CN109274270A - 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器 - Google Patents

一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN109274270A
CN109274270A CN201811392515.5A CN201811392515A CN109274270A CN 109274270 A CN109274270 A CN 109274270A CN 201811392515 A CN201811392515 A CN 201811392515A CN 109274270 A CN109274270 A CN 109274270A
Authority
CN
China
Prior art keywords
capacitor
converter
expanding element
inductance
diode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811392515.5A
Other languages
English (en)
Inventor
邾玢鑫
张永洁
黄煜
杨楠
黄悦华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN201811392515.5A priority Critical patent/CN109274270A/zh
Publication of CN109274270A publication Critical patent/CN109274270A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提出一种新型可扩展Sepic DC‑DC变换器。所提变换器由基本Speic变换器和若干个所提扩展单元组成。所提扩展单元由一个电感、两个电容及一个二极管所构成，通过调节所提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。所提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，较适合于输入电压变化范围较大的应用场合。

Description

一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器
技术领域
本发明涉及一种升降压DC/DC变换器，具体是一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器。
背景技术
常见非隔离型升降压DC-DC变换器有Buck-Boost、Cuk、Sepic以及Zeta电路。这些变换器的输入输出电压关系既可以大于1(升压)，也可以小于1(降压)，在较多工业应用中得到了广泛应用。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，目前虽然有较多方案提出了多种具备高增益升压能力的DC/DC变换器，但这些方案多基于Boost电路而构建，因而只能实现升压，不能实现降压，在输入电压变化较大的应用场合中难以适应。因此研究即可实现高增益升压，也可实现降压的新型升降压DC-DC变换器具有重要意义。
发明内容
为解决现有非隔离型升降压DC-DC变换器中所存在的器件电压电流应力高、输入输出增益低等问题，本发明基于基本Sepic电路提出一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器。
本发明采取的技术方案为：
一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Speic变换器，n个扩展单元。其中：
基本Speic变换器包含两个电感L1、L2，两个电容C1、C2，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，右端连接功率开关S1的漏极以及电容C1的左端，电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的上端相连，功率开关S1的源极、电感L2的下端以及电容C2的下端与输入电源的负极相连。
n个扩展单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2。其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阳极相连，二极管Di1的阴极与电容Ci2的上端相连。
各个扩展单元之间的连接形式如下(1<i≤n)：第i-1个扩展单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阳极相连的交点与第i个扩展单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个扩展单元中二极管D(i-1)1的阴极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个扩展单元中电感Li1的下端相连，第i-1个扩展单元中电容C(i-1)2的下端与第i个扩展单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连。
第1个扩展单元与基本Speic变换器之间的连接关系如下：基本Speic变换器中电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连的交点与第1个扩展单元中电容C11的左端相连，基本Speic变换器中二极管D1的阴极与电容C2的上端相连的交点与第1个扩展单元中电感L11的下端相连。
负载RL的两端与第n个扩展单元中电容Cn2的两端相连。
所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。
本发明一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器，技术效果如下：
1、输入输出增益高且可调，开关器件电压应力低。其中(电感L1的电流连续导通时)：
输出电压与输入电压的比值为：
开关管电压应力为：
其中D为占空比，uin为输入电压，uo为输出电压，us为功率开关电压应力，n为扩展单元数量。
2、仅含有1个功率开关，控制策略及驱动电路简单。
附图说明
图1是本发明电路原理图。
图2是本发明扩展单元数为1时的电路拓扑图。
图3是基本Sepic变换器的电路拓扑图。
图4是本发明扩展单元数为1时的输入输出增益与传统Sepic变换器的输入输出增益对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图2所示：
一种含有可扩展单元的Sepic DC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Speic变换器，一个扩展单元。其中：
基本Speic变换器包含两个电感L1、L2，两个电容C1、C2，一个功率开关S1，一个二极管D1。其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，右端连接功率开关S1的漏极以及电容C1的左端，电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的上端相连，功率开关S1的源极、电感L2的下端以及电容C2的下端与输入电源的负极相连。
扩展单元含有：一个电感L11，一个二极管D11，两个电容C11、C12。其中电容C11的右端与电感L11的上端以及二极管D11的阳极相连，二极管D11的阴极与电容C12的上端相连，电容C12的下端与输入电源的负极相连
扩展单元与基本Speic变换器之间的连接关系如下：基本Speic变换器中电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连的交点与扩展单元中电容C11的左端相连，基本Speic变换器中二极管D1的阴极与电容C2的上端相连的交点与扩展单元中电感L11的下端相连。
负载RL的两端与扩展单元中电容C12的两端相连。
所述功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。
在电感L1的电流连续导通时，根据功率开关状态的不同，可以将电路分为2种工作状态：
(1)功率开关S1导通，二极管D1、D11均关断，此时电感L1、L2、L11、电容C11充电，电容C1、C2、C12放电；电感L1、L2、L11端电压如下式所示：
(2)功率开关S1关断，二极管D1、D11均导通，此时电感L1、L2、L11、电容C11放电，电容C1、C2、C12充电；电感L1、L2、L11端电压如下式所示：
本发明的上述实施实例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案,所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (2)

1.一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器，其特征在于：该变换器包含一个直流输入源，一个负载RL，一个基本Speic变换器，n个扩展单元；其中：
基本Speic变换器包含两个电感L1、L2，两个电容C1、C2，一个功率开关S1，一个二极管D1；其连接形式如下：电感L1的左端接输入电源的正极，右端连接功率开关S1的漏极以及电容C1的左端，电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连，二极管D1的阴极与电容C2的上端相连，功率开关S1的源极、电感L2的下端以及电容C2的下端与输入电源的负极相连；
n个扩展单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感Li1，一个二极管Di1，两个电容Ci1、Ci2；其中电容Ci1的右端与电感Li1的上端以及二极管Di1的阳极相连，二极管Di1的阴极与电容Ci2的上端相连；
各个扩展单元之间的连接形式如下,1<i≤n：第i-1个扩展单元中电容C(i-1)1的右端、电感L(i-1)1的上端以及二极管D(i-1)1的阳极相连的交点与第i个扩展单元中电容Ci1的左端相连，第i-1个扩展单元中二极管D(i-1)1的阴极与电容C(i-1)2的上端相连的交点与第i个扩展单元中电感Li1的下端相连，第i-1个扩展单元中电容C(i-1)2的下端与第i个扩展单元中电容Ci2的下端以及输入电源的负极相连；
第1个扩展单元与基本Speic变换器之间的连接关系如下：基本Speic变换器中电容C1的右端与电感L2的上端以及二极管D1的阳极相连的交点与第1个扩展单元中电容C11的左端相连，基本Speic变换器中二极管D1的阴极与电容C2的上端相连的交点与第1个扩展单元中电感L11的下端相连；
负载RL的两端与第n个扩展单元中电容Cn2的两端相连。
2.根据权利要求1所述一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器，其特征在于：功率开关S1的栅极接其控制器，其占空比可以在0至1之间变化。
CN201811392515.5A 2018-11-21 2018-11-21 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器 Pending CN109274270A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811392515.5A CN109274270A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811392515.5A CN109274270A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109274270A true CN109274270A (zh) 2019-01-25

Family

ID=65189702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811392515.5A Pending CN109274270A (zh) 2018-11-21 2018-11-21 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109274270A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109951072A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 哈尔滨工业大学 基于Sepic电路的新型软开关高升压比变换器及其工作方法
CN110011543A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 哈尔滨工业大学 基于改进sepic电路的高升压比dc/dc变换器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106655774A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 三峡大学 一种多输入高增益dc/dc变换器
CN106787723A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 三峡大学 一种多输入高升压dc/dc变换器
CN209170228U (zh) * 2018-11-21 2019-07-26 三峡大学 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106655774A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 三峡大学 一种多输入高增益dc/dc变换器
CN106787723A (zh) * 2016-12-29 2017-05-31 三峡大学 一种多输入高升压dc/dc变换器
CN209170228U (zh) * 2018-11-21 2019-07-26 三峡大学 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMAD REZA BANAEI等: "Analysis and Implementation of a New SEPIC-Based Single-Switch BucK–Boost DC–DC Converter With Continuous Input Current", 《IEEE》, pages 10317 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109951072A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 哈尔滨工业大学 基于Sepic电路的新型软开关高升压比变换器及其工作方法
CN110011543A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 哈尔滨工业大学 基于改进sepic电路的高升压比dc/dc变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI492510B (zh) High Efficiency Buck - Boost Converter and Its Control
CN111446854B (zh) 一种可扩展Zeta DC-DC变换器
CN111431399B (zh) 一种可扩展Cuk DC-DC变换器
CN101640478B (zh) 直流变换器
CN106208698B (zh) 设有软开关的四开关Buck-Boost变换器电路及其控制方法
CN111464024B (zh) 一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器
TW202007064A (zh) 雙向ｄｃ－ｄｃ轉換器
CN112701923B (zh) 一种高增益Zeta DC-DC变换器
CN112713766B (zh) 一种高增益Cuk DC-DC变换器
CN112737330B (zh) 一种高增益Buck-Boost DC-DC变换器
CN111464023B (zh) 一种高增益升压和降压Sepic DC-DC变换器
CN111245236B (zh) 一种降压式直流-直流转换器拓扑结构
CN109309448B (zh) 一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器
CN115940641A (zh) 一种升压变换器
CN209170226U (zh) 一种新型可扩展Zeta DC-DC变换器
CN109274270A (zh) 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器
CN109274267A (zh) 一种新型可扩展Zeta DC-DC变换器
CN209170228U (zh) 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器
CN109510464A (zh) 一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器
CN209170220U (zh) 一种基于新型电压增益单元的单开关高增益Boost变换器
CN113890340B (zh) 一种单输入高可靠性电容电流一致型buck-boost DC-DC变换器
CN209184482U (zh) 一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器
CN113965085B (zh) 一种单输入高可靠性电容电流一致型Cuk DC-DC变换器
CN209184488U (zh) 一种具备高增益升压能力的Buck-Boost DC-DC变换器
CN113890339B (zh) 一种多输入高可靠性电容电流一致型Buck-boost DC-DC变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination