CN205160374U - 一种低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器，包括一个耦合电感，一个续流二极管，两个耗能电阻，一个箝位二极管，一个箝位电容，一个开关管，一个输出二极管，一个输出电容，一个负载。本实用新型利用耦合电感提高了变换器的电压增益，减轻开关管上的电流应力，利用由一个耗能电阻、一个箝位二极管和一个箝位电容组成的RCD缓冲电路减轻了开关管上的电压应力，降低了开关管上的损耗。解决了传统Boost电路中高成本，低效率，低电压增益的问题。

Description

一种低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器

技术领域

本实用新型涉及一种新型的耦合电感高增益升压变换器。

背景技术

积极促进太阳能、燃料电池等绿色能源的开发利用以替代部分传统化石能源，对于优化我国能源结构，实现经济、环境的可持续发展具有重大的战略意义。光伏、燃料电池等新能源存在输出电压较低且电压跌落明显的特点。因此，其输出低压需要经升压变换器进行转换。

常规的升压变换器输出电压增益较小，因此，近年来，基于耦合电感的升压变换器得到了广泛的研究。基于耦合电感的升压变换器利用耦合电感的变压器效应提高了变换器的电压增益，减少开关管的使用数量，简化了对整个电路的控制。由于减少了器件的使用，所以整个变换器的体积也减小，便于电路的集成化。但是，由于耦合电感存在漏感，这使得开关管上存在较大的电压电流应力，严重影响开关管的安全使用。

发明内容

本实用新型提供一种结构简单，控制方便的低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器。

一种低电压电流应力的耦合电感耦合电感高增益升压变换器，包括boost升压电路单元，倍压电路单元，抑制电路单元，RCD缓冲电路单元和输出电路单元，

变换器中的boost升压电路单元由一个电源，耦合电感的原边和开关管构成，其中:

耦合电感原边的第一端与电源(U_(in))的正极及电阻(R₁)的第一端相连，耦合电感原边的第二端与二极管(D₁)的阳极、耦合电感副边的第一端、电阻(R₂)的第一端、二极管(D₂)的阳极及开关管(S)的集电极相连，开关管(S)的发射集与电源(U_(in))的负极及电容(C₁)的第二端相连；

变换器中的倍压电路单元为耦合电感的副边，其中：耦合电感副边的第二端与输出二极管(D₀)的阳极相连；

变换器中的抑制电路单元由电阻(R₁)和二极管(D₁)构成，其中：

电阻(R₁)的第二端与二极管(D₁)的阴极相连；

变换器中的RCD缓冲电路单元由电阻(R₂)、二极管(D₂)及电容(C₁)构成，其中：

电阻(R₂)的第二端与二极管(D₂)的阴极及电容(C₁)的第一端相连，电容(C₁)的第二端与开关管(S)的发射集及电源(U_(in))的负极相连；

变换器中的输出电路单元由输出二极管(D₀)、输出电容(C₀)构成，其中：

输出二极管(D₀)的阳极与耦合电感副边的第二端相连，输出二极管(D₀)的阴极与输出电容(C₀)的第一端相连，输出电容(C₀)的第二端与电源(U_(in))的负极相连；

所述的变换器中耦合电感的原边减轻了开关管上的电流应力；

所述的变换器中RCD缓冲电路单元减轻了开关管上的电压应力；

本实用新型变换器工作时，利用耦合电感的变压器效应实现了变换器的高增益，同时又通过添加抑制电路单元和RCD缓冲电路单元，减小了开关管上的电压和电流应力，并且保证电路中电流连续。

本实用新型实用的开关器件较少，电路结构简单，容易控制，电路中没有过多的能量损耗元件，提高了变换器的效率，且换流过程中，开关管不会出现尖峰电压，也不会承受尖峰电流的冲击。使用耦合电感提高变换器的电压增益，减小了变换器的体积，便于集成化。

附图说明

图1是本实用新型低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器的电路图；

图2是图1中变换器的第一种工作方式的电路图；

图3是图1中变换器的第二种工作方式的电路图；

图4是图1中变换器的第三种工作方式的电路图；

具体实施方式

参见图1，本实用新型低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器，包括boost升压电路单元，倍压电路单元，抑制电路单元，RCD缓冲电路单元和输出电路单元。

变换器中的boost升压电路单元中，耦合电感原边的第一端与电源(U_(in))的正极及电阻(R₁)的第一端相连，耦合电感原边的第二端与二极管(D₁)的阳极、耦合电感副边的第一端、电阻(R₂)的第一端、二极管(D₂)的阳极及开关管(S)的集电极相连，开关管(S)的发射集与电源(U_(in))的负极及电容(C₁)的第二端相连；

变换器中的倍压电路单元中，耦合电感副边的第二端与输出二极管(D₀)的阳极相连；

变换器中的抑制电路单元中，电阻(R₁)的第二端与二极管(D₁)的阴极相连；

变换器中的RCD缓冲电路单元中，电阻(R₂)的第二端与二极管(D₂)的阴极及电容(C₁)的第一端相连，电容(C₁)的第二端与开关管(S)的发射集及电源(U_(in))的负极相连；

变换器中的输出电路单元中，输出二极管(D₀)的阳极与耦合电感副边的第二端相连，输出二极管(D₀)的阴极与输出电容(C₀)的第一端相连，输出电容(C₀)的第二端与电源(U_(in))的负极相连；

输出电容(C₀)的电压为U_out，能量最终传递给负载R₀。

低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器在一个开关周期内有三种工作过程，如图2～图4所示，即开关管S开通的过程；开关管S关断的过程；开关管S再次开通的过程。

开关管S开通的过程：

开关管S导通，电源(U_(in))、耦合电感的原边和开关管S构成回路，原边充电，副边储能。

开关管S关断的过程：

开关管S关断的瞬间，电源(U_(in))的电压通过二极管(D₂)和电容(C₁)为开关管分压；开关管S关断后，电源(U_(in))、耦合电感的原边、耦合电感的副边、输出二极管(D₀)、输出电容(C₀)和负载电阻R₀构成一个回路，耦合电感的副边释放能量给负载；耦合电感的原边、电阻(R₁)及二极管(D₁)构成另外一个回路，耦合电感的原边通过该回路释放能量，为下一次储能做准备。

开关管S再次开通的过程：

开关管S再次开通，电容(C₁)、电阻(R₂)和开关管S构成回路，释放电容(C₁)的能量。

本发明解决了传统Boost电路的增益限制问题。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变，修饰，替代，组合，简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种低电压电流应力的耦合电感高增益升压变换器，包括boost升压电路单元，倍压电路单元，抑制电路单元，RCD缓冲电路单元和输出电路单元，其特征在于，

所述的boost升压电路单元由一个电源，耦合电感的原边和开关管构成，其中:耦合电感原边的第一端与电源(U_(in))的正极及电阻(R₁)的第一端相连，耦合电感原边的第二端与二极管(D₁)的阳极、耦合电感副边的第一端、电阻(R₂)的第一端、二极管(D₂)的阳极及开关管(S)的集电极相连，开关管(S)的发射集与电源(U_(in))的负极及电容(C₁)的第二端相连；

所述的倍压电路单元为耦合电感的副边，其中：耦合电感副边的第二端与输出二极管(D₀)的阳极相连；

所述的抑制电路单元由电阻(R₁)和二极管(D₁)构成，其中：电阻(R₁)的第二端与二极管(D₁)的阴极相连；

所述的RCD缓冲电路单元由电阻(R₂)、二极管(D₂)及电容(C₁)构成，其中：电阻(R₂)的第二端与二极管(D₂)的阴极及电容(C₁)的第一端相连，电容(C₁)的第二端与开关管(S)的发射集及电源(U_(in))的负极相连；

所述的输出电路单元由输出二极管(D₀)、输出电容(C₀)构成，其中：输出二极管(D₀)的阳极与耦合电感副边的第二端相连，输出二极管(D₀)的阴极与输出电容(C₀)的第一端相连，输出电容(C₀)的第二端与电源(U_(in))的负极相连。