專利名稱：L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降壓變換器的電路拓撲結(jié)構(gòu)，特別涉及一種DC-DC型降壓變換器的拓撲 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的DC-DC降壓電路中，輸入電壓與輸出電壓差別很大時，常采用變壓器結(jié)構(gòu)的變 換器，或是多級降壓的結(jié)構(gòu)，此時控制精度難以得到保證，同時多級串聯(lián)的方式帶來了結(jié)構(gòu) 復(fù)雜性及系統(tǒng)系統(tǒng)性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是解決輸入電壓與輸出電壓差值較高時的控制精度以及系 統(tǒng)串聯(lián)的復(fù)雜性、穩(wěn)定性上的不足，提出了一種采用多個輸出電容串聯(lián)，并對各個輸入級聯(lián) 電容分別進行降壓控制的拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)高性能變換。
為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，構(gòu)成該拓撲結(jié)構(gòu)的器件之間的連接為通過k個開關(guān) 器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過k個電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；橫軸的最后一 個開關(guān)通過電感與負載一端相連，負載的另外一端與橫軸各個節(jié)點間各有一個從負載端流向 橫軸的單向可控支路；橫軸上相鄰兩個開關(guān)間的節(jié)點與對應(yīng)的縱軸上兩個電容間的節(jié)點，由 從縱軸流向橫軸的單向開關(guān)連接，k為大于或等于1的正整數(shù)；通過擴展L型結(jié)構(gòu)的橫、縱 軸以及單向整流支路、單向可控開關(guān)支路，拓展變換器。第k級的開關(guān)及第k級電容構(gòu)成擴 展單元組，按上述的連接方式擴展電路時，增加變換器的級數(shù)。
本發(fā)明的有益效果
與傳統(tǒng)的DC-DC降壓變換器相比較，本發(fā)明所公開的L型降壓變換器采用單電感的結(jié)構(gòu)，
對各個串聯(lián)的輸入側(cè)電容進行分時獨立放電，輸入電壓與輸出電壓的壓差很大的情況下，有 較高的控制精度，并克服了系統(tǒng)串聯(lián)引入的可靠性及系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的問題。


圖1為本發(fā)明提出的L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)圖。 圖2 (a)為MOSFET等效可控開關(guān)的示例圖。
圖2 (b)為IGBT等效可控開關(guān)的示例圖。
具體實施例方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明-
圖1為L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)圖。通過開關(guān)^u、 SD21……S^共k個器件串聯(lián)構(gòu)成 L型變換器的橫軸;通過電容q 、 C2……Ck共k個電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸;開關(guān)&41 通過電感^與負載A—端相連，負載的另外一端與橫軸各個節(jié)點間各有一個從負載端流向橫 軸的單向可控支路；橫軸上開關(guān)S^、 ^(w),間的節(jié)點與縱軸上電容C^)、 Ck間的節(jié)點有從 縱軸流向橫軸的單向開關(guān)，k為大于等于l的正整數(shù)。
開關(guān)&,、 SMI、 SW2、電容C。開關(guān)S^構(gòu)成L型變換器的擴展單元組，按上述的連接
方式擴展電路時，可以增加變換器的級數(shù)。
各個電容的充電過程可分為電感儲能的階段和電感向電容進行能量轉(zhuǎn)移的階段，以圖1 中所示的電容C。 (n-l， 2……k)為例，其儲能及能量轉(zhuǎn)移過程中，幵關(guān)&設(shè)置處于導(dǎo)通狀
態(tài)，開關(guān)&2(_/、")處于斷開狀態(tài)，通過&，的開關(guān)狀態(tài)切換對電容C。進行放電控制，詳細過
程如下。
階段1:當(dāng)開關(guān)&,導(dǎo)通時，使得開關(guān)^( +1)1……^,受正向偏壓進入導(dǎo)通狀態(tài)，此時電 容C;、開關(guān)&、 &( +1)1……S則、電感乙、負載尺、開關(guān)5 2、 &2、《一一起構(gòu)成回路， 電容向負載供電。
階段2:當(dāng)開關(guān)&,截止時，開關(guān)5^+1)1……SDtl、電感丄,、負載足、開關(guān)5 2、 &2、 ^
構(gòu)成回路，此時形成續(xù)流回路。
對于縱軸上的其他電容而言，上述工作過程分析有如下特例需要排除
(1) 電容c;在放電時，因為沒有開關(guān)SD^存在，此時的回路是電源v、開關(guān)&、 se21……
Sttl、電感i^、負載A、開關(guān)512;
(2) 電容q在放電時，因為沒有開關(guān)&一p，此時的回路是電容q、電感A、電容Ck、
開關(guān)&2、 &2、 s(w),構(gòu)成回路。
圖2 (a)為MOSFET等效可控開關(guān)的示例圖。圖2 (b)為IGBT等效可控開關(guān)的示例圖。 此類全控型可控器件均可以做為拓撲中的可控開關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于通過開關(guān)(SD11)、(SD21)……(SDk1)共k個開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過電容(C1)、(C2)……(Ck)共k個電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸；開關(guān)(SDk1)通過電感(LA)與負載(RL)一端相連，負載的另外一端與橫軸各個節(jié)點間各有一個從負載端流向橫軸的單向可控支路；橫軸上開關(guān)(SDk1)、(SD(k-1)1)間的節(jié)點與縱軸上電容(C(k-1))、(Ck)間的節(jié)點有從縱軸流向橫軸的單向開關(guān)，k為大于或等于1的正整數(shù)；通過擴展L型結(jié)構(gòu)的橫、縱軸以及單向整流支路、單向可控開關(guān)支路，拓展變換器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于開關(guān)(& )、 ( )、 (&2)、 (&2)、電容(Ck)構(gòu)成L型變換器的擴展單元組，按上述的連接方式擴展電路時，增加變換器的級數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于開關(guān)(&)、 (&，)……(&,)、 (S12)(&2)選擇可控電力電子開關(guān)IGBT或MOSFET。
全文摘要
本發(fā)明公開了L型降壓變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，其特征在于通過開關(guān)(S_D11、S_D21……S_Dk1)，共k個開關(guān)器件串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的橫軸；通過電容(C₁、C₂……C_k)共k個電容串聯(lián)構(gòu)成L型變換器的縱軸，k為大于或等于1的正整數(shù)；開關(guān)(S_Dk1)通過電感(L_A)與負載一端相連，負載的另外一端與橫軸各個節(jié)點間各有一個從負載端流向橫軸的單向可控支路；橫軸上開關(guān)(S_Dk1、S_D(k-1)1)間的節(jié)點與縱軸上電容(C_(k-1)、C_k)間的節(jié)點有從縱軸流向橫軸的單向開關(guān)；通過擴展L型結(jié)構(gòu)的橫、縱軸以及單向整流支路、單向可控開關(guān)支路，可以拓展變換器。
文檔編號H02M3/04GK101355302SQ20081022228
公開日2009年1月28日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者湖 孫, 張立偉, 楊中平, 飛 林, 游小杰, 王琛琛, 賀明智, 鄭瓊林, 郝瑞祥, 黃先進 申請人:北京交通大學(xué)