一种电流连续型高增益dc-dc变换器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路，包括电压源，第一电感，第一二极管，第一电容，由第二电感、第三电感、第二电容、第三电容和第二二极管构成的两端阻抗网络，第三二极管，MOS管，第四电感，输出电容和负载。本实用新型以电压源、第一电感、第三二极管和MOS管依次串联构成第一级升压电路；以第一电容、两端阻抗网络和MOS管依次串联构成第二级升压电路；以第四电感、输出电容和负载构成输出电路。本实用新型整个电路结构简单，只用了一个MOS管，具有较高的输出电压增益，电源电流连续，负载电流连续，输出输入共地，两端阻抗网络中电容的电压应力低，且电路不存在启动冲击电流和MOS管开通瞬间的冲击电流。
【专利说明】-种电流连续型高增益DC-DC变换器电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力电子电路【技术领域】，具体涉及一种电流连续型高增益DC-DC 变换器电路。
【背景技术】
[0002] 在燃料电池发电、光伏发电中，由于单个太阳能电池或者单个燃料电池提供的直 流电压较低，无法满足现有用电设备的用电需求，也不能满足并网的需求，往往需要将多个 电池串联起来达到所需的电压。这种方法一方面大大降低了整个系统的可靠性，另一方面 还需解决串联均压问题。为此，需要能够把低电压转换为高电压的高增益DC-DC变换器。近 几年提出的Z源升压DC-DC变换器是一种高增益DC-DC变换器，但该电路具有较高的阻抗 网络电容电压应力，电源电流不连续，输出与输入不共地，且电路启动时存在很大启动冲击 电流问题，限制了该电路在实际中的应用。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种电流连续型高增益 DC-DC变换器电路，具体技术方案如下。
[0004] 一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路，包括电压源、第一电感、第一二极管、 第一电容、两端阻抗网络、第三二极管、M0S管、第四电感、输出电容和负载。所述两端阻抗网 络由第二电感、第三电感、第二电容、第三电容和第二二极管构成；所述电压源、第一电感、 第三二极管和M0S管依次串联构成第一级升压电路；所述第一电容、两端阻抗网络和M0S管 依次串联构成第二级升压电路；所述第四电感、输出电容和负载构成输出电路。
[0005] 优选地，所述电压源的正极与第一电感的一端连接；所述第一电感的另一端分别 与第一二极管的阳极和第三二极管的阳极连接；所述第一二极管的阴极分别与第一电容的 正极、第二电感的一端和第二电容的负极连接；所述第二电感的另一端分别与第二二极管 的阳极和第三电容的负极连接；所述第二二极管的阴极分别与第二电容的正极和第三电感 的一端连接；所述第三电容的正极分别与第三电感的另一端、第三二极管的阴极、M0S管的 漏极和第四电感的一端连接；所述第四电感的另一端分别与输出电容的正极和负载的一端 连接；所述电压源的负极分别与第一电容的负极、输出电容的负极、负载的另一端和M0S管 的源极连接。
[0006] 与现有技术相比，本实用新型电路具有如下优点和技术效果：整个电路结构简单， 电压增益更高，在相同输入电压的情况下，输出相同电压甚至更高电压时，两端阻抗网络中 电容的电压应力反而降低了；对启动冲击电流具有很好的抑制作用，M0S管开通瞬间，输出 电容也不会对M0S管产生冲击电流，可靠性提高；且输入电源电流连续，负载电流连续，输 出与输入共地，因而更适合应用于燃料电池发电和光伏发电等新能源发电【技术领域】。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是本实用新型【具体实施方式】中的一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路。
[0008] 图2a、图2b分别是图1所示一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路在其M0S管 S导通和关断时段的等效电路图。
[0009] 图3a为本实用新型电路的增益曲线与基本升压电路的增益曲线的比较图。
[0010] 图3b为图3a中本实用新型电路的增益曲线与基本升压电路的增益曲线在占空比 d小于0.4内的比较图。
[0011] 图4为两端阻抗网络中电容的电压与输出电压的比值随占空比d的变化情况。
[0012] 图5为实例中电流连续型高增益DC-DC变换器电路的主要工作波形图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。
[0014] 参考图1，本实用新型所述的一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路，其包括电 压源Vi,第一电感，第一二极管Di，第一电容Ci，由第二电感L 2、第三电感L3、第二电容C2、 第三电容C3和第二二极管D 2构成的两端阻抗网络（如图1中虚线框所示），第三二极管D3， M0S管S，第四电感L4，输出电容C。和负载&。所述电压源Vp第一电感Q、第三二极管D3和 M0S管依次串联构成第一级升压电路；所述第一电容Q、两端阻抗网络和M0S管S依次串联 构成第二级升压电路；所述第四电感L 4、输出电容C。和负载构成输出电路。M0S管S导 通时，所述电压源\对第一电感Q充电储能；所述第一电容Q与第二电容C 2 -起对第三电 感L3充电储能；所述第一电容Q与第三电容C3 -起对第二电感L2充电储能；同时，第一电 容Q与两端阻抗网络中的电容、第四电感L4 一起给输出电容C。和负载IU共电。当M0S管 S关断时，所述第一二极管Di和第二二极管D2均导通，所述电压源Vi与第一电感U给第一 电容q充电储能，形成回路；第二电感L 2与第二电容C2并联，形成回路；第三电感L3与第 三电容C3并联，形成回路；同时，电压源\与第一电感U、两端阻抗网络中的电感一起对第 四电感L 4、输出电容C。和负载IU共电，形成回路。整个电路结构简单，只用了一个M0S管， 具有比较高的输出电压增益，电源电流连续，负载电流连续，输出与输入共地，且两端阻抗 网络中的电容电压应力低，电路不存在启动电流冲击和M0S管开通瞬间的电流冲击问题。
[0015] 图1所示电路的具体连接如下：所述电压源的正极与第一电感的一端连接；所述 第一电感的另一端分别与第一二极管的阳极和第三二极管的阳极连接；所述第一二极管的 阴极分别与第一电容的正极、第二电感的一端和第二电容的负极连接；所述第二电感的另 一端分别与第二二极管的阳极和第三电容的负极连接；所述第二极管的阴极分别与第二电 容的正极和第三电感的一端连接；所述第三电容的正极分别与第三电感的另一端、第三二 极管的阴极、M0S管的漏极和第四电感的一端连接；所述第四电感的另一端分与输出电容 的正极和负载的一端连接；所述电压源的负极分别与第一电容的负极、输出电容的负极、负 载的另一端和M0S管的源极连接。
[0016] 图2a、图2b给出了本实用新型电路的工作过程图。图2a、图2b分别是M0S管S 导通和关断时段的等效电路图，图中实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换 器中无电流流过的部分。
[0017] 本实用新型的工作过程如下：
[0018] 阶段1，如图2a :M0S管S导通，此时第三二极管D3导通，第一二极管Di和第二二 极管D2均关断。电路形成了四个回路，分别是：电压源Vi对第一电感Li充电储能，形成回 路；第一电容Q与第三电容C3-起对第二电感L2进行充电储能，形成回路；第一电容Q与 第二电容c 2 -起对第三电感L3进行充电储能，形成回路；第一电容Ci与两端阻抗网络中的 电容、第四电感L4 一起对输出电容C。和负载&供电，形成回路。
[0019] 阶段2,如图2b :M0S管S关断，此时第三二极管D3关断，第一二极管Di和第二极 管D2导通。电路形成了四个回路，分别是：电压源Vi与第一电感U给第一电容Ci充电储 能，形成回路；第二电感L 2对第二电容C2充电，形成回路；第三电感L3对第三电容C3充电， 形成回路；电压源\与第一电感U、两端阻抗网络中的电感一起对第四电感L 4、输出电容C。 和负载&供电，形成回路。
[0020] 综上情况，设M0S管S的占空比为d，开关周期为Ts。由于两端阻抗网络的对称性， 即第二电感L 2与第三电感L3的电感量相等，第二电容C2与第三电容C3的电容值相等。因 此，有 VL2 = VL：3 = VL，VC2 = VC：3 = VC。VL2、VL：3、VC2 和 VC：3 分别是第二电感 L2、第三电感 L3、第 二电容C2和第三电容C3的电压，并设定\和V。分别为两端阻抗网络电感电压和电容电压， VU和分别为第一电感U和第四电感L3的电压，να为第一电容Ci的电压，V s为M0S管 S漏极与源极之间的电压。在一个开关周期1；内，令输出电压为V。。当变换器进入稳态工 作后，得出以下的电压关系推导过程。
[0021] M0S管S导通期间，对应阶段1所述的工作情形，因此有如下公式：
【权利要求】
1. 一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路，其特征在于包括电压源（Vi)、第一电感 (U)、第一二极管汍）、第一电容（Q)、两端阻抗网络、MOS管（S)、第四电感（L 4)、输出电容 (C。）和负载汍）;所述两端阻抗网络由第二电感江2)、第三电感α3)、第二电容（c 2)、第三电 容（C3)和第二二极管（D2)构成；所述电压源（Vi)、第一电感（Li)、第三二极管（D 3)和MOS管 (S)依次串联构成第一级升压电路；所述第一电容（Ci)、两端阻抗网络和MOS管（S)依次串 联构成第二级升压电路；所述第四电感α 4)、输出电容（C。）和负载（?)构成输出电路。
2. 根据权利要求1所述的一种电流连续型高增益DC-DC变换器电路，其特征在于所述 电压源（Vi)的正极与第一电感（LJ的一端连接；所述第一电感（LJ的另一端分别与第一二 极管（Di)的阳极和第三二极管（D 3)的阳极连接；所述第一二极管（Di)的阴极分别与第一电 容（Q)的正极、第二电感α2)的一端和第二电容（c 2)的负极连接；所述第二电感α2)的另 一端分别与第二二极管（d2)的阳极和第三电容（c 3)的负极连接；所述第二二极管（d2)的阴 极分别与第二电容（c2)的正极和第三电感α 3)的一端连接；所述第三电容（c3)的正极分别 与第三电感α3)的另一端、第三二极管（d 3)的阴极、mos管（s)的漏极和第四电感α4)的一 端连接；所述第四电感α4)的另一端分别与输出电容（c。）的正极和负载（?)的一端连接； 所述电压源（\)的负极分别与第一电容（CJ的负极、输出电容（c。）的负极、负载（?)的另 一端和mos管（s)的源极连接。
【文档编号】H02M3/155GK203872055SQ201420232395
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】丘东元, 杨立强, 张波, 张桂东, 黄子田 申请人:华南理工大学