, 汪麗娟, 張清桂 申請人:西安理工大學(xué)