一種準(zhǔn)z源降壓dc-dc變換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換器電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在LED集中式直流供電系統(tǒng)中，為了降低線路損耗，采用高壓直流輸電，由于LED需 要的驅(qū)動(dòng)電壓較小，所以需要將上百伏的直流高壓進(jìn)行降壓。由于電壓變比很小，采用普通 的BUCK變換器會(huì)出現(xiàn)開關(guān)損耗大、變換效率低、電磁干擾嚴(yán)重等問題，而且通常降壓變換器 里帶有二極管，二極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)過程中，存在反向恢復(fù)現(xiàn)象。而隔離型變換器的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，變壓器漏感導(dǎo)致能量損耗，電磁干擾嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換器電 路，具體技術(shù)方案如下。
[0004] 一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，包括電壓源、準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)、第二開關(guān)管、第三電 感、輸出電容和負(fù)載。所述準(zhǔn)Z源阻抗網(wǎng)絡(luò)由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和第 一開關(guān)管組成;所述輸出電容和負(fù)載作為準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的一部分;所述電壓源、第三電感、準(zhǔn)Z 源網(wǎng)絡(luò)依次串聯(lián);所述第二開關(guān)管并聯(lián)在準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的第一電感和第二電容上。
[0005] 進(jìn)一步地，上述準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路的具體連接方式為:所述電壓源的正極 與第三電感的一端連接;第三電感的另一端分別與第一電容的正極、第一電感的一端和第 二開關(guān)管的漏極連接;第一電容的負(fù)極分別與第二電感的一端、第一開關(guān)管的源極連接;第 一開關(guān)管的漏極分別與第一電感的另一端、第二電容的正極連接;第二電容的負(fù)極分別與 第二開關(guān)管的源極、輸出電容的一端和負(fù)載的一端連接；電壓源的負(fù)極分別與第二電感的 另一端、輸出電容的另一端和負(fù)載的另一端連接。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明電路具有如下優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:可以在占空比不小的情 況下實(shí)現(xiàn)很小的電壓變比，輸入輸出電壓共地，沒有Z源網(wǎng)絡(luò)常有的啟動(dòng)沖擊電流問題，沒 有二極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷時(shí)的反向恢復(fù)問題，并且具有雙向能量流動(dòng)能力，調(diào)換負(fù)載和電 源位置后可以使之成為一個(gè)高增益的BOOST電路。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】中的一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路。
[0008] 圖2a、圖2b是第一開關(guān)管&導(dǎo)通、第二開關(guān)管&關(guān)斷時(shí)工作過程的等效電路圖。
[0009] 圖3a、圖3b是第二開關(guān)管S2導(dǎo)通、第一開關(guān)管&關(guān)斷時(shí)工作過程的等效電路圖。 [0010]圖4是變換器的電壓增益和占空比的關(guān)系圖。
[0011]圖5為實(shí)例中本發(fā)明電路的工作波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式 不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細(xì)說明之過程或參數(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參 照現(xiàn)有技術(shù)理解或?qū)崿F(xiàn)的。
[0013] 參考圖1，本發(fā)明所述的一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，其包括電壓源％〃，由第一 電感U、第二電感L2、第一電容&、第二電容C 2和第一開關(guān)管成的準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)，第二開關(guān)管 S2，第三電感L3，輸出電容Co和負(fù)載Rl。所述輸出電容和負(fù)載作為準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的一部分;所述 電壓源、第三電感、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)依次串聯(lián);所述第二開關(guān)管并聯(lián)在準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的第一電感和第 二電容上。兩個(gè)開關(guān)管的存在給負(fù)載向電壓源饋能提供了可能，從而大大降低了負(fù)載電壓。 整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡單，輸出與輸入共地，在占空比接近于0.5的時(shí)候，可以實(shí)現(xiàn)很小的降壓比， 電路不存在啟動(dòng)沖擊電流問題，由于沒有二極管，也沒有一般降壓變換器中由二極管PN結(jié) 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)過程中，存在的反向恢復(fù)現(xiàn)象。除此之外，該變換器具有升降壓和雙向 能量流動(dòng)的能力。
[0014] 本實(shí)例電路的具體連接如下：所述電壓源VIN的正極與第三電感L3的一端連接;第 三電感L3的另一端分別與第一電容Cl的正極、第一電感Li的一端和第二開關(guān)管S2的漏極連 接;第一電容心的負(fù)極分別與第二電感1^ 2的一端、第一開關(guān)管的5:源極連接;第一開關(guān)管Si 的漏極分別與第一電感Li的另一端、第二電容C2的正極連接;第二電容C2的負(fù)極分別與第二 開關(guān)管S2的源極、輸出電容Co的正極和負(fù)載Rl的一端連接;電壓源VlN的負(fù)極分別與第二電感 L2的另一端、輸出電容Co的負(fù)極和負(fù)載Rl的另一端連接。
[0015]圖2a、圖2b和圖3a、圖3b給出了本發(fā)明電路的工作過程圖。圖2a、圖2b是第一開關(guān) 管31導(dǎo)通、第二開關(guān)管&關(guān)斷時(shí)的等效電路圖；圖3a、圖3b是第二開關(guān)管&導(dǎo)通、第一開關(guān)管 Si關(guān)斷時(shí)的等效電路圖，圖中實(shí)線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中無 電流流過的部分。
[0016] 本實(shí)例的工作過程如下。
[0017]階段1，如圖2:第一開關(guān)管Si導(dǎo)通，此時(shí)第二開關(guān)管&處于關(guān)斷狀態(tài)。電路形成了三 個(gè)回路，分別是:第一電感U和第一電容&構(gòu)成一個(gè)回路;第二電感1^2、第二電容&和輸出電 容Co、負(fù)載Rl構(gòu)成一個(gè)回路；電壓源V IN和第三電感L3以及其他器件構(gòu)成一個(gè)回路。由于第一 電容&、第二電容C2電壓和大于電壓源V IN電壓，第一電容Q、第二電容C2、第一電感1^、第二 電感L2、輸出電容Co、負(fù)載Rl對(duì)電壓源V IN和第三電感L3進(jìn)行反向充電，第三電感L3電流降低。 在這個(gè)過程中，第一電感U先對(duì)第一電容&進(jìn)行充電，第二電感L 2對(duì)第二電容C2、輸出電容Co 和負(fù)載Rl進(jìn)行充電，電流流經(jīng)第一開關(guān)管反并聯(lián)二極管，第一電感U和第二電感L2電流 降低，如圖2a所示;第一電感1^和第二電感1^電流降到0后，第一電容Q對(duì)第一電感U進(jìn)行充 電、第二電容C 2和輸出電容Co對(duì)第二電感1^進(jìn)行充電，電流流經(jīng)第一開關(guān)管Si，第一電感LdP 第二電感L2電流升高，如圖2b所示。
[0018]階段2,如圖3:第二開關(guān)管&導(dǎo)通，此時(shí)第一開關(guān)管Si處于關(guān)斷狀態(tài)。電路形成了三 個(gè)回路，分別是:第一電感U和第二電容(：2構(gòu)成一個(gè)回路;第二電感1^2、第一電容&和輸出電 容0)、負(fù)載Rl構(gòu)成一個(gè)回路；電壓源V IN和第三電感L3以及輸出電容0)、負(fù)載Rl構(gòu)成一個(gè)回路。 由于負(fù)載電壓低于輸入電壓，電壓源ViN對(duì)第三電感L3和輸出電容Co、負(fù)載Rl進(jìn)行充電，第三 電感L 3電流升高。在這個(gè)過程中，第一電感U先對(duì)第二電容(：2進(jìn)行充電，第二電感L2和輸出 電容Co對(duì)第一電容&進(jìn)行充電，電流流經(jīng)第二開關(guān)管S 2的反并聯(lián)二極管，第一電感U和第二 電感L2電流降低，如圖3a所示;第一電感Li和第二電感L2電流降到0后，第二電容C2對(duì)第一電 感1^進(jìn)行反向充電、第一電容&對(duì)第二電感L2、輸出電容Co和負(fù)載Rl進(jìn)行充電，電流流經(jīng)第二 開關(guān)管S 2，第一電感Li和第二電感L2電流升高，如圖3b所示。
[0019] 綜上情況，設(shè)第一開關(guān)管Si的占空比為D，開關(guān)周期為15。'\^1、'\^2、'\^3、'\^1、'\^2分別是 第一電感1^、第二電感L 2、第三電感L3、第一電容&、第二電容C2的電壓，VsdPVS2分別為第一 開關(guān)管Si和第二開關(guān)管&的關(guān)斷電壓，V IN為電壓源電壓，負(fù)載仇兩端電壓為Vo。