一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型dc-dc變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器，包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第三開(kāi)關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二極管、第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和負(fù)載；所述第一開(kāi)關(guān)管，第三開(kāi)關(guān)管，第一二極管，第二二極管，第一電感，第一電容構(gòu)成第一級(jí)Boost電路；所述第一開(kāi)關(guān)管，第二開(kāi)關(guān)管，第三二極管，第二電感，第一電容，第二電容構(gòu)成第二級(jí)Boost電路。本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，電流紋波小，適合在大功率場(chǎng)合應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】—種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活和技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電力電子變換器的要求也日益苛刻。傳統(tǒng)的單相單級(jí)Boost變換器已經(jīng)無(wú)法滿足很多工業(yè)以及電子產(chǎn)業(yè)的需要，更高增益、更大功率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度更快的升壓電路得到越來(lái)越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的方法是通過(guò)多個(gè)Boost環(huán)節(jié)級(jí)聯(lián)、多個(gè)Boost環(huán)節(jié)交錯(cuò)并聯(lián)的技術(shù)提高變換器的增益，通過(guò)使變換器工作于DCM模式提高變換器動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，通過(guò)使變換器工作與電感電流連續(xù)模式提高功率。這些方法成本較高，電路復(fù)雜,且在快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)與大功率兩者之間必須舍其一。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器。本實(shí)用新型適用于需要用到高增益、快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)電力電子變換器的場(chǎng)合。
[0004]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器，包括第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電感L1、第二電感L2、第一電容Cl、第二電容C2和負(fù)載R ；
[0006]所述第一電感LI的一端分別與輸入電源的正極、第三開(kāi)關(guān)管S3的源極連接，所述第一電感LI的另一端分別與第一二極管Dl的陽(yáng)極、第二二極管D2的陽(yáng)極、第三開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接；
[0007]所述第一二極管Dl的陰極分別與第二電感L2的一端、第一電容Cl的一端、第二開(kāi)關(guān)管S2的源極連接；
[0008]所述第二二極管D2的陰極分別與第二電感L2的另一端、第三二極管D3的陽(yáng)極、第一開(kāi)關(guān)管SI的漏極、第二開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接；
[0009]所述第三二極管D3的陰極分別與第二電容C2的一端、負(fù)載R的一端連接；所述第一電容Cl的另一端分別與輸入電源的負(fù)極、第一開(kāi)關(guān)管SI的源極、第二電容C2的另一端、負(fù)載R的另一端連接。
[0010]所述第一開(kāi)關(guān)管S1、第三開(kāi)關(guān)管S3、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電感LI及第一電容Cl構(gòu)成第一級(jí)Boost電路；所述第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三二極管D3、第二電感L2、第一電容Cl及第二電容C2構(gòu)成第二級(jí)Boost電路。
[0011]當(dāng)流過(guò)第二電感L2的電流下降到參考電流時(shí)，同時(shí)開(kāi)通第二二極管S2和第三開(kāi)關(guān)管S3，使第二電感L2和第一電感工作于自然續(xù)流模式直到第一開(kāi)關(guān)管SI開(kāi)通。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果:[0013]本實(shí)用新型是一種具有更高增益、更快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度且適用于大功率場(chǎng)合升壓變換器，解決了傳統(tǒng)方法成本較高，電路復(fù)雜，且在快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)與大功率兩者之間必須舍其一的問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2 (a)-2 (c)是本實(shí)用新型在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的工作過(guò)程圖，其中圖2 (a)是第一開(kāi)關(guān)管SI閉合、第二開(kāi)關(guān)管S2斷開(kāi)時(shí)變換器的工作狀態(tài)；圖2 (b)是第一開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、第二開(kāi)關(guān)管S2斷開(kāi)時(shí)變換器的工作狀態(tài)；圖2 (c)是第一開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)、第二開(kāi)關(guān)管S2閉合時(shí)變換器的工作狀態(tài)，圖中實(shí)線電路表示變換器中有電流流過(guò)的部分，虛線表示變換器中沒(méi)有電流流過(guò)的部分；
[0016]圖3是本實(shí)用新型在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的波形圖，其中Vesl、VGs2,Vgs3分別代表第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，iu (實(shí)線表示)、込(虛線表示)代表電感中流過(guò)的電流，VL1, Vl2分別表示第一電感LI和第二電感L2兩端電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0018]實(shí)施例
[0019]如圖1所示，一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器，包括第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第三開(kāi)關(guān)管S3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電感L1、第二電感L2、第一電容Cl、第二電容C2和負(fù)載R ；
[0020]所述第一電感LI的一端分別與輸入電源的正極、第三開(kāi)關(guān)管S3的源極連接，所述第一電感LI的另一端分別與第一二極管Dl的陽(yáng)極、第二二極管D2的陽(yáng)極、第三開(kāi)關(guān)管S3的漏極連接；
[0021]所述第一二極管Dl的陰極分別與第二電感L2的一端、第一電容Cl的一端、第二開(kāi)關(guān)管S2的源極連接；
[0022]所述第二二極管D2的陰極分別與第二電感L2的另一端、第三二極管D3的陽(yáng)極、第一開(kāi)關(guān)管SI的漏極、第二開(kāi)關(guān)管S2的漏極連接；
[0023]所述第三二極管D3的陰極分別與第二電容C2的一端、負(fù)載R的一端連接；所述第一電容Cl的另一端分別與輸入電源的負(fù)極、第一開(kāi)關(guān)管SI的源極、第二電容C2的另一端、負(fù)載R的另一端連接。
[0024]所述第一開(kāi)關(guān)管SI，第三開(kāi)關(guān)管S3，第一二極管Dl，第二二極管D2，第一電感LI，第一電容Cl構(gòu)成第一級(jí)Boost電路；所述第一開(kāi)關(guān)管SI，第二開(kāi)關(guān)管S2，第三二極管D3，第二電感L2，第一電容Cl，第二電容C2構(gòu)成第二級(jí)Boost電路。
[0025]當(dāng)流過(guò)第二電感L2的電流下降到參考電流時(shí)，同時(shí)開(kāi)通第二二極管S2和第三開(kāi)關(guān)管S3，使第二電感L2和第一電感工作于自然續(xù)流模式直到第一開(kāi)關(guān)管SI開(kāi)通。
[0026]變換器在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期里面第二電感L2和第一電感LI均工作于電感電流偽連續(xù)工作模式，不僅減小電流紋波而且提高了電路增益，同時(shí)電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度明顯提高。[0027]本實(shí)用新型一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的工作過(guò)程如下:
[0028]工作狀態(tài)1:如圖2 Ca)所示，第一開(kāi)關(guān)管SI導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管S2和第三開(kāi)關(guān)管S3同時(shí)斷開(kāi)。此時(shí)第二二極管D2導(dǎo)通，第一二極管Dl和第三二極管D3由于分別承受第一電容Cl和第二電容C2兩端電壓的反向偏壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。輸入電源電壓給第一電感LI充電，流過(guò)第一電感LI的電流開(kāi)始增加,第一電感LI儲(chǔ)能；同時(shí)第一電容Cl給第二電感L2充電，流過(guò)第二電感L2的電流開(kāi)始增加，第二電感L2儲(chǔ)能，第二電容C2給負(fù)載供電并維持輸出電壓穩(wěn)定。
[0029]工作狀態(tài)2:如圖2 (b)所示，第一開(kāi)關(guān)管SI斷開(kāi)，第二開(kāi)關(guān)管S2和第三開(kāi)關(guān)管S3斷開(kāi)，此時(shí)第一二極管Dl和第三二極管D3導(dǎo)通，第二二極管D2承受反向偏壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。輸入電源和第一電感LI同時(shí)給第一電容Cl充電，并和第二電感L2 —起給第二電容C2充電，向負(fù)載供電。流過(guò)第一電感LI的電流開(kāi)始下降，流過(guò)第二電感L2的電流也開(kāi)始下降。
[0030]工作狀態(tài)3:如圖2 (c)所示:第一開(kāi)關(guān)管SI關(guān)斷，第二開(kāi)關(guān)管S2和第三開(kāi)關(guān)管S3同時(shí)導(dǎo)通，此時(shí)第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3均處于關(guān)斷狀態(tài)。第一電感LI和第二電感L2均工作在慣性狀態(tài)，它們兩端電壓均為零，流過(guò)它們的電流均不變。
[0031]設(shè)輸入電壓為Vd，輸出電壓即第二電容C2兩端電壓為V。,第一電容Cl兩端電壓為Vel，一個(gè)開(kāi)關(guān)周期為Ts，其中工作狀態(tài)I持續(xù)時(shí)間為dlTs (dl為工作狀態(tài)I持續(xù)時(shí)間占整個(gè)開(kāi)關(guān)周期的占空比)，工作狀態(tài)2持續(xù)時(shí)間為d2Ts (d2為工作狀態(tài)2持續(xù)時(shí)間占整個(gè)開(kāi)關(guān)周期的占空比)，工作狀態(tài)3持續(xù)時(shí)間為d3Ts (d3為工作狀態(tài)3持續(xù)時(shí)間占整個(gè)開(kāi)關(guān)周期的占空比)，dl、d2、d3滿足如下關(guān)系:dl+d2+d3=l。
[0032]如圖3，在工 作狀態(tài)I，第一電感LI兩端電壓為Vd，第二電感L2兩端電壓為Vcl ;在工作狀態(tài)2，第一電感LI兩端電壓為Vd-Vca，第二電感L2兩端電壓為U。;在工作狀態(tài)3，第一電感LI兩端電壓為O，第二電感L2兩端電壓為O。根據(jù)一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)電感伏秒平衡原理，可得如下關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器，其特征在于，包括第一開(kāi)關(guān)管(SI )、第二開(kāi)關(guān)管(S2)、第三開(kāi)關(guān)管(S3)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第一電感(LI)、第二電感(L2)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)和負(fù)載(R)； 所述第一電感(LI)的一端分別與輸入電源的正極、第三開(kāi)關(guān)管(S3)的源極連接，所述第一電感(LI)的另一端分別與第一二極管(Dl)的陽(yáng)極、第二二極管(D2)的陽(yáng)極、第三開(kāi)關(guān)管(S3)的漏極連接； 所述第一二極管(Dl)的陰極分別與第二電感(L2)的一端、第一電容(Cl)的一端、第二開(kāi)關(guān)管(S2)的源極連接； 所述第二二極管(D2)的陰極分別與第二電感(L2)的另一端、第三二極管(D3)的陽(yáng)極、第一開(kāi)關(guān)管(SI)的漏極、第二開(kāi)關(guān)管(S2)的漏極連接； 所述第三二極管(D3)的陰極分別與第二電容(C2)的一端、負(fù)載(R)的一端連接；所述第一電容(Cl)的另一端分別與輸入電源的負(fù)極、第一開(kāi)關(guān)管(SI)的源極、第二電容(C2)的另一端、負(fù)載(R)的另一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種偽連續(xù)工作的高增益升壓型DC-DC變換器，其特征在于，所述第一開(kāi)關(guān)管(SI)、第三開(kāi)關(guān)管(S3)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一電感(LI)及第一電容(Cl)構(gòu)成第一級(jí)Boost電路；所述第一開(kāi)關(guān)管(SI)、第二開(kāi)關(guān)管(S2)、第三二極管(D3)、第二電感(L2)、第一電容(Cl)及第二電容(C2)構(gòu)成第二級(jí)Boost電路。
【文檔編號(hào)】H02M1/14GK203434859SQ201320523814
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】張波, 張能, 黃子田, 丘東元, 肖文勛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 東莞市石龍富華電子有限公司