一种开关电感型准z源dc-dc变换器电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子电路技术领域，具体涉及一种开关电感型准Z源DC-DC变换 器电路。
【背景技术】
[0002] 在燃料电池和光伏发电中，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，一般只有几十伏左右，无法满足现有用电设备的用电需求，如在直流集中供电的 LED驱动电路中需要几百伏的高直流输入电压，因而往往需要将多个电池串联起来达到所 需的高电压。但这样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的 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 DC-DC变换器是一种具有高电压增益的DC-DC变换器，但该电路具有较高的电容电压应力， 其电容电压应力与输出电压相等，且其电源电流不连续，输出与输入不共地，电路启动时存 在很大的启动冲击电流问题，因而限制了该电路在实际中的应用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种开关电感型准Z源DC-DC 变换器电路，具体技术方案如下。
[0004] 一种开关电感型准Z源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、开关电感阻抗网络、第二电容、开关管、第四电感、输出电容和负载。所述开关电感 阻抗网络由第二电感、第三电感、第二二极管、第三二极管和第四二极管构成；所述电压源、 第一电感、第一电容和开关管依次串联构成第一级升压电路；所述第二电容、开关电感阻抗 网络和开关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] 进一步地，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一电容的负极连接；所述第一二极管的阴极分别与第二电容的 正极、第二电感的一端和第三二极管的阳极连接；所述第二电感的另一端分别与第二二极 管的阳极和第四二极管的阳极连接；所述第二二极管的阴极分别与第三二极管的阴极和第 三电感的一端连接；所述第四二极管的阴极分别与第三电感的另一端、第一电容的正极、开 关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二电容的负极、输出电容的负极、负载的另一端和开 关管的源极连接。
[0006] 与现有技术相比，本发明电路具有如下优点和技术效果：本发明整个电路结构简 单，电压增益更高，电路中电容的电压应力不超过输出电压；对启动冲击电流具有很好的抑 制作用，开关管开通瞬间，输出电容也不会对开关管产生冲击电流，提高了可靠性；且输入 电源电流和负载电流都连续，输出与输入实现了共地，因而本发明电路更适合应用于燃料 电池发电和光伏发电等新能源发电技术领域以及直流集中供电的LED驱动电源电路中。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明【具体实施方式】中的一种开关电感型准Z源DC-DC变换器电路。
[0008] 图2a、图2b分别是图1所示一种开关电感型准Z源DC-DC变换器电路在其开关管 S导通和关断时段的等效电路图。
[0009] 图3a为本发明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中本发明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为本发明电路中的第一电容的电压和第二电容的电压分别与输出电压的比 值随占空比d变化的情况。
[0012] 图5为实例中开关电感型准Z源DC-DC变换器电路的主要工作波形图。
【具体实施方式】
[0013] 以下结合附图对本发明的具体实施作进一步描述，但本发明的实施和保护不限于 此，以下若有未特别详细说明之处，均是本领技术人员可参照现有技术实现的。
[0014] 参考图1，本发明所述的一种开关电感型准Z源DC-DC变换器电路，其包括电压 源V i,第一电感L1，第一二极管D1，第一电容C1，第二电容C 2，由第二电感L2、第三电感L3、第 二二极管D2、第三二极管D 3和第四二极管D4构成的开关电感阻抗网络（如图1中虚线框 所示），开关管S，第四电感L 4，输出电容Cf和负载Rp本发明所述一种开关电感型准Z源 DC-DC变换器电路，所述电压源Vi、第一电感L1、第一电容CdP开关管S依次串联构成第一 级升压电路；所述第二电容C 2、开关电感阻抗网络和开关管S依次串联构成第二级升压电 路；所述第四电感L4、输出电容C f和负载L构成输出电路。开关管S导通时，所述第三二 极管D3和第四二极管D 4均导通，所述第一二极管D i和第二二极管D 2均关断，所述电压源V i 与第一电容C1一起对第一电感L i充电储能；所述第二电容C 2分别给第二电感L 2和第三电 感1^3充电储能；同时，第二电容C2与第四电感L 4一起给输出电gCf和负载L供电。当开 关管S关断时，所述第一二极管D1和第二二极管D 2均导通，所述第三二极管D 3和第四二极 管D4均关断，所述电压源V ,与第一电感L广起给第二电容C 2充电储能，形成回路；开关电 感阻抗网络中的电感给第一电容C1充电储能，形成回路；同时，电压源V i与第一电感L1、开 关电感阻抗网络中的电感一起对第四电感L4、输出电容C f和负载R J共电，形成回路。整个 电路结构简单，只用了一个开关管，具有较高的输出电压增益和较低的电容电压应力，电源 电流和负载电流都连续，输出与输入共地，且电路不存在启动电流冲击和开关管开通瞬间 的冲击电流问题。
[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一电容的负极连接；所述第一二极管的阴 极分别与第二电容的正极、第二电感的一端和第三二极管的阳极连接；所述第二电感的另 一端分别与第二二极管的阳极和第四二极管的阳极连接；所述第二极管的阴极分别与第 三二极管的阴极和第三电感的一端连接；所述第四二极管的阴极分别与第三电感的另一 端、第一电容的正极、开关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二电容的负极、输出电容的 负极