专利名称：升压变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种升压变换器，更具体地，涉及一种能够减小其每个元件内的电压应力的升压变换器，以及具体地，涉及一种升压变换器，该升压变换器能够通过将施加至输出二极管的电压限制(clamp)为对应于输入电压和输出电压之间的差值，来减小其每个元件内的电压应力，而无需使用单独的损耗缓冲电路(s^arate loss snubber circuit)。
背景技术：
近来，关于使用燃料电池或蓄电池的电驱动系统、半导体制造设备、大型显示装置、超声波装置、X-射线装置等，已经对能够提高低DC电压的各种电源装置进行了研究。在这样的电源装置的情况下，升压变换器可以为典型的电源装置。常规的升压变换器在获取高升压率方面存在困难。因此，根据相关技术，多个升压变换器已经被串联连接，以便获取高升压率；然而，这种方法产生了诸如功率转换效率降低以及单位成本增加的问题，这些问题归因于在其中使用的元件的数量的增加。为了解决这些问题，已经采用了如图1所示的使用了抽头电感器的升压变换器 10 ；然而，为了减小在功率转换切换期间产生的冲击电压，使用损耗缓冲电路是有必要的。但是，由于这样的缓冲仍然会导致功率转换效率的降低，并且冲击电压仍然可能产生，所以应该使用具有高电压阻抗的元件，从而导致制造成本增加。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种能够减小其每个元件内的电压应力的升压变换器， 更具体地，提供了一种升压变换器，该升压变换器通过将施加至输出二极管的电压限制为对应于输入电压和输出电压之间的差值，来减小其每个元件内的电压应力，而无需使用单独的损耗缓冲电路。根据本发明的一个方面，提供了一种升压变换器，该升压变换器包括变压器，包括接收输入功率的初级绕组和电磁耦合至初级绕组的次级绕组，且初级绕组与次级绕组具有预设匝数比；开关单元，根据预设占空比接通和断开传输至初级绕组的输入功率；稳定单元，包括调整从次级绕组输出的电压以从而稳定输出功率的输出二极管；以及限制单元， 用于将施加至输出二极管的电压限制为对应于接通开关单元的操作期间输入电压和输出电压之间的差值。变压器可以进一步包括泄露电感器和磁化电感器，泄露电感器在初级绕组的一端与接收输入功率的输入功率端的一端之间串联连接，磁化电感器并联连接到初级绕组的一端禾口另一端。
开关单元可以包括开关，该开关连接在初级绕组的另一端与次级绕组的一端相互连接的连接点与接地端之间，以及限制单元可以包括第一二极管和第一电容，第一二极管具有连接至输入电压端的一端的正极和连接至输出二极管的一端的负极，第一电容具有连接至第一二极管的负极的一端和连接至次级绕组的另一端的另一端。输出二极管的一端可以连接至第一二极管的负极和第一电容的一端，以及稳定单元可以进一步包括输出电容，输出电容连接至输出二极管的另一端和接地端。初级绕组和次级绕组以相同的方向缠绕。在开关接通时第一电容可以用来自次级绕组的电压和输入电压充电，并且在开关断开时将所充的电压传输至稳定单元。
可以从结合附图的下述详细描述中更清楚地理解本发明的上述和其他方面、特征和其他优点，其中图1是根据现有技术的升压变换器的示意性结构图；以及图2是根据本发明示例性实施例的升压变换器的示意性结构图。
具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。图2是根据本发明示例性实施例的升压变换器的示意性结构图。参照图2，根据本发明示例性实施例的升压变换器100可以包括变压器110、开关单元(switching unit) 120、稳定单元 130 和限制单元(clamping unit) 140。变压器110可以包括初级绕组Np和次级绕组Ns，并且可以进一步包括泄露电感器 (leakage inductor) Lk 禾口石兹&电胃(magnetization inductor) Lm。初级和次级绕组Np和Ns中的每个具有预设的匝数，且可以相互电磁耦合以在他们之间形成预设匝数比。初级绕组和次级绕组可以以相同的方向缠绕。开关单元120可以包括至少一个开关M，并且可以被接通和断开以控制从初级绕组Np到次级绕组Ns的功率转换。稳定单元130可以包括输出二极管D3和输出电容Q，并且可以稳定输出功率。限制单元140可以包括第一二极管&和第一电容Cs，并且可以将施加至输出二极管D3的电压限制为对应于接通开关M的操作期间输入电压和输出电压之间的差值。同时， 在接通开关M的操作期间第一电容Cs可以用来自次级绕组Ns的电压和输入电压Vin充电， 并且可以在开关M断开操作期间将所充电的电压传输至输出二极管D3。图2中所示的各个元件之间的连接关系将在下文中详细描述。变压器110的初级绕组Np的另一端可以连接至开关单元120的开关M的一端。开关M的另一端可以接地；第一二极管D2的正极可以连接至输入电压端的一端，而其负极可以连接至第一电容Cs的另一端；输出二极管D3的正极可以连接至第一电容Cs的另一端，而其负极可以连接至电容Q的一端；以及电容Q的另一端可以接地。第一电容Cs的一端可以连接至次级绕组Ns的另一端；而次级绕组Ns的一端可以连接至开关M的一端。初级绕组Np的一端可以连接至输入功率端的一端，其中输入功率(input poweiOVin经泄露电感器Lk输入至输入功率端，而磁化
4电感器可以并联连接至初级绕组NP。参照图2，在接通开关M的操作期间流过的电流由参考标号①代表的虚线表示，而在断开开关M的操作期间流过的电流由参考标号②代表的虚线(不同于参考标号①代表的虚线)表示。在接通开关M的操作期间，电流可以流经两条路径，一条路径是从输入功率Vin经初级绕组Ns至开关M,而另一条路径为从第一二极管&经第一电容Cs、次级绕组Ns和开关 M至输入功率Vin。在断开开关M的操作期间，电流可以流经从输入功率Vin经过初级和次级绕组Np 和Ns以及第一电容Cs至输出二极管D3的路径。在接通开关M的操作期间，输入电压Vin施加至变压器110的初级绕组NP，以便初级绕组Np的电压Vpri变为输入功率Vin。根据初级绕组Np和次级绕组Ns的匝数比，次级绕组Ns传输输入功率nVin至连接电容Cunk，以便连接电容Cunk中的电压Vc Unk等于次级绕组Ns的电压V·，其中，根据匝数比η次级绕组Ns的电压Nsec等于输入功率Vin与输入功率 nVin的和。从而，在接通开关M的操作期间，输入电压Vin的电平可以被施加至初级绕组NP， 而在断开开关M的操作期间，施加至初级绕组Np的电压Vpri可以由如下的公式1导出
权利要求
1.一种升压变换器，该升压变换器包括变压器，该变压器包括接收输入功率的初级绕组和电磁耦合至所述初级绕组的次级绕组，且所述初级绕组与所述次级绕组具有预设匝数比；开关单元，该开关单元根据预设占空比接通和断开传输至所述初级绕组的所述输入功率；稳定单元，该稳定单元包括调整从所述次级绕组输出的功率从而稳定输出功率的输出二极管；以及限制单元，该限制单元将施加至所述输出二极管的电压限制为对应于所述开关单元的接通操作期间所述输入电压与所述输出电压之间的差值。
2.根据权利要求1所述的升压变换器，其中，所述变压器还包括泄露电感器和磁化电感器，所述泄露电感器在所述初级绕组的一端与接收所述输入功率的输入功率端的一端之间串联连接，所述磁化电感器并联连接到所述初级绕组的一端和另一端。
3.根据权利要求2所述的升压变换器，其中，所述开关单元包括开关，所述开关连接在所述初级绕组的另一端与所述次级绕组的一端相互连接的连接点与接地端之间，以及 所述限制单元包括第一二极管和第一电容，所述第一二极管的正极连接至所述输入功率端的一端而负极连接至所述输出二极管的一端，所述第一电容的一端连接至所述第一二极管的所述负极而另一端连接至所述次级绕组的另一端。
4.根据权利要求3所述的升压变换器，其中，所述输出二极管的一端连接至所述第一二极管的所述负极和所述第一电容的一端，以及所述稳定单元还包括输出电容，所述输出电容连接至所述输出二极管的另一端和所述接地端。
5.根据权利要求1所述的升压变换器，其中，所述初级绕组和所述次级绕组以相同的方向缠绕。
6.根据权利要求3所述的升压变换器，其中，在所述开关接通时所述第一电容用来自所述次级绕组的电压和输入电压充电，并且在所述开关断开时将所充的电压传输至所述稳定单元。
全文摘要
提供了一种升压变换器，该升压变换器能够通过将施加至输出二极管的电压限制为对应于输入电压和输出电压之间的差值，来减小其每个元件内的电压应力，而无需使用单独的损耗缓冲电路。该升压变换器包括变压器，包括接收输入电压的初级绕组和电磁耦合至初级绕组的次级绕组，且初级绕组与次级绕组具有预设匝数比；开关单元，根据预设占空比接通和断开传输至初级绕组的输入电压；稳定单元，包括调整从次级绕组输出的电压以从而稳定输出电压的输出二极管；以及限制单元，用于将施加至输出二极管的电压限制为对应于开关单元接通操作期间输入电压和输出电压之间的差值。
文档编号H02M3/335GK102403906SQ201110265658
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月8日 优先权日2010年9月14日
发明者吴成勋, 金孝溁, 金钟洛, 金镇换 申请人:三星电机株式会社