[发明专利]一种带耦合电感的高变比软开关DC-DC降压变换器

说明书

一种带耦合电感的高变比软开关DC‑DC降压变换器，包括一对耦合电感L₁和L₂、第一开关电容C_f1、第二开关电容C_f2、钳位电容C_c、输出滤波电容C_o、第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄、第一体二极管D₁、第二体二极管D₂、第三体二极管D₃、第四体二极管D₄、续流二极管D_f。本发明的变换器的电压变比由占空比D和匝数比N两个自由度决定，通过调整耦合电感的匝数比，能够获取更大的电压变比，避免了极限占空比的使用，从而减小了电流纹波。本发明中耦合电感的采用提升了增益空间和功率密度。

技术领域

本发明涉及直流-直流变换技术领域，具体涉及一种带耦合电感的高变比软开关DC-DC降压变换器。

背景技术

Buck电路作为一种基本的DC-DC变换器，广泛地运用在各种领域，如电动汽车、电力、计算机、航空航天等。随着电力电子技术的发展，要求Buck变换器体积小、重量轻、可靠性和功率密度高的指标尤其显著。传统Buck变换器的输出电压变比只由开关管的占空比D决定，因此，要实现高变比降压功能，必须使用极限占空比，从而导致很大的电流纹波。

开关器件都存在开关损耗，开关损耗由开通损耗和关断损耗两部分构成。与关断损耗相比，一般开通损耗占据开关损耗的绝大部分。因此，减小开通损耗对于提高变换器的效率尤其迫切。变换器工作在传统的硬开关条件下，开关损耗会随着开关频率的升高而增加，整体电路的效率会降低。软开关技术是减少开关损耗、提高效率和增强稳定性的最佳方法，同时可以减少散热器的体积，从而减小了变换器电路的体积和重量。近年来，国内外学者提出了很多实现软开关技术的方法。其中，最常见的是增加额外的谐振电路来实现软开关技术。在谐振电路中，通过增加开关管、二极管、电感等器件可以实现零电压开关状态或零电流开关状态。附加的谐振电路在开关管两端产生了高电压、大电流的冲击。选择合适的开关管变得尤为困难。这是因为大功率等级的开关管将会产生更多的功率损耗。

发明内容

本发明提供了一种带耦合电感的高变比软开关DC-DC降压变换器，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带耦合电感的高变比软开关DC-DC降压变换器，包括一对耦合电感L₁和L₂、第一开关电容C_f1、第二开关电容C_f2、钳位电容C_c、输出滤波电容C_o、第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、第四功率开关管S₄、第一体二极管D₁、第二体二极管D₂、第三体二极管D₃、第四体二极管D₄、续流二极管D_f；

第一功率开关管S₁的漏极与直流输入电源V_i的正极相连；第一功率开关管S₁的源极与第一开关电容C_f1的一极相连；第一开关电容C_f1的另一极与耦合电感次级L₂的同名端相连；

耦合电感次级L₂的异名端与第二开关电容C_f2的一极相连；第二开关电容C_f2的另一极与耦合电感初级L₁的同名端相连，耦合电感初级L₁的异名端与输出电压V_o的正极相连；