基于耦合电感的新型高增益升压变换电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种利用耦合电感实现高增益升压的直流-直流变换电路。
【背景技术】
[0002]近些年来，随着全球能源供应问题日趋严重，快速发展新能源发电成为炙手可热的话题。与此同时，在快速发展新能源发电，积极利用太阳能，燃料电池等绿色能源来代替部分传统化石能源等方面，电力电子技术发挥着至关重要的作用。在分布式发电系统中，作为一次电源的光伏发电，燃料电池等发电系统存在输出电压较低且电压跌落明显的特点，因此，通常在电压源逆变器前加入DC/DC升压电路，将直流电压升高到所需要的值。
[0003]传统的boost电路输出电压增益较小，开关管的电压电流应力较大，且存在极限占空比的情况。因此，相关领域的一些专家学者对boost电路进行了更深入的研究。近年来，一种耦合电感升压电路得到越来越多的关注。耦合电感升压电路利用的是耦合电感的变压器效应，通过使用耦合电感可以增大电压增益的同时，又减少了开关管的使用，简化对电路的控制。但是传统的耦合电感升压电路又存在一定的缺点，即:由于漏感的存在使开关管上的电压电流应力较大。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提供一种结构简单，容易控制，电压增益较高且开关管上电压电流应力较小的基于耦合电感的新型高增益升压变换电路。
[0005]—种基于耦合电感的新型高增益升压变换电路，包括boost升压模块、倍压模块和输出模块。
[0006]所述电路中的Boost升压模块由耦合电感的原边(N1)、开关管(S)、钳位二极管(D1)及钳位电容(C1)构成，其中:
[0007]耦合电感的原边(N1)的第一端与电源(Uin)的正极相连，耦合电感的原边(N1)的第二端与开关管(S)的集电极及钳位二极管(D1)的阳极相连，钳位二极管(D1)的阴极与耦合电感的副边(N2)的第一端及钳位电容(C1)的第一端相连，钳位电容(C1)的第二端与电源(Uin)的负极相连；
[0008]所述电路中的倍压模块为耦合电感的副边(N2)，其中:
[0009]耦合电感的副边(N2)的第一端与钳位二极管(D1)的阴极及钳位电容(C1)的第一端相连。耦合电感的副边(N2 )的第二端与输出二极管的阳极相连；
[0010]所述电路中的输出模块由输出二极管(Do)、输出电容(Co)及负载(R)构成，其中，输出二极管(Do)的阴极与输出电容(Co)的第一端及负载(R)的第一端相连，输出电容(Co)的第二端与负载(R)的第二端及电源(Uin)的负极相连。
[0011]本发明升压电路工作时，利用耦合电感的变压器效应提高了电路的电压增益，利用钳位电容的稳压和吸收漏感能量的作用，使开关管关断时无电压尖峰，降低了开关管的电压应力，使开关器件在高频下的应用成为可能，从而减小了开关管上的导通损耗和开关损耗;并且钳位电容吸收的漏感能量最终又传递给负载。倍压模块，也就是耦合电感的副边，在开关管导通时，耦合电感原边充电，副边储能。开关管关断后，倍压模块，即耦合电感的副边，相当于一个电压源，与电源串联，向负载传递能量，进而提高电路的电压增益。
[0012]本发明中不需要另外使用开关管和电感元件，所用器件较少，电路结构简单，容易控制。电路没有过多的能量损耗元件，提高了电路的工作效率。在换流的过程中，因为箝位电容和耦合电感原边的作用，开关管上不会出现冲击电压和冲击电流。耦合电感既提高电路的电压增益，又减小了电路的体积。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型基于耦合电感的新型高增益升压变换电路的电路图；
[0014]图2是图1中升压变换电路的第一种工作状态的电路图；
[0015]图3是图1中升压变换电路的第二种工作状态的电路图；
[0016]图4是图1中升压变换电路的第三种工作状态的电路图；
【具体实施方式】
[0017]参见图1，本实用新型基于耦合电感的新型高增益升压变换电路，包括boost升压模块、倍压模块和输出模块三个部分。
[0018]所述电路的升压模块中，耦合电感的原边(N1)的第一端与电源(Uin)的正极相连，耦合电感的原边(N1)的第二端与开关管(S)的集电极及钳位二极管(D1)的阳极相连，钳位二极管(D1)的阴极与耦合电感的副边(N2)的第一端及钳位电容(C1)的第一端相连，钳位电容(C1)的第二端与开关管(S)的发射集及电源(Uin)的负极相连；
[0019]所述电路的倍压模块为耦合电感的副边(N2)，耦合电感的副边(N2)的第一端与钳位二极管(D1)的阴极及钳位电容(C1)的第一端相连。耦合电感的副边(N2)的第二端与输出二极管的阳极相连；
[0020]所述电路的输出模块中，输出二极管(Dο)的阴极与输出电容(C ο)的第一端及负载(R)的第一端相连，输出电容(Co)的第二端与负载(R)的第二端及电源(Uin)的负极相连。
[0021]输出电容(Co)的电压为Uciut,能量最终传递给负载(R)。
[0022]基于耦合电感的新型高增益升压变换电路在一个开关周期内有三种工作过程，如图2?图4所示。
[0023]过程I，如图2所示:开关管S导通，二极管0:截止，电源和耦合电感的原边以及开关管构成一个回路，耦合电感的原边Ni充电，耦合电感的副边N2处于储能状态，但没有电流流过。
[0024]过程2，如图3所示:开关管S关断后，二极管D1导通，电容C1处于储能状态，耦合电感的原边见处于放电状态。
[0025]过程3，如图4所示:电容(^储能完成，二极管Do导通，此时，输入电源Uin，耦合电感的原边，副边以及电容&将能量传递给负载端。
[0026]本发明解决了传统Boost电路的增益限制问题。
[0027]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】
1.一种基于耦合电感的新型高增益升压变换电路，包括Boost升压模块，倍压模块和输出模块，其特征在于，所述的Boost升压模块由耦合电感的原边N1、开关管S、钳位二极管0:及钳位电容Cl构成，其中:耦合电感的原边犯的第一端与电源Uin的正极相连，耦合电感的原边N1的第二端与开关管S的集电极及钳位二极管^的阳极相连，钳位二极管阴极与耦合电感的副边他的第一端及钳位电容C1的第一端相连，钳位电容C1的第二端与开关管S的发射集及电源Uin的负极相连； 所述的倍压模块为耦合电感的副边N2,其中，耦合电感的副边犯的第一端与钳位二极管Di的阴极及钳位电容C1的第一端相连，耦合电感的副边N2的第二端与输出二极管的阳极相连； 所述的输出模块由输出二极管Dq、输出电容Co及负载R构成，其中，输出二极管Do的阴极与输出电容Co的第一端及负载R的第一端相连，输出电容CO的第二端与负载R的第二端及电源Uin的负极相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于耦合电感的新型高增益升压变换电路，包括一个电源，一个耦合电感，一个开关管，一个箝位二极管，一个箝位电容，一个输出二极管，一个输出电容和一个负载。本实用新型利用耦合电感的变压器效应提高了电路的电压增益，且由于耦合电感原边的抑制电流上升的作用使得开关管上的电流应力较小，箝位二极管和箝位电容组成的箝位电路吸收漏感能量，避免开关管受到尖峰电压的冲击，并且箝位电容所吸收的漏感能量最终又转移给负载，实现能量的无损转移。
【IPC分类】H02M3/155
【公开号】CN205232026
【申请号】CN201520865408
【发明人】石林林, 祝龙记, 朱红
【申请人】安徽理工大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年10月29日