专利名称：带有电感电容开关网络的高增益升压变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种非隔离型直流-直流变换器，具体说是带有LC(电感电容)开关 网络的高增益Boost (升压)变换器。
背景技术：
常规的Boost变换器，包括一个功率开关管，一个Boost功率电感，一个整流二极 管。功率开关管的漏极与Boost功率电感的一端及整流二极管的阳极相连，Boost功率电 感的另一端接至输入电源的正极。这种非隔离型直流_直流变换器输出电压增益较小，虽然可以通过设置更大的占 空比来得到更高的输出电压，但Boost功率电感及电路中的其他寄生因素限制了输出电压 的进一步提高。占空比增大至某个范围时，甚至会出现输入电压反而下降的情况。因此， 常规Boost变换器的的占空比不能过大，这样才能得到输出电压与占空比的正比例线性关 系。
发明内容
本发明的目的是提供电路结构简单，且实现高增益的带有电感电容开关网络的高 增益升压变换器。本发明的带有电感电容开关网络的高增益升压变换器，包括一个功率开关管，两 个Boost功率电感，一个中间储能电容，三个整流二极管。功率开关管的漏极与第一 Boost 功率电感的一端、第二整流二极管的阴极及第三整流二极管的阳极相连，第一 Boost功率 电感的另一端与中间储能电容的一端及第一整流二极管的阴极相连，第二 Boost功率电感 的一端与中间储能电容的另一端及第二整流二极管的阳极相连，第二 Boost功率电感的另 一端与第一整流二极管的阳极相连并接至输入电源的正极。增加一个LC开关网络L3、C2，及另外两个整流二极管D3、D4，这种功率变换器可以 实现常规Boost变换器三倍的输出电压。增加两个LC开关网络L3、C2及L4、C3，及另外四个整流二极管D3、D4及D5、D6， 实现常规Boost变换器四倍的输出电压。增加N个LC开关网络，及相应的整流二极管，实现常规Boost变换器N倍的输出 电压。本发明利用了 LC开关网络的内在特性来实现输出升压，结合Boost变换器适当的 占空比可达到输出电压的高增益；通过安排不同数量的LC开关网络，可以灵活地在输出端 得到常规Boost变换器输出电压的两倍、三倍、四倍等。甚至可安排N个LC开关网络，能得 到N倍的输出电压。本发明与现有技术相比具有如下优点和效果本发明利用LC开关网络的内在特 性，在功率开关管导通时电感、电容进行并联储能；在功率开关管关断时电感、电容进行串 联泄放能量，从而实现输出升压，结合Boost变换器可达到输出电压的高增益。
图1是本发明的一种带有电感电容开关网络的高增益升压变换器的电路图；图2是本发明的另一种带有电感电容开关网络的高增益升压变换器的电路图；图3是第三种带有电感电容开关网络的高增益升压变换器的电路图；图4是带有电感电容开关网络的高增益升压变换器的稳态工作波形具体实施例方式参见图1，本发明的带有电感电容开关网络的高增益升压变换器，包括一个功率开 关管Q1，两个Boost功率电感L1、L2，一个中间储能电容Cl，三个整流二极管D1、D2、D3。Ql 的漏极与Ll的一端、D2的阴极及D3的阳极相连，Ll的另一端与Cl的一端及Dl的阴极相 连，L2的一端与Cl的另一端及D2的阳极相连，L2的另一端与Dl的阳极相连并接至输入电 源的正极。或者也可以如图2所示，主功率变换电路的连接方式不变，增加一个LC开关网络 L3、C2，及另外两个整流二极管D3、D4，这种功率变换器可以实现常规Boost变换器三倍的 输出电压。或者也可以如图3所示，主功率变换电路的连接方式不变，增加两个LC开关网络 L3、C2及L4、C3，及另外四个整流二极管D3、D4及D5、D6，这种功率变换器可以实现常规 Boost变换器四倍的输出电压。如果电路中存在有N个LC开关网络，就可以实现常规Boost 变换器N倍的输出电压，这里不再详述。一个完整的工作周期内，带有电感电容开关网络的高增益升压变换器存在两个工 作模态(图1与图2、图3所示变换器的工作过程相同)，如图4所示。t0 tl 功率开关管导通，整流二极管Dl、D2也导通，Boost功率电感Li、L2储 能，同时中间储能电容也储能，输出能量由输出滤波电容Cout提供。tl t2 功率开关管关断，整流二极管D1、D2截止，Boost功率电感L1、L2释放能 量，同时中间储能电容也释放能量，这个能量向输出滤波电容Cout提供充电并给输出负载 {共 O功率变换器工作于电感电流连续导通模式时，由上述开关工作过程可以得到
di V功率开关管导通时，有-^ =+，这里L1 = L2 = L，且中间储能电容电压为V。=
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di V -V-V功率开关管关断时，可得到一/,JL
dtL一个完整的开关周期内，两个Boost功率电感必须实现伏秒平衡，因而可以得到Vml =^，D为功率开关管的占空比。
I-U从以上分析过程可以看出，可以得到高增益的输出电压，^^ =^。这种带有电
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感电容开关网络的高增益升压变换器在功率开关管导通时，两个Boost功率电感及中间储 能电容都进行类似的并联充电储能，而在功率开关管关断时，两个Boost功率电感及中间储能电容都进行类似的串联放电向负载释放能量，可以实现Boost变换器的倍压输出，这 就是LC开关网络的内在升压特性。通过类似的LC网络安排,可以实现3、4倍的输出电压， 甚至N个LC幵关网络时，能得到N倍的输出电压。
权利要求
一种带有电感电容开关网络的高增益升压变换器，其特征在于包括一个功率开关管Q1，两个Boost功率电感L1、L2，一个中间储能电容C1，三个整流二极管D1、D2、D3；Q1的漏极与L1的一端、D2的阴极及D3的阳极相连，L1的另一端与C1的一端及D1的阴极相连，L2的一端与C1的另一端及D2的阳极相连，L2的另一端与D1的阳极相连并接至输入电源的正极。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于增加一个LC开关网络L3、C2，及另外两 个整流二极管D3、D4，这种功率变换器可以实现常规Boost变换器三倍的输出电压。
3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于增加两个LC开关网络L3、C2及L4、C3， 及另外四个整流二极管D3、D4及D5、D6，实现常规Boost变换器四倍的输出电压。
4.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于增加N个LC开关网络，及相应的整流二 极管，实现常规Boost变换器N倍的输出电压。
全文摘要
本发明公开的带有电感电容开关网络的高增益升压变换器，包括一个功率开关管，两个Boost功率电感，一个中间储能电容，三个整流二极管。本发明利用了LC开关网络的内在特性来实现输出升压，结合Boost变换器可达到输出电压的高增益。
文档编号H02M3/07GK101882869SQ20101020661
公开日2010年11月10日 申请日期2010年6月21日 优先权日2010年6月21日
发明者张凌云, 李钟东, 胡炎申, 谢运祥 申请人:华南理工大学;广州广日电气设备有限公司