一種直流-直流升壓變換電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直流-直流升壓變換電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的直流-直流升壓變換器包括一個功率開關(guān)管、一個Boost功率電感、一個整 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。
[0003] 這種傳統(tǒng)的直流-直流升壓變換器可以實現(xiàn)升壓功能，但輸出的電壓增益較小，且 輸出電壓與輸入電壓的比值為:￥。1^￥ 111=1:(1-0)，其中，0為占空比。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，但是Boost功率電感及電路中的其他因素顯示了輸出 電壓的進一步提高，并且，在占空比增大到一定程度時，還會出現(xiàn)輸出電壓反而下降的情 況。這就限制了傳統(tǒng)的這種直流-直流升壓變換器無法實現(xiàn)高增益，存在變換器效率低的問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，為了解決傳統(tǒng)技術(shù)中直流-直流升壓變換器存在的無法實現(xiàn)高增益，存在 變換器效率低的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流-直流升壓變換電路。
[0005] -種直流-直流升壓變換電路，包括并聯(lián)的輸入電源Vin、輸入濾波電容C1、功率開 關(guān)管S1及其體二極管D1、輸出濾波電容C2、輸出負載R1，其中所述功率開關(guān)管S1的源極與所 述輸入電源Vin的負極相連，所述體二極管D1的陽極、陰極分別與所述功率開關(guān)管S1的源 極、漏極相連；
[0006] 所述直流-直流升壓變換電路還包括第一 Boost功率電感L1和整流二極管D2,所述 第一 Boost功率電感L1與所述輸入電源Vin的正極和所述功率開關(guān)管S1的漏極相連，所述整 流二極管D2與所述功率開關(guān)管S1的漏極和所述輸出電壓相連；
[0007] 其特征在于，直流-直流升壓變換電路還包括第二Boost功率電感L2,所述第二 Boost功率電感L2與所述功率開關(guān)管S1的漏極和所述整流二極管D2的陽極相連。
[0008] 進一步地，所述第一 Boost功率電感L1和所述第二Boost功率電感L2組成中心抽頭 電感。
[0009] 可選的，所述直流-直流升壓變換電路還包括串聯(lián)的第一吸收二極管Dsl和第二吸 收二極管Ds2,且所述第一吸收二極管Dsl的陰極與所述輸入電源Vin的正極相連，所述第二 吸收二極管Ds2的陽極與所述輸入電源Vin的負極相連；
[0010] 所述直流-直流升壓變換電路還包括第一吸收電容Csl，所述第一吸收電容Csl的 一端與所述第一吸收二極管Dsl的陽極相連，所述第一吸收電容Csl的另一端與所述功率開 關(guān)管S1的漏極相連。
[0011] 可選的，所述直流-直流升壓變換電路還包括串聯(lián)的第三吸收二極管Ds3和第四吸 收二極管Ds4,且所述第三吸收二極管Ds3的陰極與所述功率開關(guān)管S1的漏極相連，所述第 四吸收二極管Ds4的陽極與所述功率開關(guān)管S1的源極相連；
[0012] 所述直流-直流升壓變換電路還包括第二吸收電容Cs2,所述第二吸收電容Cs2的 一端與所述第三吸收二極管Ds3的陽極相連，所述第二吸收電容Cs2的另一端與所述整流二 極管D2的陽極相連。
[0013] 可選的，所述直流-直流升壓變換電路還包括串聯(lián)的第五吸收二極管Ds5和第六吸 收二極管Ds6,且所述第五吸收二極管Ds5的陽極與所述整流二極管D2的陽極相連，所述第 六吸收二極管Ds6的陰極與所述整流二極管D2的陰極相連；
[0014] 所述直流-直流升壓變換電路還包括第三吸收電容Cs3,所述第三吸收電容Cs3的 一端與所述第五吸收二極管Ds5的陰極相連，所述第三吸收電容Cs3的另一端與所述輸入電 源Vin的正極相連。
[0015] 采用本發(fā)明實施例，將具有如下的有益效果：
[0016] 本發(fā)明中的直流-直流升壓變換電路通過將傳統(tǒng)技術(shù)中的直流-直流升壓變換電 路中的一個Boost功率電感替換成由兩個Boost功率電感組成的中心抽頭電感，提高了輸出 電壓與輸入電壓的增益比，提高了變換器的工作效率。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 其中：
[0019] 圖1為一個實施例中一種直流-直流升壓變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2為另一個實施例中一種直流-直流升壓變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3為另一個實施例中一種直流-直流升壓變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖4為另一個實施例中一種直流-直流升壓變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024] 為了解決傳統(tǒng)技術(shù)中直流-直流升壓變換器存在的無法實現(xiàn)高增益，存在變換器 效率低的技術(shù)問題，在本實施例中，特提供了一種直流-直流升壓變換電路，下面將結(jié)合圖 1-圖4進行具體描述。
[0025] 參見圖1，圖1展示了一種直流-直流升壓變換電路的結(jié)構(gòu)示意圖，包括并聯(lián)的輸入 電源Vin、輸入濾波電容C1、功率開關(guān)管S1及其體二極管D1、輸出濾波電容C2、輸出負載R1; 其中功率開關(guān)管S1的源極與輸入電源Vin的負極相連，體二極管D1的陽極、陰極分別與功率 開關(guān)管S1的源極、漏極相連;上述變換器還包括第一 Boost功率電感L1和整流二極管D2,第 一 Boost功率電感L1與輸入電源Vin的正極和功率開關(guān)管S1的漏極相連，整流二極管D2與功 率開關(guān)管S1的漏極和輸出電壓相連;上述描述的特征為傳統(tǒng)的直流-直流升壓變換電路也 具有的特征，在本實施例中，如圖1所示，上述直流-直流升壓變換電路還包括第二Boost功 率電感L2,第二Boost功率電感L2與功率開關(guān)管S1的漏極和整流二極管D2的陽極相連。
[0026] 在本實施例中，上述第一Boost功率電感L1和第二Boost功率電感L2組成中心抽頭 電感。
[0027] 在上述由第一 Boost功率電感L1和第二Boost功率電感L2組成中心抽頭電感的直 流-直流升壓變換電路中，設(shè)第一 Boost功率電感L1的匝數(shù)為N1，第二Boost功率電感L2的匝 數(shù)為 N2 = NXN1。
[0028] 當功率開關(guān)管S1導通時，在輸入電源Vin、第一 Boost功率電感L1和功率開關(guān)管S1 之間形成電流通路，整流二極管D2沒有電流通過，第一 Boost功率電感L1充電儲能。此時，第 一Boost功率電感L1兩端的電壓為:VLi-〇n = Vin。
[0029] 當功率開關(guān)管S1斷開時，整流二極管D2導通，第一Boost功率電感L1和第二Boost 功率電感L2放電。此時，第一 Boost功率電感L1兩端的電壓為：
[0030] VL1-off = Vin-VL2-Vout〇
[0031] 根據(jù)第一Boost功率電感L1和第二Boost功率電感L2兩端的電壓的關(guān)系
可得：
[0032] 根據(jù)開關(guān)變換器的電感伏秒平衡原理，有D · VLl-〇n+(H)) · VLl-rfflO,輸出電壓與 輸入電壓之間的關(guān)系
、，從而輸出電壓閾輸入電壓的比值如下：
[0033]
[0034] 也就是說，帶由第一 Boost功率電感L1和第二Boost功率電感L2組成中心抽頭電感 的直流-直流升壓變換電路的電壓增益比?? :
I大于傳統(tǒng)的直流-直流 升壓變換電路的電壓增益比=Α。也就是說，本實施例中的直流-直流升壓變換 1-D 電路實現(xiàn)了比傳統(tǒng)直流-直流升壓變換電路更高的電壓增益，提高了工作效率。
[0035] 需要說明的是，由于中心抽頭電感本質(zhì)上是一個非隔離變壓器，因此內(nèi)部會存在 一定的漏感，漏感將導致功率開關(guān)管S1兩端存在更高的電壓應(yīng)力。也就是說，為了能使上述 直流-直流升壓變換電路能正常工作，就必須使用高額定電壓的功率器件。
[0036] 在本實施例中，優(yōu)選的，上述直流-直流升壓變換電路的電路結(jié)構(gòu)中，還包括有一 個無源無損吸收電路，該無源無損吸收電路可以用來抑制和吸收在上述直流-直流升壓變 換電路工作過程中功率開關(guān)管S1產(chǎn)生的尖峰電壓和浪涌電流。在本實施例中，在直流-直流 升壓變換電路的結(jié)構(gòu)中加入一個無源無損吸收電路可以使得直流-直流升壓變換電路在工 作過程中功率器件的電壓應(yīng)力尖峰被吸收，也就是說，能處理電路內(nèi)部的漏感能量，并且將 吸收的漏感能量傳給輸出，在降低了功率器件功率開關(guān)管S1的電壓應(yīng)力的情況下，還提高 了變換器的工作效率。
[0037] 下面以多個實施例來詳細說明上述直流-直流升壓變換電路的電路結(jié)構(gòu)中的無源 無損吸收電路的具體電路結(jié)構(gòu)和工作過程。
[0038] 實施例一：
[0039] 在上述圖1所示的直流-直流升壓變換電路的基礎(chǔ)上，如圖2所示，上述直流-直流 升壓變換電路還包括串聯(lián)的第一吸收二極管Dsl和第二吸收二極管Ds2,且所述第一吸收二 極管Dsl的陰極與所述輸入電源Vin的正極相連，所述第二吸收二極管Ds2的陽極與所述輸 入電源Vin的負極相連；
[0040] 所述直流-直流升壓變換電路還包括第一吸收電容Csl，所述第一吸收電容Csl的 一端與所述第一吸收二極管Dsl的陽極相連，所述第一吸收電容Csl的另一端與所述功率開 關(guān)管S1的漏極相連。
[0041 ]需要說明的是，在本實施例中，第一吸收二極管Dsl、第二吸收二極管Ds2以及第一 吸收電容Csl構(gòu)成一個無源無損吸收電路。
[0042]具體的，在功率開關(guān)管S1導通期間，在第一吸收電容Csl、功率開關(guān)管S1、第二吸收 二極管Ds2之間形成一個電流回路，第一吸收電容Csl較低的兩端電壓通過S1、第二吸收二 極管Ds2放電，且其數(shù)值為0。
[0043]功率開關(guān)管S1關(guān)斷瞬間，在第一 Boost功率電感L1、第一吸收電容Csl、第一吸收二 極管Dsl之間形成電流回路，由第一Boost功率電感L1和第二Boost