CN209930136U - 一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路。该电路包括一输入直流电压源Vin、一功率MOS开关管S1、一功率二极管D1、一功率二极管D2、一功率二极管D3、一电容C1、一电容C2、一中间电容CB、一输出电容Co、一电感L1、一电感L2、一负载电阻RL。本实用新型通过把二极管用二极管‑电容单元替换来获得更高的电压增益。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，更具体说是一种把二极管用二极管-电容单元替换来获得更高的电压增益。
背景技术
近年来，升压变换器广泛的应用于各种领域，包括UPS供电系统、电动汽车、分布式光伏发电以及电池储能系统等，这些应用场合都需要变换器具有大电压增益。传统 DC-DC变换器拓扑受主电路寄生参数的影响，电压增益的调节范围有限。因此，研究低成本、高增益、高效率的DC-DC变换器成为当前电动汽车、分布式发电等领域待以解决的关键技术问题之一。
为了提高电压增益以及变换器转换效率，已经提出了很多高增益DC-DC变换器。一种方式是通过增加拓扑结构中变压器的匝数比来提高电压增益。但过高的匝比会影响电路的线性度，以及变压器中的漏感以及寄生电容会引起振荡，显著增大功率器件的电压、电流应力，同时也会增大开关损耗影响变换器整体效率。为此，通常采用带开关电容、开关电感的非隔离型DC-DC电路来实现电路的高电压增益，并且提高变换器效率。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，实现了电路电压增益2倍的提高，此外，本实用新型电路只有一个开关管，控制简单；并且，在相同输出电压情况下，开关管的电压应力比传统升压Cuk电路的低；因此能够使用导通电阻小的开关管，减小导通损耗，从而进一步提升变换器的效率。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，包括一输入直流电压源Vin，所述输入直流电压源Vin的正端连接一电感L1的一端、一输出电容Co的正端和一负载电阻RL的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端和一功率MOS开关管S1的漏极；所述中间电容CB的另一端连接一电容C1的一端、一功率二极管D1的阳极和一电感L2的一端；所述电容C1的另一端连接一功率二极管D2的阴极和一功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阴极连接所述功率MOS开关管S1的源极、所述输入直流电压源Vin的负端和一电容C2的一端；所述电容C2的另一端连接所述功率二极管D1的阴极和所述功率二极管D2的阳极；所述电感L2的另一端连接所述输出电容Co的负端和所述负载电阻RL的另一端。
在本实用新型一实施例中，所述功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3均为快恢复二极管。
在本实用新型一实施例中，所述电容C1、电容C2、中间电容CB均为高频电容。
相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
1．本实用新型组合多个二极管电容单元和原有的升压Cuk电路，实现了电路的高电压增益；
2．本实用新型所提电路只有一个开关管，控制简单；
3．在相同输出电压情况下，本实用新型所提电路的开关管电压应力比传统升压Cuk电路的低；因此能够使用导通电阻小的开关管，减小导通损耗，从而进一步提升变换器的效率。
附图说明
图1是本实用新型一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路。
图2是本实用新型电路工作模态示意图一。
图3是本实用新型电路工作模态示意图二。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行具体说明。
本实用新型提供了一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，包括一输入直流电压源Vin，所述输入直流电压源Vin的正端连接一电感L1的一端、一输出电容Co的正端和一负载电阻RL的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端和一功率MOS开关管S1的漏极；所述中间电容CB的另一端连接一电容C1的一端、一功率二极管D1的阳极和一电感L2的一端；所述电容C1的另一端连接一功率二极管D2的阴极和一功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阴极连接所述功率MOS开关管S1的源极、所述输入直流电压源Vin的负端和一电容C2的一端；所述电容C2的另一端连接所述功率二极管D1的阴极和所述功率二极管D2的阳极；所述电感L2的另一端连接所述输出电容Co的负端和所述负载电阻RL的另一端。
以下为本实用新型的一具体实施例：
本实用新型通过把原有的升压Cuk电路中的二极管用二极管电容单元替换而成，实现了电路电压增益2倍的提高。此外，所提电路只有一个开关管，控制简单。并且，在相同输出电压情况下，开关管的电压应力比传统升压Cuk电路的低。因此能够使用导通电阻小的开关管，减小导通损耗，从而进一步提升变换器的效率。下面结合图1中的具体实例具体说明本实用新型的一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路在CCM模式下的具体工作模态，如图2至图3所示。
参照图2，在功率MOS开关管S1导通时、功率二极管D2导通，功率二极管D1、D3截止。输入电压Vin给电感L1充电；电容CB给电容C1和C2充电，且输入电压Vin和电容CB串联给电感L2充电和负载供电。
参照图3，在功率MOS开关管S1、功率二极管D2截止，功率二极管D1、D3导通时，电容C1与电容C2并联然后和输入电压Vin、电感L1串联给电容CB充电；电容C1与电容C2并联然后和输入电压Vin、电感L2串联给负载供电。
上列为一实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的一个实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
以上是本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本实用新型技术方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，包括一输入直流电压源Vin，其特征在于：所述输入直流电压源Vin的正端连接一电感L1的一端、一输出电容Co的正端和一负载电阻RL的一端；所述电感L1的另一端连接一中间电容CB的一端和一功率MOS开关管S1的漏极；所述中间电容CB的另一端连接一电容C1的一端、一功率二极管D1的阳极和一电感L2的一端；所述电容C1的另一端连接一功率二极管D2的阴极和一功率二极管D3的阳极；所述功率二极管D3的阴极连接所述功率MOS开关管S1的源极、所述输入直流电压源Vin的负端和一电容C2的一端；所述电容C2的另一端连接所述功率二极管D1的阴极和所述功率二极管D2的阳极；所述电感L2的另一端连接所述输出电容Co的负端和所述负载电阻RL的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，其特征在于：所述功率二极管D1、功率二极管D2、功率二极管D3均为快恢复二极管。
3.根据权利要求1所述的一种基于二极管电容网络的高增益升压Cuk电路，其特征在于：所述电容C1、电容C2、中间电容CB均为高频电容。
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