[发明专利]一种自动均压双极性buck-boost DC-DC变换器

说明书

一种自动均压双极性buck‑boost DC‑DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个基本buck‑boost变换器，m个同极性扩展单元，n个反极性电压扩展单元。同极性、反极性扩展单元由一个电感、两个电容及一个二极管所构成，通过调节同极性、反极性扩展单元的个数，即可实现对变换器输入输出增益及开关器件电压应力的调节。该变换器具有控制及驱动电路简单、输入输出电压调节范围宽、开关器件电压应力低等优势，较适合于输出需要正负电源输出且输入电压与输出电压变化范围比较大的应用场合。

技术领域

本发明涉及一种DC-DC变换器，具体涉及一种自动均压双极性buck-boost DC-DC变换器。

背景技术

在输入和输出电压变化均较大的应用场合，输入电压即可能高于输出电压，也可能低于输出电压，此时适用的常见非隔离型升降压DC-DC变换器有Buck-Boost、Cuk、Sepic以及Zeta电路。理论上通过调节占空比D，这些变换器的输入输出增益可以在零至无穷大之间变化，但受元器件及电路寄生参数的影响，这些变换器的升压能力受到了较大的限制。目前提高DC-DC变换器输入输出增益的方案多基于Boost电路而构建，因而这些电路通常在同一时间只能实现与电源同极性或者反极性的电压输出。因此研究即可实现高增益升压、同时也可实现双极性输出的新型双极性宽输入输出升降压DC/DC变换器具有重要意义。

发明内容

为解决现有非隔离型高增益DC-DC变换器不能同时实现产生高增益双极性电压的问题。本发明基本buck-boost电路提出一种自动均压双极性buck-boost DC-DC变换器，该变换器由基本buck-boost变换器和若干个增益扩展单元组成。通过调节增益扩展单元的个数即可实现对变换器输入输出增益以及开关器件电压应力的调节。该变换器具有控制及驱动电路简单、输入输出电压调节范围宽、开关器件电压应力低等优势；较适合于输出需要正负电源输出且输入电压与输出电压变化范围比较大的应用场合。

本发明采取的技术方案为：

一种自动均压双极性buck-boost DC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个基本buck-boost变换器，m个同极性扩展单元，n个反极性电压扩展单元；其中：

基本buck-boost变换器包含一个电感L₁，一个电容C₁，一个功率开关S₁，一个二极管D₁；其连接形式如下：功率开关S₁的漏极接直流输入源的正极，功率开关S₁的源极分别连接电感L₁一端、以及二极管D₁的阴极，二极管D₁的阳极与电容C₁的一端相连，电容C₁的另一端分别与电感L₁的另一端、直流输入源的负极相连。

第1个同极性扩展单元包含电感L_P1，二极管D_P1，两个电容C_P11、C_P12；其中，电容C_P11的另一端分别与电感L_P1的一端、二极管D_P1的阴极相连，二极管D_P1的阳极与电容C_P12的一端相连，电容C_P12的另一端与电感L_P1的另一端相连；