[发明专利]一种低纹波H桥升降压直流变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低纹波H桥升降压直流变换器，属于电力电子变换器技术领域。

背景技术

升降压直流变换器在航空航天供电系统、可再生能源供电系统、蓄电池充放电等电压宽范围变化的场合具有广泛的应用前景。低纹波是直流变换器关注的重要性能指标，低纹波特性不仅可以减小滤波器的体积重量，而且可以有效改善输入源或负载的电能质量。

传统的单开关管升降压直流变换器，如Buck/Boost、Flyback、SEPIC和Cuk变换器等，虽然能够实现升降压变换的功能，但他们的器件应力高、体积重量大。

双开关管升降压直流变换器近年来获得了较多的研究与应用，附图1给出了两种双开关管升降压直流变换器电路原理图。附图1(a)所示双开关管升降压直流变换器的输入和输出端都各自包含一个滤波电感，因此输入、输出电流连续，可以满足低纹波升降压变换的应用需求，但是需要采用两个大的滤波电感，增加了变换器的体积、重量，降低了变换器的功率密度。附图1(b)所示双管升降压直流变换器只使用了一个电感，拓扑结构简洁、功率密度高，然而输入和输出端的电流都断续，不满足低纹波场合的应用需求，为了实现输入输出端的低电压/电流纹波，通常需要额外在输入输出端增加滤波器，如附图2所示，增加了变换器的体积、重量和成本。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种低纹波H桥升降压直流变换器。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

所述低纹波H桥升降压直流变换器由输入源(V_in)、第一滤波电容(C₁)、第二滤波电容(C₂)、第一开关管(S₁)、第二开关管(S₂)、第一二极管(D₁)、第二二极管(D₂)、第一电感(L₁)、第二电感(L₂)和负载(R_o)构成，其中，输入源(V_in)的正极连于第一滤波电容(C₁)的一端和第一开关管(S₁)的漏极，第一开关管(S₁)的源极连于第一二极管(D₁)的阴极和第一滤波电感(L₁)的一端，第一二极管(D₁)的阳极连于第一滤波电容(C₁)的另一端、第二滤波电容(C₂)的一端、第二开关管(S₂)的源极以及第二滤波电感(L₂)的一端，第一滤波电感(L₂)的另一端连于第二开关管(S₂)的漏极和第二二极管(D₂)的阳极，第二二极管(D₂)的阴极连于第二滤波电容(C₂)的另一端和负载(R_o)的一端，负载(R_o)的另一端连于第二电感(L₂)的另一端和输入源(V_in)的负极。

本发明具有如下技术效果：

(1)输入和输出电流均连续，可以满足低电压/电流纹波应用场合的需求；

(2)所需滤波电感体积小、重量轻、成本低，变换器功率密度高；

(3)输入输出可以实现宽范围升降压变换，输入源和负载端电压适应能力强。

附图说明

附图1是两种传统双开关管升降压直流变换器电路原理图；

附图2是输入和输出端额外加入滤波器的传统双开关管升降压直流变换器电路原理图；

附图3是本发明低纹波H桥升降压直流变换器电路原理图；

附图4～附图7是本发明低纹波H桥升降压直流变换器在各开关模态下的等效电路图；

以上附图中的符号名称：V_in为输入源；L₁、L₂和L₃分别为第一、第二和第三电感；C₁、C₂和C₃分别为第一、第二和第三滤波电容；S₁和S₂分别为第一、第二开关管；D₁和D₂分别为第一、第二二极管；R_o为负载。

具体实施方式