[0020] 第一開(kāi)關(guān)管&導(dǎo)通，第二開(kāi)關(guān)管&關(guān)斷期間，對(duì)應(yīng)階段1所述的工作情形，因此有如 下公式：
[0021] Vli = Vci (1)
[0022] Vl2 = Vc2+Vo (2)
[0023] Vl3 = Vin-Vci-Vc2-Vo (3)
[0024] 第一開(kāi)關(guān)管Si導(dǎo)通時(shí)間為D · Ts。
[0025] 第二開(kāi)關(guān)管&導(dǎo)通，第一開(kāi)關(guān)管Si*斷期間，對(duì)應(yīng)階段2所述的工作情形，因此有如 下公式：
[0026] Vli = -Vc2 (4)
[0027] Vl2 = V〇-Vci (5)
[0028] Vl3 = Vin-Vo (6)
[0029] 第一開(kāi)關(guān)管&關(guān)斷時(shí)間為（1-D) · Ts。
[0030] 由電感的伏秒平衡原理得：
[0031] Vci · D · Ts-Vc2 · (1-D) · Ts = 0 (7)
[0032] (Vc2+Vo) · D · Ts+(V〇-Vci) · (1-D) · Ts = 0 (8)
[0033] (VIN-Vcl-VC2-Vo) · D · Ts+(Vin_Vo) · (1-D) · Ts = 0 (9)
[0034] 聯(lián)立式(7)、式(8)、式(9)，可得該發(fā)明電路的電壓增益表達(dá)式為： Vo I-2D
[0035] i-j=--=--- (10) VIK 1-D '
[0036] 如圖4所示為本發(fā)明電路的增益曲線。由圖4可以看出，當(dāng)占空比D接近于0.5(D〈 0.5)時(shí)，增益G可以很小。當(dāng)D>0.5時(shí)，本發(fā)明電路相當(dāng)于一個(gè)BUCK-BOOST電路:0〈D〈2/3時(shí)， 本發(fā)明電路相當(dāng)于一個(gè)BUCK電路，輸出電壓和輸入電壓方向相反;2/3〈D〈l時(shí)，本發(fā)明電路 相當(dāng)于一個(gè)BOOST電路。
[0037] 由于本發(fā)明電路具有雙向能量流動(dòng)的能力，所以調(diào)換負(fù)載和電源位置后，當(dāng)占空 比D接近于0.5(D〈0.5)時(shí)，增益G可以很大，成為一個(gè)高增益升壓電路。當(dāng)D>0.5時(shí)，本發(fā)明電 路相當(dāng)于一個(gè)BUCK-BOOST電路:0〈D〈2/3時(shí)，本發(fā)明電路相當(dāng)于一個(gè)BOOST電路，輸出電壓和 輸入電壓方向相反;2/3〈D〈l時(shí)，本發(fā)明電路相當(dāng)于一個(gè)BUCK電路，輸出電壓和輸入電壓方 向相反。
[0038] 由于本發(fā)明電路本身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，當(dāng)其啟動(dòng)時(shí)，電路中的電感對(duì)啟動(dòng)沖擊電 流有抑制作用，減少了對(duì)器件的沖擊損害。同時(shí)，由于電路中沒(méi)有二極管，也就沒(méi)有二極管 由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的過(guò)程中存在的反向恢復(fù)現(xiàn)象。
[0039] 綜上所述，本發(fā)明電路不僅可以實(shí)現(xiàn)很小的電壓增益，輸入輸出共地，不存在Z源 網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)沖擊電流問(wèn)題和二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)降壓和升降壓功能，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。
[0040]上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，其特征在于包括電壓源(VIN)、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)、第二開(kāi)關(guān) 管(S 2)、第三電感(L3)、輸出電容(Co)和負(fù)載(Rl);所述準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)由第一電感(U)、第二電感 (L2)、第一電容(Cl)、第二電容(C2)和第一開(kāi)關(guān)管(Si)構(gòu)成;所述輸出電容(Co)和負(fù)載(Rl)作 為準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的一部分;所述電壓源(V IN)、第三電感(L3)、準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)依次串聯(lián);所述第二開(kāi) 關(guān)管(S2)并聯(lián)在準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)的第一電感(LD和第二電容(C 2)上。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，其特征在于所述電壓源(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(kāi)關(guān)管（S2)的漏極連接;第一電容（Cl)的負(fù)極分別與第二電感 (L2)的一端、第一開(kāi)關(guān)管的（Si)源極連接;第一開(kāi)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(kāi)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(ViN)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(?)的另一端連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，其特征在于當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān) 管(&)導(dǎo)通，所述第二開(kāi)關(guān)管(&)關(guān)斷時(shí)，電路形成了三個(gè)回路，分別是:第一電感(LD和第 一電容(&)構(gòu)成一個(gè)回路;第二電感(L 2)、第二電容(C2)和輸出電容(Co)、負(fù)載(Rl)構(gòu)成一個(gè) 回路；電壓源(VIN)和第三電感(L 3)以及其他器件構(gòu)成一個(gè)回路;第一電感(LD、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；第一電感山） 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(RD進(jìn)行 充電；第一電感(1^)和第二電感(L 2)電流降到0后，第一電容(&)對(duì)第一電感(LD進(jìn)行充電； 第二電容(C2)和輸出電容(Co)對(duì)第二電感(L 2)進(jìn)行充電；當(dāng)所述第二開(kāi)關(guān)管(S2)導(dǎo)通，所述 第一開(kāi)關(guān)管(SD關(guān)斷時(shí)，電路形成了三個(gè)回路，分別是:第一電感(LD和第二電容(C 2)構(gòu)成 一個(gè)回路;第二電感(L2)、第一電容(CD和輸出電容(Co)、負(fù)載(?)構(gòu)成一個(gè)回路；電壓源 (Vin)和第三電感(L 3)以及輸出電容(C〇)、負(fù)載(Rl)構(gòu)成一個(gè)回路；電壓源(VIN)對(duì)第三電感 (L 3)和輸出電容(Co)、負(fù)載(?)進(jìn)行充電;第一電感山)先對(duì)第二電容(C2)進(jìn)行充電;第二電 感(L 2)和輸出電容(Co)對(duì)第一電容(&)進(jìn)行充電；第一電感(1^)和第二電感(L2)電流降到0 后，第二電容(C 2)對(duì)第一電感(LD進(jìn)行反向充電；第一電容(CD對(duì)第二電感(L2)、輸出電容 (Co)和負(fù)載(Rl)進(jìn)行充電。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種準(zhǔn)Z源降壓DC-DC變換電路，其包括電壓源,由第一電感、第二電感、第一電容、第二電容和第一開(kāi)關(guān)管構(gòu)成的準(zhǔn)Z源網(wǎng)絡(luò)，第二開(kāi)關(guān)管，第三電感，輸出電容和負(fù)載。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(kāi)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。整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wèn)題，由于沒(méi)有二極管，也沒(méi)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(guò)程中，存在的反向恢復(fù)現(xiàn)象。除此之外，該變換器還具有升降壓和雙向能量流動(dòng)的能力。
【IPC分類】H02M3/155, H05B37/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105529924
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610070959
【發(fā)明人】丘東元, 張曉慧, 張波
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月27日
【申請(qǐng)日】2016年1月31日