一种具备高增益升压能力的Buck-BoostDC-DC变换器的制作方法

本发明涉及一种即可实现降压，也可实现高增益升压的dc/dc变换器，具体是一种具备高增益升压能力的buck-boostdc-dc变换器。

背景技术：

buck-boostdc-dc变换器因可同时对输入电压实现升降压，且开关器件少等优势在工业应用中得到了广泛应用。但因电路和元器件寄生参数的影响，其升压能力受到了较大的限制，这使得传统buck-boost变换器仅适用于输入输出增益不高的场合中，目前具备高增益升压能力的方案多基于boost变换器而构建，这些方案虽可实现高增益升压能力，但多不能同时实现降压变换，在既需要降压又需要高增益升压的场合中难以适用，因此构建即可实现降压，也可实现高增益升压的新型buck-boost变换器具有重要意义。

技术实现要素：

为解决现有buck-boostdc-dc变换器中所存在的输入输出增益低的问题，本发明基于基本buck-boost电路提出一种具备高增益升压能力的buck-boostdc-dc变换器。

本发明采取的技术方案为；

一种具备高增益升压能力的buck-boostdc-dc变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载rl，一个基本buck-boost变换器，n个增益单元。其中：

基本buck-boost变换器包含一个电感l1，一个电容c1，一个功率开关s1，一个二极管d1。其连接形式如下：开关s1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感l1的上端以及二极管d1的阴极，二极管d1的阳极与电容c1的上端相连，电感l1的下端以及电容c1的下端与输入电源的负极相连。

n个增益单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个增益单元为例说明，其含有：一个电感li1，一个二极管di1，两个电容ci1、ci2。其中电容ci1的右端与电感li1的上端以及二极管di1的阴极相连，二极管di1的阳极与电容ci2的上端相连。

各个增益单元之间的连接形式如下(1<i≤n)：第i-1个增益单元中电容c(i-1)1的右端、电感l(i-1)1的上端以及二极管d(i-1)1的阴极相连的交点与第i个增益单元中电容ci1的左端相连，第i-1个增益单元中二极管d(i-1)1的阳极与电容c(i-1)2的上端相连的交点与第i个增益单元中电感li1的下端相连，第i-1个增益单元中电容c(i-1)2的下端与第i个增益单元中电容ci2的下端以及输入电源的负极相连。

第1个增益单元与基本buck-boost变换器之间的连接关系如下：基本buck-boost变换器中开关s1的源极与电感l1的上端以及二极管d1的阴极相连的交点与第1个增益单元中电容c11的左端相连，基本buck-boost变换器中二极管d1的阳极与电容c1的上端相连的交点与第1个增益单元中电感l11的下端相连。

负载rl的两端与第n个增益单元中电容cn2的两端相连。

功率开关s1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。

本发明一种具备高增益升压能力的buck-boostdc-dc变换器，技术效果如下：

1、输入输出增益高且可通过所提增益单元的数量进行调节，开关电压应力低。其中(电感l1的电流连续导通条件下)：

输出电压与输入电压的比值为：

开关管电压应力为：

其中d为占空比，uin为输入电压，uo为输出电压，us为功率开关电压应力，n为增益单元数量。

2、仅含有1个功率开关，控制策略及驱动电路简单。

附图说明

图1是本发明电路原理图。

图2是本发明增益单元数为1时的电路拓扑图。

图3是基本buck-boost变换器的电路拓扑图。

图4是本发明增益单元数为1时的输入输出增益与传统buck-boost变换器的输入输出增益对比图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2所示：

一种具备高增益升压能力的buck-boostdc-dc变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载rl，一个基本buck-boost变换器，一个增益单元。其中：

基本buck-boost变换器包含一个电感l1，一个电容c1，一个功率开关s1，一个二极管d1。其连接形式如下：开关s1的漏极接输入电源的正极，源极连接电感l1的上端以及二极管d1的阴极，二极管d1的阳极与电容c1的上端相连，电感l1的下端以及电容c1的下端与输入电源的负极相连。

增益单元含有：一个电感l11，一个二极管d11，两个电容c11、c12。其中电容c11的右端与电感l11的上端以及二极管d11的阴极相连，二极管d11的阳极与电容c12的上端相连，电容c12的下端与输入电源的负极相连

增益单元与基本buck-boost变换器之间的连接关系如下：基本buck-boost变换器中开关s1的源极与电感l1的上端以及二极管d1的阴极相连的交点与增益单元中电容c11的左端相连，基本buck-boost变换器中二极管d1的阳极与电容c1的上端相连的交点与增益单元中电感l11的下端相连。

负载rl的两端与增益单元中电容c12的两端相连。

所述功率开关s1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。

在电感l1的电流连续导通时，根据功率开关状态的不同，可以将电路分为2种工作状态：

(1)功率开关s1导通，二极管d1、d11均关断，此时电感l1、l11、电容c11充电，电容c1、c12放电；电感l1、l11端电压如下式所示：

(2)功率开关s1关断，二极管d1、d11均导通，此时电感l1、l11、电容c11放电，电容c1、c12充电；电感l1、l11端电压如下式所示：

本发明的上述实施实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案,所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。