[0020] 第一开关管&导通，第二开关管&关断期间，对应阶段1所述的工作情形，因此有如 下公式：
[0021] Vli = Vci (1)
[0022] Vl2 = Vc2+Vo (2)
[0023] Vl3 = Vin-Vci-Vc2-Vo (3)
[0024] 第一开关管Si导通时间为D · Ts。
[0025] 第二开关管&导通，第一开关管Si*断期间，对应阶段2所述的工作情形，因此有如 下公式：
[0026] Vli = -Vc2 (4)
[0027] Vl2 = V〇-Vci (5)
[0028] Vl3 = Vin-Vo (6)
[0029] 第一开关管&关断时间为（1-D) · Ts。
[0030] 由电感的伏秒平衡原理得：
[0031] Vci · D · Ts-Vc2 · (1-D) · Ts = 0 (7)
[0032] (Vc2+Vo) · D · Ts+(V〇-Vci) · (1-D) · Ts = 0 (8)
[0033] (VIN-Vcl-VC2-Vo) · D · Ts+(Vin_Vo) · (1-D) · Ts = 0 (9)
[0034] 联立式(7)、式(8)、式(9)，可得该发明电路的电压增益表达式为： Vo I-2D
[0035] i-j=--=--- (10) VIK 1-D '
[0036] 如图4所示为本发明电路的增益曲线。由图4可以看出，当占空比D接近于0.5(D〈 0.5)时，增益G可以很小。当D>0.5时，本发明电路相当于一个BUCK-BOOST电路:0〈D〈2/3时， 本发明电路相当于一个BUCK电路，输出电压和输入电压方向相反;2/3〈D〈l时，本发明电路 相当于一个BOOST电路。
[0037] 由于本发明电路具有双向能量流动的能力，所以调换负载和电源位置后，当占空 比D接近于0.5(D〈0.5)时，增益G可以很大，成为一个高增益升压电路。当D>0.5时，本发明电 路相当于一个BUCK-BOOST电路:0〈D〈2/3时，本发明电路相当于一个BOOST电路，输出电压和 输入电压方向相反;2/3〈D〈l时，本发明电路相当于一个BUCK电路，输出电压和输入电压方 向相反。
[0038] 由于本发明电路本身拓扑结构的特点，当其启动时，电路中的电感对启动冲击电 流有抑制作用，减少了对器件的冲击损害。同时，由于电路中没有二极管，也就没有二极管 由导通转为关断的过程中存在的反向恢复现象。
[0039] 综上所述，本发明电路不仅可以实现很小的电压增益，输入输出共地，不存在Z源 网络的启动冲击电流问题和二极管的反向恢复问题，可以实现降压和升降压功能，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。
[0040]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于包括电压源(VIN)、准Z源网络、第二开关 管(S 2)、第三电感(L3)、输出电容(Co)和负载(Rl);所述准Z源网络由第一电感(U)、第二电感 (L2)、第一电容(Cl)、第二电容(C2)和第一开关管(Si)构成;所述输出电容(Co)和负载(Rl)作 为准Z源网络的一部分;所述电压源(V IN)、第三电感(L3)、准Z源网络依次串联;所述第二开 关管(S2)并联在准Z源网络的第一电感(LD和第二电容(C 2)上。2. 根据权利要求1所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于所述电压源(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（Cl)的负极分别与第二电感 (L2)的一端、第一开关管的（Si)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(ViN)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(?)的另一端连接。3. 根据权利要求1所述的一种准Z源降压DC-DC变换电路，其特征在于当所述第一开关 管(&)导通，所述第二开关管(&)关断时，电路形成了三个回路，分别是:第一电感(LD和第 一电容(&)构成一个回路;第二电感(L 2)、第二电容(C2)和输出电容(Co)、负载(Rl)构成一个 回路；电压源(VIN)和第三电感(L 3)以及其他器件构成一个回路;第一电感(LD、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；第一电感山） 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(RD进行 充电；第一电感(1^)和第二电感(L 2)电流降到0后，第一电容(&)对第一电感(LD进行充电； 第二电容(C2)和输出电容(Co)对第二电感(L 2)进行充电；当所述第二开关管(S2)导通，所述 第一开关管(SD关断时，电路形成了三个回路，分别是:第一电感(LD和第二电容(C 2)构成 一个回路;第二电感(L2)、第一电容(CD和输出电容(Co)、负载(?)构成一个回路；电压源 (Vin)和第三电感(L 3)以及输出电容(C〇)、负载(Rl)构成一个回路；电压源(VIN)对第三电感 (L 3)和输出电容(Co)、负载(?)进行充电;第一电感山)先对第二电容(C2)进行充电;第二电 感(L 2)和输出电容(Co)对第一电容(&)进行充电；第一电感(1^)和第二电感(L2)电流降到0 后，第二电容(C 2)对第一电感(LD进行反向充电；第一电容(CD对第二电感(L2)、输出电容 (Co)和负载(Rl)进行充电。
【专利摘要】本发明提供一种准Z源降压DC-DC变换电路，其包括电压源,由第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第一开关管构成的准Z源网络，第二开关管，第三电感，输出电容和负载。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。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，该变换器还具有升降压和双向能量流动的能力。
【IPC分类】H02M3/155, H05B37/02
【公开号】CN105529924
【申请号】CN201610070959
【发明人】丘东元, 张晓慧, 张波
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2016年1月31日