專利名稱：帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非隔離型直流-直流變換器，具體說是帶有LC(電感電容)開關(guān) 網(wǎng)絡(luò)的高增益Boost (升壓)變換器。
背景技術(shù)：
常規(guī)的Boost變換器，包括一個(gè)功率開關(guān)管，一個(gè)Boost功率電感，一個(gè)整流二極 管。功率開關(guān)管的漏極與Boost功率電感的一端及整流二極管的陽極相連，Boost功率電 感的另一端接至輸入電源的正極。這種非隔離型直流_直流變換器輸出電壓增益較小，雖然可以通過設(shè)置更大的占 空比來得到更高的輸出電壓，但Boost功率電感及電路中的其他寄生因素限制了輸出電壓 的進(jìn)一步提高。占空比增大至某個(gè)范圍時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)輸入電壓反而下降的情況。因此， 常規(guī)Boost變換器的的占空比不能過大，這樣才能得到輸出電壓與占空比的正比例線性關(guān) 系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供電路結(jié)構(gòu)簡單，且實(shí)現(xiàn)高增益的帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高 增益升壓變換器。本發(fā)明的帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器，包括一個(gè)功率開關(guān)管，兩 個(gè)Boost功率電感，一個(gè)中間儲(chǔ)能電容，三個(gè)整流二極管。功率開關(guān)管的漏極與第一 Boost 功率電感的一端、第二整流二極管的陰極及第三整流二極管的陽極相連，第一 Boost功率 電感的另一端與中間儲(chǔ)能電容的一端及第一整流二極管的陰極相連，第二 Boost功率電感 的一端與中間儲(chǔ)能電容的另一端及第二整流二極管的陽極相連，第二 Boost功率電感的另 一端與第一整流二極管的陽極相連并接至輸入電源的正極。增加一個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)L3、C2，及另外兩個(gè)整流二極管D3、D4，這種功率變換器可以 實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器三倍的輸出電壓。增加兩個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)L3、C2及L4、C3，及另外四個(gè)整流二極管D3、D4及D5、D6， 實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器四倍的輸出電壓。增加N個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，及相應(yīng)的整流二極管，實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器N倍的輸出 電壓。本發(fā)明利用了 LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性來實(shí)現(xiàn)輸出升壓，結(jié)合Boost變換器適當(dāng)?shù)?占空比可達(dá)到輸出電壓的高增益；通過安排不同數(shù)量的LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，可以靈活地在輸出端 得到常規(guī)Boost變換器輸出電壓的兩倍、三倍、四倍等。甚至可安排N個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，能得 到N倍的輸出電壓。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果本發(fā)明利用LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特 性，在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)電感、電容進(jìn)行并聯(lián)儲(chǔ)能；在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)電感、電容進(jìn)行串 聯(lián)泄放能量，從而實(shí)現(xiàn)輸出升壓，結(jié)合Boost變換器可達(dá)到輸出電壓的高增益。


圖1是本發(fā)明的一種帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器的電路圖；圖2是本發(fā)明的另一種帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器的電路圖；圖3是第三種帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器的電路圖；圖4是帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器的穩(wěn)態(tài)工作波形具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明的帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器，包括一個(gè)功率開 關(guān)管Q1，兩個(gè)Boost功率電感L1、L2，一個(gè)中間儲(chǔ)能電容Cl，三個(gè)整流二極管D1、D2、D3。Ql 的漏極與Ll的一端、D2的陰極及D3的陽極相連，Ll的另一端與Cl的一端及Dl的陰極相 連，L2的一端與Cl的另一端及D2的陽極相連，L2的另一端與Dl的陽極相連并接至輸入電 源的正極。或者也可以如圖2所示，主功率變換電路的連接方式不變，增加一個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò) L3、C2，及另外兩個(gè)整流二極管D3、D4，這種功率變換器可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器三倍的 輸出電壓?；蛘咭部梢匀鐖D3所示，主功率變換電路的連接方式不變，增加兩個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò) L3、C2及L4、C3，及另外四個(gè)整流二極管D3、D4及D5、D6，這種功率變換器可以實(shí)現(xiàn)常規(guī) Boost變換器四倍的輸出電壓。如果電路中存在有N個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，就可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost 變換器N倍的輸出電壓，這里不再詳述。一個(gè)完整的工作周期內(nèi)，帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器存在兩個(gè)工 作模態(tài)(圖1與圖2、圖3所示變換器的工作過程相同)，如圖4所示。t0 tl 功率開關(guān)管導(dǎo)通，整流二極管Dl、D2也導(dǎo)通，Boost功率電感Li、L2儲(chǔ) 能，同時(shí)中間儲(chǔ)能電容也儲(chǔ)能，輸出能量由輸出濾波電容Cout提供。tl t2 功率開關(guān)管關(guān)斷，整流二極管D1、D2截止，Boost功率電感L1、L2釋放能 量，同時(shí)中間儲(chǔ)能電容也釋放能量，這個(gè)能量向輸出濾波電容Cout提供充電并給輸出負(fù)載 {共 O功率變換器工作于電感電流連續(xù)導(dǎo)通模式時(shí)，由上述開關(guān)工作過程可以得到
di V功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，有-^ =+，這里L(fēng)1 = L2 = L，且中間儲(chǔ)能電容電壓為V。=
at L
V. ·
“1Π ‘
di V -V-V功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，可得到一/,JL
dtL一個(gè)完整的開關(guān)周期內(nèi)，兩個(gè)Boost功率電感必須實(shí)現(xiàn)伏秒平衡，因而可以得到Vml =^，D為功率開關(guān)管的占空比。
I-U從以上分析過程可以看出，可以得到高增益的輸出電壓，^^ =^。這種帶有電
\ — L)
感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器在功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，兩個(gè)Boost功率電感及中間儲(chǔ) 能電容都進(jìn)行類似的并聯(lián)充電儲(chǔ)能，而在功率開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，兩個(gè)Boost功率電感及中間儲(chǔ)能電容都進(jìn)行類似的串聯(lián)放電向負(fù)載釋放能量，可以實(shí)現(xiàn)Boost變換器的倍壓輸出，這 就是LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在升壓特性。通過類似的LC網(wǎng)絡(luò)安排,可以實(shí)現(xiàn)3、4倍的輸出電壓， 甚至N個(gè)LC幵關(guān)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，能得到N倍的輸出電壓。
權(quán)利要求
一種帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器，其特征在于包括一個(gè)功率開關(guān)管Q1，兩個(gè)Boost功率電感L1、L2，一個(gè)中間儲(chǔ)能電容C1，三個(gè)整流二極管D1、D2、D3；Q1的漏極與L1的一端、D2的陰極及D3的陽極相連，L1的另一端與C1的一端及D1的陰極相連，L2的一端與C1的另一端及D2的陽極相連，L2的另一端與D1的陽極相連并接至輸入電源的正極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換器，其特征在于增加一個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)L3、C2，及另外兩 個(gè)整流二極管D3、D4，這種功率變換器可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器三倍的輸出電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換器，其特征在于增加兩個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)L3、C2及L4、C3， 及另外四個(gè)整流二極管D3、D4及D5、D6，實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器四倍的輸出電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變換器，其特征在于增加N個(gè)LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，及相應(yīng)的整流二 極管，實(shí)現(xiàn)常規(guī)Boost變換器N倍的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開的帶有電感電容開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的高增益升壓變換器，包括一個(gè)功率開關(guān)管，兩個(gè)Boost功率電感，一個(gè)中間儲(chǔ)能電容，三個(gè)整流二極管。本發(fā)明利用了LC開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在特性來實(shí)現(xiàn)輸出升壓，結(jié)合Boost變換器可達(dá)到輸出電壓的高增益。
文檔編號H02M3/07GK101882869SQ20101020661
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月21日
發(fā)明者張凌云, 李鐘東, 胡炎申, 謝運(yùn)祥 申請人:華南理工大學(xué);廣州廣日電氣設(shè)備有限公司