一种降低EMI的升压变换器的制作方法

本发明涉及电力电子，更具体地，涉及一种降低emi的升压变换器。

背景技术：

1、dc-dc升压变换器在开关电源、功率因数校正(pfc)储能转换等领域有着广泛的应用。dc-dc升压变换器能够实现将直流低电压转换为直流高电压的功能，但目前的电路拓扑和/或控制方式或多或少会产生电磁干扰现象。

2、图1显示了典型的dc-dc升压变换电路的电路图。如图1所示，电路包含直流电压源100、第一电感101、开关管102、二极管103和负载104。其中第一电感的一端连接在直流电压源的正极，开关管连接在第一电感以及直流电压源的负极之间。二极管的阳极连接在第一电感以及开关管之间，二极管的阴极连接在负载的一端，负载的另一端连接在直流电压源的负极。

3、当开关管102导通时，输入端向串联在回路中的电感充电，电感电压左正右负，而输出电压上正下负，此时二极管被反偏截止。由于电感的恒流作用，充电电流可视为恒定值。当开关管关断时，电感两端的电势极性变为左负右正，二极管转为正偏，电感与输入端共同向负载充电。通过开关管的周期性导通以及关断就可以将低压输入电源转换为高压输出电源，达到dc-dc升压变换的效果。

4、图2进一步显示了现有技术提供的升压变换器典型电路的信号波形图，其中波形400为输入电压波形，其中输入电压为直流电压源两端电压，具体表示为vg；波形401为输入电流波形，其中输入电流为流过第一电感101的电流，具体表示为in；波形402为开关管两端电流波形，，具体表示为id；波形403为开关管两端电压波形，具体表示为vds；以及波形404和405分别为输出电流和输出电压的波形，其中输出电流和输出电压分别为流过负载的电流及负载两端的电压，具体表示为io和vo。

5、如图2所示，时间t0-t2所示为一个开关周期，其中t0-t1为开关导通阶段，t1-t2为开关关断阶段。开关管导通期间，此时开关管两端电压为零。输入电压加在电感两端，电感上的电流从最小值ilv开始线性增加，到t1时刻增加到最大值ilp，开关管流过的电流直线增加，二极管中的电流为零，电感储存能量；开关管关断期间，开关管中的电流降至零，电感和直流电压源串联同时给负载供电，电感中的电流由开关管换流到二极管，将电感中的能量输出到负载，因此电感上的电流线性减小，其存储的电能也随之减少。通过重复以上开关管的开通关断动作，以完成将输入端的低压电能源源不断地转换成高压电能并传输到输出端。然而当该升压变换器工作在高频率时，从图2也能看出电压和电流变化较快，信号波形会出现明显的过冲和突变，开关管会不得不产生较高的du/dt和di/dt，这些波形具有高次谐波含量，对电源的效率会产生恶劣的影响，并且突变的di/dt脉冲将会产生严重的电磁干扰(electromagnetic interference，简称emi)，电磁辐射到环境中对电源自身和周边的电子设备会有影响，并且会有开关噪音，在开关频率的进一步提高之后，emi问题会变得更加严峻。

6、所以，目前需要一种升压变换器，能够在提高系统的转换效率，减少电磁干扰(emi)的产生的同时，提高功率变换系统的可靠性、安全性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种降低emi的升压变换器，以解决现有技术中的boost变换器在高频率下工作时，产生大量的电磁辐射现象的技术问题，且电路结构简单、杂散电阻损耗低。

2、本发明提供的一种升压变换器，其特征在于，该升压变换器包括：直流电压源200、第一磁性元件201、第二磁性元件205、开关模块202、第一换向模块203、第一电容206和负载204；其通过增加的第二个磁性元件和电容元件而形成与开关信号的串联谐振电路，将升压变换器的输出端信号实现了准正弦波波形，达到降低其emi的目的。

3、根据本发明，优选地，所述开关模块202的第一端与第一磁性元件201的第二端、第一电容206的第一端连接；第一电容206的第二端与负载204的第一端、第一换向模块203的阳极连接；第二磁性元件205的第一端与开关模块(202)的第二端、第一换向模块203的阴极连接；直流电压源的正极与第一磁性元件201的第一端连接，直流电压源的负极与第二磁性元件205的第二端、负载204的第二端连接；第一磁性元件201和第二磁性元件205均工作于电流连续模式。

4、优选地，所述第一磁性元件201和所述第二磁性元件205均为电感。

5、所述第一换向模块203为二极管。

6、所述开关模块202包括单个开关管。

7、所述开关管为n沟道mos管。

8、所述第一电容206为极性电容，且所述第一电容206的第一端为正极，所述第一电容206的第二端为负极。

9、本发明提供的上述升压变换器在电感电流连续模式下，工作在两种工作模态下，其中：

10、第一种工作模态包括：所述开关模块202导通，所述第一换向模块203反向截止，所述直流电压源200向所述第一磁性元件201和第二磁性元件205充电，所述第一磁性元件201反向充电，in电流正向下降；所述第一电容206向所述第二磁性元件205充电，所述第一电容电压vc正向下降，所述第二磁性元件电流i205正向增加；所述第一电容206和所述第二磁性元件205串联向所述负载204供电，所述输出电压vo正向下降；

11、第二种工作模态包括：所述开关模块202关断，所述第一换向模块203导通；所述直流电压源200、所述第一磁性元件201和所述第一电容206形成串联谐振电路，且所述直流电压源200和第一磁性元件201向所述第一电容206充电，所述第一电容电压vc正向增加，所述第一电感电流in正向增加，所述输出电压vo正向增加；所述第二磁性元件205放电，所述第二磁性元件电流i205正向下降；所述第二磁性元件205和所述第一换向模块203对所述负载204供电，所述输出电压vo正向增加。

12、本发明通过增加第二磁性元件和电容器组成串联谐振电路，实现了输入电流和输出电流的准正弦波形，消除了升压变换电路中除开关信号外的高次谐波成份，进而，降低了升压变换器的emi以及杂散电阻损耗。

技术特征：

1.一种升压变换器，其特征在于，该升压变换器包括：直流电压源(200)、第一磁性元件(201)、第二磁性元件(205)、开关模块(202)、第一换向模块(203)、第一电容(206)和负载(204)，其通过磁性元件和电容元件而形成的谐振电路，将输出端的信号波形转变为准正弦波，进而降低升压变换器的emi。

2.根据权利要求1所述升压变换器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的升压变换器，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的升压变换器，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的升压变换器，其特征在于：

7.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于：

8.根据权利要求1-7任一项所述的升压变换器，其特征在于，所述升压变换器在电感电流连续模式下，有两种工作模态，其中：

技术总结
本发明提供一种升压变换器。该升压变换器包括直流电压源、第一磁性元件、第二磁性元件、开关模块、第一换向模块、第一电容和负载；利用磁性元件和电容元件实现与开关信号谐振来消除传统升压变换器输出端信号的高频谐波成份，实现了将升压变换器电路中除开关信号外其他部分电路的信号波形转变为准正弦波形，进而降低了升压变换器EMI以及杂散电阻损耗。

技术研发人员：哈克布·阿圭伦·加西亚,王乐知
受保护的技术使用者：广东致能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14