一種開關(guān)電感型準(zhǔn)z源dc-dc變換器電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電力電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC 變換器電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在燃料電池和光伏發(fā)電中，由于單個太陽能電池或者單個燃料電池提供的直流電 壓較低，一般只有幾十伏左右，無法滿足現(xiàn)有用電設(shè)備的用電需求，如在直流集中供電的 LED驅(qū)動電路中需要幾百伏的高直流輸入電壓，因而往往需要將多個電池串聯(lián)起來達(dá)到所 需的高電壓。但這樣一方面大大降低了整個系統(tǒng)的可靠性，另一方面還需解決串聯(lián)均壓的 問題。為此，需要能夠把低電壓轉(zhuǎn)換為高電壓的高增益DC-DC變換器。近幾年提出的Z源 DC-DC變換器是一種具有高電壓增益的DC-DC變換器，但該電路具有較高的電容電壓應(yīng)力， 其電容電壓應(yīng)力與輸出電壓相等，且其電源電流不連續(xù)，輸出與輸入不共地，電路啟動時存 在很大的啟動沖擊電流問題，因而限制了該電路在實際中的應(yīng)用。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源 DC-DC變換器電路，具體技術(shù)方案如下。
[0004] 一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC變換器電路，包括電壓源、第一電感、第一二極管、第 一電容、開關(guān)電感阻抗網(wǎng)絡(luò)、第二電容、開關(guān)管、第四電感、輸出電容和負(fù)載。所述開關(guān)電感 阻抗網(wǎng)絡(luò)由第二電感、第三電感、第二二極管、第三二極管和第四二極管構(gòu)成；所述電壓源、 第一電感、第一電容和開關(guān)管依次串聯(lián)構(gòu)成第一級升壓電路；所述第二電容、開關(guān)電感阻抗 網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)管依次串聯(lián)構(gòu)成第二級升壓電路；所述第四電感、輸出電容和負(fù)載構(gòu)成輸出電 路。
[0005] 進(jìn)一步地，所述電壓源的正極與第一電感的一端連接；所述第一電感的另一端分 別與第一二極管的陽極和第一電容的負(fù)極連接；所述第一二極管的陰極分別與第二電容的 正極、第二電感的一端和第三二極管的陽極連接；所述第二電感的另一端分別與第二二極 管的陽極和第四二極管的陽極連接；所述第二二極管的陰極分別與第三二極管的陰極和第 三電感的一端連接；所述第四二極管的陰極分別與第三電感的另一端、第一電容的正極、開 關(guān)管的漏極和第四電感的一端連接；所述第四電感的另一端分與輸出電容的正極和負(fù)載的 一端連接；所述電壓源的負(fù)極分別與第二電容的負(fù)極、輸出電容的負(fù)極、負(fù)載的另一端和開 關(guān)管的源極連接。
[0006] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型電路具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：本實用新型整個電 路結(jié)構(gòu)簡單，電壓增益更高，電路中電容的電壓應(yīng)力不超過輸出電壓；對啟動沖擊電流具 有很好的抑制作用，開關(guān)管開通瞬間，輸出電容也不會對開關(guān)管產(chǎn)生沖擊電流，提高了可靠 性；且輸入電源電流和負(fù)載電流都連續(xù)，輸出與輸入實現(xiàn)了共地，因而本實用新型電路更適 合應(yīng)用于燃料電池發(fā)電和光伏發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域以及直流集中供電的LED驅(qū)動 電源電路中。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本實用新型【具體實施方式】中的一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC變換器電路。
[0008] 圖2a、圖2b分別是圖1所示一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC變換器電路在其開關(guān)管 S導(dǎo)通和關(guān)斷時段的等效電路圖。
[0009] 圖3a為本實用新型電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線的比較圖。
[0010] 圖3b為圖3a中本實用新型電路的增益曲線與基本升壓電路的增益曲線在占空比 d小于0.4內(nèi)的比較圖。
[0011] 圖4為本實用新型電路中的第一電容的電壓和第二電容的電壓分別與輸出電壓 的比值隨占空比d變化的情況。
[0012] 圖5為實例中開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC變換器電路的主要工作波形圖。
【具體實施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施作進(jìn)一步描述，但本實用新型的實施和保 護不限于此，以下若有未特別詳細(xì)說明之處，均是本領(lǐng)技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的。
[0014] 參考圖1，本實用新型所述的一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z源DC-DC變換器電路，其包括電 壓源Vi，第一電感1^，第一二極管Di，第一電容Ci，第二電容C2，由第二電感L2、第三電感L3、 第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4構(gòu)成的開關(guān)電感阻抗網(wǎng)絡(luò)（如圖1中虛線框 所示），開關(guān)管S，第四電感L4，輸出電容Cf和負(fù)載Rp本實用新型所述一種開關(guān)電感型準(zhǔn)Z 源DC-DC變換器電路，所述電壓源Vp第一電感Q、第一電容CdP開關(guān)管S依次串聯(lián)構(gòu)成第 一級升壓電路；所述第二電容C2、開關(guān)電感阻抗網(wǎng)絡(luò)和開關(guān)管S依次串聯(lián)構(gòu)成第二級升壓 電路；所述第四電感L4、輸出電容Cf和負(fù)載I構(gòu)成輸出電路。開關(guān)管S導(dǎo)通時，所述第三二 極管D3和第四二極管D4均導(dǎo)通，所述第一二極管Di和第二二極管D2均關(guān)斷，所述電壓源Vi 與第一電容Q-起對第一電感Li充電儲能；所述第二電容C2分別給第二電感L2和第三電 感1^3充電儲能；同時，第二電容C2與第四電感L4一起給輸出電gCf和負(fù)載L供電。當(dāng)開 關(guān)管S關(guān)斷時，所述第一二極管Di和第二二極管D2均導(dǎo)通，所述第三二極管D3和第四二極 管D4均關(guān)斷，所述電壓源Vi與第一電感L:一起給第二電容C2充電儲能，形成回路；開關(guān)電 感阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感給第一電容(^充電儲能，形成回路；同時，電壓源Vi與第一電感h、開 關(guān)電感阻抗網(wǎng)絡(luò)中的電感一起對第四電感L4、輸出電容Cf和負(fù)載RJ共電，形成回路。整個 電路結(jié)構(gòu)簡單，只用了一個開關(guān)管，具有較高的輸出電壓增益和較低的電容電壓應(yīng)力，電源 電流和負(fù)載電流都連續(xù)，輸出與輸入共地，且電路不存在啟動電流沖擊和開關(guān)管開通瞬間 的沖擊電流問題。
[0015] 圖1所示電路的具體連接如下：所述電壓源的正極與第一電感的一端連接；所述 第一電感的另一端分別與第一二極管的陽極和第一電容的負(fù)極連接；所述第一二極管的陰 極分別與第二電容的正極、第二電感的一端和第三二極管的陽極連接；所述第二電感的另 一端分別與第二二極管的陽極和第四二極管的陽極連接；所述第二極管的陰極分別與第 三二極管的陰極和第三電感的一端連接；所述第四二極管的陰極分別與第三電感的另一 端、第一電容的正極、開關(guān)管的漏極和第四電感的一端連接；所述第四電感的另一端分與輸 出電容的正極和負(fù)載的一端連接；所述電壓源的負(fù)極分別與第二電容的負(fù)極、輸出電容的 負(fù)極、負(fù)載的另一端和開關(guān)管的源極連接。
[0016] 圖2a、圖2b給出了本實用新型電路的工作過程圖。圖2a、圖2b分別是開關(guān)管S 導(dǎo)通和關(guān)斷時段的等效電路圖，圖中實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。
[0017] 本實用新型的工作過程如下：
[0018] 階段