一种准z源降压dc-dc变换电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子电路领域，具体涉及一种准Z源降压DC-DC变换器电路。
【背景技术】
[0002] 在LED集中式直流供电系统中，为了降低线路损耗，采用高压直流输电，由于LED需 要的驱动电压较小，所以需要将上百伏的直流高压进行降压。由于电压变比很小，采用普通 的BUCK变换器会出现开关损耗大、变换效率低、电磁干扰严重等问题，而且通常降压变换器 里带有二极管，二极管由导通变为截止状态过程中，存在反向恢复现象。而隔离型变换器的 拓扑结构复杂，变压器漏感导致能量损耗，电磁干扰严重。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种准Z源降压DC-DC变换器电 路，具体技术方案如下。
[0004] 一种准Z源降压DC-DC变换电路，包括电压源、准Z源阻抗网络、第二开关管、第三电 感、输出电容和负载。所述准Z源阻抗网络由第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第 一开关管组成;所述输出电容和负载作为准Z源网络的一部分;所述电压源、第三电感、准Z 源网络依次串联;所述第二开关管并联在准Z源网络的第一电感和第二电容上。
[0005] 进一步地，上述准Z源降压DC-DC变换电路的具体连接方式为:所述电压源的正极 与第三电感的一端连接;第三电感的另一端分别与第一电容的正极、第一电感的一端和第 二开关管的漏极连接;第一电容的负极分别与第二电感的一端、第一开关管的源极连接;第 一开关管的漏极分别与第一电感的另一端、第二电容的正极连接;第二电容的负极分别与 第二开关管的源极、输出电容的一端和负载的一端连接；电压源的负极分别与第二电感的 另一端、输出电容的另一端和负载的另一端连接。
[0006] 与现有技术相比，本发明电路具有如下优点和技术效果:可以在占空比不小的情 况下实现很小的电压变比，输入输出电压共地，没有Z源网络常有的启动冲击电流问题，没 有二极管由导通转为关断时的反向恢复问题，并且具有双向能量流动能力，调换负载和电 源位置后可以使之成为一个高增益的BOOST电路。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明【具体实施方式】中的一种准Z源降压DC-DC变换电路。
[0008] 图2a、图2b是第一开关管&导通、第二开关管&关断时工作过程的等效电路图。
[0009] 图3a、图3b是第二开关管S2导通、第一开关管&关断时工作过程的等效电路图。 [0010]图4是变换器的电压增益和占空比的关系图。
[0011]图5为实例中本发明电路的工作波形图。
【具体实施方式】
[0012] 以下结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述说明，但本发明的实施方式 不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参 照现有技术理解或实现的。
[0013] 参考图1，本发明所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其包括电压源％〃，由第一 电感U、第二电感L2、第一电容&、第二电容C 2和第一开关管成的准Z源网络，第二开关管 S2，第三电感L3，输出电容Co和负载Rl。所述输出电容和负载作为准Z源网络的一部分;所述 电压源、第三电感、准Z源网络依次串联;所述第二开关管并联在准Z源网络的第一电感和第 二电容上。两个开关管的存在给负载向电压源馈能提供了可能，从而大大降低了负载电压。 整个电路结构简单，输出与输入共地，在占空比接近于0.5的时候，可以实现很小的降压比， 电路不存在启动冲击电流问题，由于没有二极管，也没有一般降压变换器中由二极管PN结 由导通变为截止状态过程中，存在的反向恢复现象。除此之外，该变换器具有升降压和双向 能量流动的能力。
[0014] 本实例电路的具体连接如下：所述电压源VIN的正极与第三电感L3的一端连接;第 三电感L3的另一端分别与第一电容Cl的正极、第一电感Li的一端和第二开关管S2的漏极连 接;第一电容心的负极分别与第二电感1^ 2的一端、第一开关管的5:源极连接;第一开关管Si 的漏极分别与第一电感Li的另一端、第二电容C2的正极连接;第二电容C2的负极分别与第二 开关管S2的源极、输出电容Co的正极和负载Rl的一端连接;电压源VlN的负极分别与第二电感 L2的另一端、输出电容Co的负极和负载Rl的另一端连接。
[0015]图2a、图2b和图3a、图3b给出了本发明电路的工作过程图。图2a、图2b是第一开关 管31导通、第二开关管&关断时的等效电路图；图3a、图3b是第二开关管&导通、第一开关管 Si关断时的等效电路图，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。
[0016] 本实例的工作过程如下。
[0017]阶段1，如图2:第一开关管Si导通，此时第二开关管&处于关断状态。电路形成了三 个回路，分别是:第一电感U和第一电容&构成一个回路;第二电感1^2、第二电容&和输出电 容Co、负载Rl构成一个回路；电压源V IN和第三电感L3以及其他器件构成一个回路。由于第一 电容&、第二电容C2电压和大于电压源V IN电压，第一电容Q、第二电容C2、第一电感1^、第二 电感L2、输出电容Co、负载Rl对电压源V IN和第三电感L3进行反向充电，第三电感L3电流降低。 在这个过程中，第一电感U先对第一电容&进行充电，第二电感L 2对第二电容C2、输出电容Co 和负载Rl进行充电，电流流经第一开关管反并联二极管，第一电感U和第二电感L2电流 降低，如图2a所示;第一电感1^和第二电感1^电流降到0后，第一电容Q对第一电感U进行充 电、第二电容C 2和输出电容Co对第二电感1^进行充电，电流流经第一开关管Si，第一电感LdP 第二电感L2电流升高，如图2b所示。
[0018]阶段2,如图3:第二开关管&导通，此时第一开关管Si处于关断状态。电路形成了三 个回路，分别是:第一电感U和第二电容(：2构成一个回路;第二电感1^2、第一电容&和输出电 容0)、负载Rl构成一个回路；电压源V IN和第三电感L3以及输出电容0)、负载Rl构成一个回路。 由于负载电压低于输入电压，电压源ViN对第三电感L3和输出电容Co、负载Rl进行充电，第三 电感L 3电流升高。在这个过程中，第一电感U先对第二电容(：2进行充电，第二电感L2和输出 电容Co对第一电容&进行充电，电流流经第二开关管S 2的反并联二极管，第一电感U和第二 电感L2电流降低，如图3a所示;第一电感Li和第二电感L2电流降到0后，第二电容C2对第一电 感1^进行反向充电、第一电容&对第二电感L2、输出电容Co和负载Rl进行充电，电流流经第二 开关管S 2，第一电感Li和第二电感L2电流升高，如图3b所示。
[0019] 综上情况，设第一开关管Si的占空比为D，开关周期为15。'\^1、'\^2、'\^3、'\^1、'\^2分别是 第一电感1^、第二电感L 2、第三电感L3、第一电容&、第二电容C2的电压，VsdPVS2分别为第一 开关管Si和第二开关管&的关断电压，V IN为电压源电压，负载仇两端电压为Vo。