双输入高增益Boost变换器的制作方法

本实用新型涉及一种直流-直流变换器，具体是一种具有双输入、电压高增益特性的Boost变换器。

背景技术：

由于不可再生能源的过度消耗以及使用，不可再生能源所带来的环境污染问题，太阳能发电、风能发电等新能源发电方式得到了长足的发展。无论是太阳能发电还是风力发电都需要通过Boost变换器连接在公共母线上。高增益Boost变换器因其结构简单、操作方便而被广泛应用。因此对高增益Boost变换器的输出电压范围提出了更高的要求。但是传统Boost变换器的电压增益低，无法满足实际工作需要，为了解决这一问题，专利公布号CN102594134A公开一种单开关高增益Boost变换器，虽然其具有电压高增益的特性，但是还存在着抗干扰能力差，电流纹波大，体积大等缺陷。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术中存在的问题，提供一种的目的是提供一种双输入高增益Boost变换器，解决了现有技术中Boost变换器抗干扰能力差，电流纹波大的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

双输入高增益Boost变换器，直流输入电源V1、直流输入电源V2的正极分别与开关Q1、开关Q2的一端相连，开关Q1的另一端与开关Q3的一端、单向整流二极管D6的阳极相连，开关Q2的另一端与开关Q3的另一端、耦合电感器的一个绕组L3的同名端、功率开关S2的漏极相连，耦合电感器的绕组L3的另一端与单向整流二极管D7、单向整流二极管D8的阳极相连，单向整流二极管D6的阴极与单向整流二极管D7的阴极、耦合电感器的一个绕组L4的同名端相连，单向整流二极管D8的阴极与功率开关S1的漏极相连，耦合电感器的绕组L4的另一端与单向整流二极管D1的阳极相连，功率开关S2的漏极与单向整流二极管D3的阳极、耦合电感器的一个绕组L1的同名端、储能电容C1的一端相连，单向整流二极管D1的阴极与储能电容C1的另一端、单向整流二极管D2的阳极相连，单向整流二极管D2的阴极与输出滤波电容C0的一端相连，单向整流二极管D3的阴极与单向整流二极管D4的阴极、耦合电感器的绕组L2的同名端相连，耦合电感器的绕组L1的另一端与单向整流二极管D4、单向整流二极管D5的阳极相连，功率开关S1、耦合电感器的绕组L2的另一端、单向整流二极管D5的阴极、输出滤波电容C0的另一端与直流输入电源V1、直流输入电源V2的负极相连。

本实用新型的优点效果如下：

本实用新型的变换器有六种工作模式：其中变结构开关组有三种工作模式，当直流输入电源V1、直流输入电源V2正常工作时，开关Q1、开关Q2导通，开关Q3关断；当直流输入电源V1无法正常工作时，开关Q1关断，开关Q2、开关Q3导通；当直流输入源V2无法正常工作时，开关Q2关断，开关Q1、开关Q3导通。功率开关管S1、功率开关管S2有两种工作模式，功率开关管S1、功率开关管S2同时关断模式，电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4串联，处于放电状态，储能电容C1处于充电状态；功率开关管S1、功率开关管S2同时导通模式，电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4并联，处于充电状态，储能电容C1串联处于放电状态。在这六种模式下，实现变换器的运行。

本实用新型利用变结构开关组的不同组合形式，达到在一个直流输入源无法正常工作时，变换器正常运行的目的；由于储能电容C1的作用，功率开关管S1、功率开关管S2的电压应力减小；利用开关电感单元内在特性，功率开关管S1、功率开关管S2同时导通模式，电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4并联充电，直流输入电源V1、直流输入电源V2和储能电容C1串联放电；功率开关管S1、功率开关管S2同时关断模式，电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4串联放电，储能电容C1充电，从而实现输出升压；采用磁集成应用到开关电感单元，使Boost变换器体积减小，电流纹波减小。

附图说明

图1是本实用新型的双输入高增益Boost变换器的拓扑结构图。

图2是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源V1无法正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时关断模式的模态图。

图3是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源（V1）无法正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时导通模式的模态图。

图4是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源（V2）无法正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时关断模式的模态图。

图5是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源（V2）无法正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时导通模式的模态图。

图6是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源（V1、V2）正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时关断模式的模态图。

图7是本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在直流输入电源（V1、V2）正常工作时，功率开关管（S1、S2）同时导通模式的模态图。

具体实施方式

实施例

本实用新型的双输入高增益Boost变换器。如图1所示，直流输入电源V1、直流输入电源V2的正极分别与开关Q1、开关Q2的一端相连，开关Q1的另一端与开关Q3的一端、单向整流二极管D6的阳极相连，开关Q2的另一端与开关Q3的另一端、耦合电感器的一个绕组L3的同名端、功率开关S2的漏极相连，耦合电感器的绕组L3的另一端与单向整流二极管D7、单向整流二极管D8的阳极相连，单向整流二极管D6的阴极与单向整流二极管D7的阴极、耦合电感器的一个绕组L4的同名端相连，单向整流二极管D8的阴极与功率开关S1的漏极相连，耦合电感器的绕组L4的另一端与单向整流二极管D1的阳极相连，功率开关S2的漏极与单向整流二极管D3的阳极、耦合电感器的一个绕组L1的同名端、储能电容C1的一端相连，单向整流二极管D1的阴极与储能电容C1的另一端、单向整流二极管D2的阳极相连，单向整流二极管D2的阴极与输出滤波电容C0的一端相连，单向整流二极管D3的阴极与单向整流二极管D4的阴极、耦合电感器的绕组L2的同名端相连，耦合电感器的绕组L1的另一端与单向整流二极管D4、单向整流二极管D5的阳极相连，功率开关S1、耦合电感器的绕组L2的另一端、单向整流二极管D5的阴极、输出滤波电容C0的另一端与直流输入电源V1、直流输入电源V2的负极相连。

本实用新型的变换器有六种工作模式：分别如图2、3、4、5、6、7所示，详细分析如下：

图2，在直流输入源V1无法正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时关断模式；在这种模态下，开关Q1关断，开关Q2、开关Q3导通。单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8关断，单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4串联放电，直流输入源V2和电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4为储能电容C1充电。输出能量由输出滤波电容C0提供。

图3，在直流输入电源V1无法正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时导通模式；在这种模态下，开关Q1关断，开关Q2、开关Q3导通。单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7关断，单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4并联充电，直流输入电源V2和储能电容C1串联给稳压电容C0和负载R供电。

图4，在直流输入电源V2无法正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时关断模式；在这种模态下，开关Q2关断，开关Q1、开关Q3导通。单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8关断，单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4串联放电，直流输入电源V1和电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4为储能电容C1充电。输出能量由输出滤波电容C0提供。

图5，在直流输入电源V2无法正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时导通模式；在这种模态下，开关Q2关断，开关Q1、开关Q3导通。单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7关断，单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4并联充电，直流输入电源V1和储能电容C1串联给稳压电容C0和负载R供电。

图6，在直流输入电源V1、直流输入电源V2正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时关断模式；在这种模态下，开关Q3关断，开关Q1、开关Q2导通。单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8关断，单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4串联放电，直流输入电源V1、直流输入电源V2和电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4为储能电容C1充电。输出能量由输出滤波电容C0提供。

图7，在直流输入电源V1、直流输入电源V2正常工作时，功率开关管S1、功率开关管S2同时导通模式；在这种模态下，开关Q3关断，开关Q1、开关Q3导通。单向整流二极管D1、单向整流二极管D4、单向整流二极管D7关断，单向整流二极管D2、单向整流二极管D3、单向整流二极管D5、单向整流二极管D6、单向整流二极管D8导通。耦合电感器的电感绕组L1、电感绕组L2、电感绕组L3、电感绕组L4并联充电，直流输入电源V1、直流输入电源V2和储能电容C1串联给稳压电容C0和负载R供电。

本实用新型的双输入高增益Boost变换器，在这六种能量传输模态下，完成能量的转换，实现变换器结构简单，体积小，抗干扰能力强，电压增益高，电流纹波小，功率器件电压应力小，使用寿命长的特点。