[发明专利]一种含耦合电感的交错高降压比变换器

说明书

本发明属于变流器技术领域，涉及一种含耦合电感的交错高降压比变换器。包括两个开关(S₁、S₂)，两个主二极管(D₅、D₆)，四个辅助二极管(D₁、D₂、D₃、D₄)，两对耦合电感(n₁₁、n₁₂和n₂₁、n₂₂)和五个电容(C₁、C₂、C₃、C₄、C_o)；该变换器通过选择合适的耦合电感匝数比，可以在延长工作占空比的同时实现较低的转换比，并采用交错技术和元件重排技术来减小功率器件电压应力；此外，与传统的Buck电路相比，该变换器具有更高的效率。本方面解决传统Buck电路降压比小、功率器件电压应力大的问题。

技术领域

本发明属于变流器技术领域，涉及一种含耦合电感的交错高降压 比变换器。

背景技术

DC-DC变换器广泛应用于现代电力电子应用，包括电动汽车、 电压调节器模块、电池变流器等领域。由于其广泛的应用，提高这些 变换器的效率和性能显得非常需要。隔离变换器拓扑由于变压器的存 在，其重量、成本和损耗等等都会增加。因此，Boost和Buck变换 器这种非隔离拓扑结构广泛应用于升降压场合。传统Buck变换器由 于结构简单、成本低、技术成熟等因素，是非隔离降压DC-DC拓扑 结构中最受欢迎的一种。然而，传统的DC-DC降压变换器在高降压 应用中存在一些主要缺陷，如：高降压应用场合时极低的占空比迫使研究人员设计输出滤波器，高功率损耗，这会大大降低变换器的效率。 许多的研究学者将目光投向非隔离高升降压比的DC-DC变换器。最 开始的时候，两级变流器是实现高降压比的重要途经，通过两个降压 变换器级联将电压水平从高压降到中压，再从中压降到低压，但是这 样的电路拓扑过于复杂，元件数量多且成本高，效率也在级联后变得 较低。将耦合电感器引入的Buck变换器中，通过增加其耦合电感的 绕组匝数来实现更高的降压电压转换比，虽然获得高降压比，但也存 在诸多缺点，比如输入电流纹波大，耦合电感初级绕组侧开关的电流 应力大，泄露电感大，从而在开关上产生高的电压尖峰。为了获得更 高的降压比，延长占空比，引入了带抽头电感的Buck变换器，与耦 合电感类似，这种变换器可以获得更高的降压比，但是两个绕组之间 的漏感会在开关上引起严重的电压尖峰，从而降低变换器的效率，而 电流纹波大的问题依然存在。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足之处提供一种含耦合电感的交错 高降压比变换器，该变换器通过选择合适的耦合电感匝数比，可以在 延长工作占空比的同时实现较低的转换比，并采用交错技术和元件重 排技术来减小功率器件电压应力；解决了传统Buck电路降压比小、 功率器件电压应力大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含耦合电感的交错高降压比变换器，包括两个开关(即第一 开关S₁和第二开关S₂)，两个主二极管(即第一主二极管D₅和第二 主二极管D₆)，四个辅助二极管(即第一辅助二极管D₁、第二辅助二 极管D₂、第三辅助二极管D₃、和第四辅助二极管D₄)，两对耦合电感(即第一耦合电感n₁₁、n₁₂和第二耦合电感n₂₁、n₂₂)和五个电 容(第一电容C₁、第二电容C₂、第三电容C₃、第四电容C₄、和第五 电容C_o)；

所述第五电容C_o为输出电容器，连接直流母线正负节点；