[发明专利]一种高增益交错并联升压型变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流-直流变换器，具体说是一种高增益交错并联升压型变换器。

 

背景技术

现有技术中，基本的升压型(Boost)交错并联变换器，见附图1（以两相交错并联为例），它包括两个电感，两个功率开关管，两个输出二极管。其中，第一个电感的输入端与第二个电感的输入端一起连接输入电源的正极，输出端接第一个输出二极管的阳极，第一个二极管的阴极与第二个二极管的阴极一起接变换器输出端的正极；在第一电感和第一个二极管的阳极之间接第一功率开关的漏极，第一功率开关源极接变换器的负极；第二个电感的输出端接第二个输出二极管的阳极，在第二电感和第二个二极管的阳极之间接第二功率开关的漏极，第二功率开关源极接变换器的负极。这种基本升压型交错并联变换器输出电压增益较小，且功率开关管和二极管的电压应力均为输出电压，所以损耗也较大。在一些输入输出电压差较大的场合难以胜任，如光伏电池并网，X光机电源等。近年来，相继出现了一些具有高增益能力的电路拓扑，主要有三种。第一种借助于变压器，在原有的直流-直流变换器中间加入一个高频的变压器，通过改变变压器变比实现高增益升压的目的。但此时，电能的转化过程实际上由原来的直流-直流，变为直流-交流-交流-直流，整个系统的能量转换效率降低了。第二种是利用开关电容的方法实现高增益升压，但此种方案所需开关器件过多，控制复杂，因而也不常用。第三种是利用耦合电感来实现高增益升压，但耦合电感的使用，同样会引起开关器件电压应力过高，并且会带来电磁干扰等影响，导致变换器工作损耗较大。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明解决现有变换器存在能量转换效率降低、开关器件过多、开关管和二极管电压应力大等问题，提供一种具有高增益能力的交错并联升压型直流-直流变换器。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种高增益交错并联升压变换器，其特征在于，包含两个电感L₁、L₂，两个功率开关S₁、S₂，一个输出二极管D₀和倍压单元；其电路连接关系为：

第一电感L₁和第二电感L₂的输入端同时接输入电源的正极，第一电感L₁和第二电感L₂的输出端分别接第一功率开关S₁和第二功率开关S₂的漏极，第一功率开关S₁和第二功率开关S₂的源极接输入电源的负极；两个功率开关S₁、S₂的栅极分别接各自的控制器，两个功率开关S₁、S₂的驱动相位之间相差180^o，即采用交错控制策略；

第一电感L₁的输出接倍压单元的第一接口，倍压单元的第二接口经过正向连接的输出二极管D₀接变换器输出端的正极；第二电感L₂的输出接倍压单元的第三接口，倍压单元的第三接口经过二极管接变换器输出端的正极；变换器输出端的负极与输入电源的负极相连；变换器输出端的正极和负极之间还接有电容C₀；

其中，倍压单元由一个二极管和一个电容构成具有三个端口的单元，第一端口接电容的一端，电容的另一端与二极管阴极的节点作为第二端口，二极管的阳极端作为第三端口。

进一步，所述倍压单元为n个单元组合而成，                                               ；n个倍压单元按顺序交错接入，即：

第n个倍压单元的第一端口接第n－1个倍压单元的第三端口，第n个倍压单元的第三端口接第n－1个倍压单元的第二端口，以此类推，一直到n个倍压单元。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明利用倍压单元实现变换器的高增益输出，电路中每增加一个倍压单元都可在原电路的增益基础之上提高1倍的基础增益，也就是说若在电路中增加n个倍压单元，则该电路的增益比就是基本升压变换器的(n+1)倍。与现有的高增益升压变换器相比，本发明电路拓扑简单，不存在耦合电感(EMI小)，不存在变压器，并且可以大幅降低开关器件的电压应力，这样变换器整体工作效率得到了提高。