一种伪连续工作的高增益升压型dc-dc变换器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和负载；所述第一开关管，第三开关管，第一二极管，第二二极管，第一电感，第一电容构成第一级Boost电路；所述第一开关管，第二开关管，第三二极管，第二电感，第一电容，第二电容构成第二级Boost电路。本发明动态响应速度快，电流纹波小，适合在大功率场合应用。
【专利说明】—种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子变换器【技术领域】，具体涉及一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器。
【背景技术】
[0002]随着生活和技术的发展，对电力电子变换器的要求也日益苛刻。传统的单相单级Boost变换器已经无法满足很多工业以及电子产业的需要，更高增益、更大功率、动态响应速度更快的升压电路得到越来越多的关注。传统的方法是通过多个Boost环节级联、多个Boost环节交错并联的技术提高变换器的增益，通过使变换器工作于DCM模式提高变换器动态响应速度，通过使变换器工作与电感电流连续模式提高功率。这些方法成本较高，电路复杂,且在快速动态响应与大功率两者之间必须舍其一。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器。本发明适用于需要用到高增益、快速动态响应电力电子变换器的场合。
[0004]本发明采用如下技术方案:
[0005]一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电感L1、第二电感L2、第一电容Cl、第二电容C2和负载R ；
[0006]所述第一电感LI的一端分别与输入电源的正极、第三开关管S3的源极连接，所述第一电感LI的另一端分别与第一二极管Dl的阳极、第二二极管D2的阳极、第三开关管S3的漏极连接；
[0007]所述第一二极管Dl的阴极分别与第二电感L2的一端、第一电容Cl的一端、第二开关管S2的源极连接；
[0008]所述第二二极管D2的阴极分别与第二电感L2的另一端、第三二极管D3的阳极、第一开关管SI的漏极、第二开关管S2的漏极连接；
[0009]所述第三二极管D3的阴极分别与第二电容C2的一端、负载R的一端连接；所述第一电容Cl的另一端分别与输入电源的负极、第一开关管SI的源极、第二电容C2的另一端、负载R的另一端连接。
[0010]所述第一开关管SI，第三开关管S3，第一二极管D1，第二二极管D2，第一电感LI，第一电容Cl构成第一级Boost电路；所述第一开关管SI，第二开关管S2，第三二极管D3，第二电感L2，第一电容Cl，第二电容C2构成第二级Boost电路。
[0011]当流过第二电感L2的电流下降到参考电流时，同时开通第二二极管S2和第三开关管S3，使第二电感L2和第一电感工作于自然续流模式直到第一开关管SI开通。
[0012]本发明的有益效果:
[0013]本发明是一种具有更高增益、更快动态响应速度且适用于大功率场合升压变换器，解决了传统方法成本较高，电路复杂，且在快速动态响应与大功率两者之间必须舍其一的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的电路结构图；
[0015]图2 (a)-2 (c)是本发明在一个开关周期内的工作过程图，其中图2 (a)是第一开关管SI闭合、第二开关管S2断开时变换器的工作状态；图2 (b)是第一开关管SI断开、第二开关管S2断开时变换器的工作状态；图2 (c)是第一开关管SI断开、第二开关管S2闭合时变换器的工作状态，图中实线电路表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中没有电流流过的部分；
[0016]图3是本发明在一个开关周期内的主要波形图，其中Vesl、VGs2,Vgs3分别代表第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3的脉冲驱动信号，iu (实线表示)、込(虚线表示)代表电感中流过的电流，VL1, Vl2分别表示第一电感LI和第二电感L2两端电压。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0018]实施例
[0019]如图1所示，一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一电感L1、第二电感L2、第一电容Cl、第二电容C2和负载R ；
[0020]所述第一电感LI的一端分别与输入电源的正极、第三开关管S3的源极连接，所述第一电感LI的另一端分别与第一二极管Dl的阳极、第二二极管D2的阳极、第三开关管S3的漏极连接；
[0021]所述第一二极管Dl的阴极分别与第二电感L2的一端、第一电容Cl的一端、第二开关管S2的源极连接；
[0022]所述第二二极管D2的阴极分别与第二电感L2的另一端、第三二极管D3的阳极、第一开关管SI的漏极、第二开关管S2的漏极连接；
[0023]所述第三二极管D3的阴极分别与第二电容C2的一端、负载R的一端连接；所述第一电容Cl的另一端分别与输入电源的负极、第一开关管SI的源极、第二电容C2的另一端、负载R的另一端连接。
[0024]所述第一开关管SI，第三开关管S3，第一二极管Dl，第二二极管D2，第一电感LI，第一电容Cl构成第一级Boost电路；所述第一开关管SI，第二开关管S2，第三二极管D3，第二电感L2，第一电容Cl，第二电容C2构成第二级Boost电路。
[0025]当流过第二电感L2的电流下降到参考电流时，同时开通第二二极管S2和第三开关管S3，使第二电感L2和第一电感工作于自然续流模式直到第一开关管SI开通。
[0026]变换器在一个开关周期里面第二电感L2和第一电感LI均工作于电感电流伪连续工作模式，不仅减小电流纹波而且提高了电路增益，同时电路的动态响应速度明显提高。
[0027]本发明一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器在一个开关周期内的工作过程如下:
[0028]工作状态1:如图2 Ca)所示，第一开关管SI导通，第二开关管S2和第三开关管S3同时断开。此时第二二极管D2导通，第一二极管Dl和第三二极管D3由于分别承受第一电容Cl和第二电容C2两端电压的反向偏压而处于关断状态。输入电源电压给第一电感LI充电，流过第一电感LI的电流开始增加,第一电感LI储能；同时第一电容Cl给第二电感L2充电，流过第二电感L2的电流开始增加，第二电感L2储能，第二电容C2给负载供电并维持输出电压稳定。
[0029]工作状态2:如图2 (b)所示，第一开关管SI断开，第二开关管S2和第三开关管S3断开，此时第一二极管Dl和第三二极管D3导通，第二二极管D2承受反向偏压而处于关断状态。输入电源和第一电感LI同时给第一电容Cl充电，并和第二电感L2 —起给第二电容C2充电，向负载供电。流过第一电感LI的电流开始下降，流过第二电感L2的电流也开始下降。
[0030]工作状态3:如图2 (c)所示:第一开关管SI关断，第二开关管S2和第三开关管S3同时导通，此时第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3均处于关断状态。第一电感LI和第二电感L2均工作在惯性状态，它们两端电压均为零，流过它们的电流均不变。
[0031]设输入电压为Vd，输出电压即第二电容C2两端电压为V。,第一电容Cl两端电压为Vel，一个开关周期为Ts，其中工作 状态I持续时间为dlTs (dl为工作状态I持续时间占整个开关周期的占空比)，工作状态2持续时间为d2Ts (d2为工作状态2持续时间占整个开关周期的占空比)，工作状态3持续时间为d3Ts (d3为工作状态3持续时间占整个开关周期的占空比)，dl、d2、d3满足如下关系:dl+d2+d3=l。
[0032]如图3，在工作状态I，第一电感LI两端电压为Vd，第二电感L2两端电压为Vel ;在工作状态2，第一电感LI两端电压为Vd-Vca，第二电感L2两端电压为U。;在工作状态3，第一电感LI两端电压为O，第二电感L2两端电压为O。根据一个开关周期内电感伏秒平衡原理，可得如下关系式:
【权利要求】
1.一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，其特征在于，包括第一开关管(SI )、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第一电感(LI)、第二电感(L2)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)和负载(R)；所述第一电感(LI)的一端分别与输入电源的正极、第三开关管(S3)的源极连接，所述第一电感(LI)的另一端分别与第一二极管(Dl)的阳极、第二二极管(D2)的阳极、第三开关管(S3)的漏极连接；所述第一二极管(Dl)的阴极分别与第二电感(L2)的一端、第一电容(Cl)的一端、第二开关管(S2)的源极连接；所述第二二极管(D2)的阴极分别与第二电感(L2)的另一端、第三二极管(D3)的阳极、第一开关管(SI)的漏极、第二开关管(S2)的漏极连接；所述第三二极管(D3)的阴极分别与第二电容(C2)的一端、负载(R)的一端连接；所述第一电容(Cl)的另一端分别与输入电源的负极、第一开关管(SI)的源极、第二电容(C2)的另一端、负载(R)的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，其特征在于，所述第一开关管(SI)、第三开关管(S3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一电感(LI)及第一电容(Cl)构成第一级Boost电路；所述第一开关管(SI)、第二开关管(S2)、第三二极管(D3)、第二电感(L2)、第一电容(Cl)及第二电容(C2)构成第二级Boost电路。
3.根据权利要求1所述的一种伪连续工作的高增益升压型DC-DC变换器，其特征在于，当流过第二电感(L2)的电流下降到参考电流时，同时开通第二二极管(S2)和第三开关管(S3)，使第二电感(L2)和第一电感(LI)工作于自然续流模式直到第一开关管(SI)开通。
【文档编号】H02M1/14GK103441668SQ201310376437
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月26日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】张波, 张能, 黄子田, 丘东元, 肖文勋 申请人:华南理工大学, 东莞市石龙富华电子有限公司