CN210745017U - 一种新型宽增益二次型降压变换器 - Google Patents

一种新型宽增益二次型降压变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN210745017U
CN210745017U CN201922062674.5U CN201922062674U CN210745017U CN 210745017 U CN210745017 U CN 210745017U CN 201922062674 U CN201922062674 U CN 201922062674U CN 210745017 U CN210745017 U CN 210745017U
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
power
switch tube
storage capacitor
inductor
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.)
Active
Application number
CN201922062674.5U
Other languages
English (en)
Inventor
郑昌陆
张能
郑益飞
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.)
Shanghai Sh Driver Electric Co ltd
Original Assignee
Shanghai Sh Driver Electric Co ltd
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 Shanghai Sh Driver Electric Co ltd filed Critical Shanghai Sh Driver Electric Co ltd
Priority to CN201922062674.5U priority Critical patent/CN210745017U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN210745017U publication Critical patent/CN210745017U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本实用新型涉及电力电子变换器和电能变换技术领域，尤其涉及一种新型宽增益二次型降压变换器，包括一个功率开关管，三个功率电感，两个中间储能电容，一个输出电容，七个二极管；利用电感‑二极管和电感‑二极管网络的内在特性，功率开关管开通时，三个功率电感串联并储存能量，两个中间储能电容并联并同时对外释放能量，功率开关管关断时，三个功率电感独立释放能量至两个中间储能电容和负载，实现降压变换器电压增益的拓展。本实用新型的优点是：本实用新型所述的变换器的增益可以在0.003‑0.669范围内变化，即输出电压最低可以达到输入电压的0.003倍，大幅拓展了传统降压变换器的增益范围；无需额外的功率开关管，结构简单，控制方便。

Description

一种新型宽增益二次型降压变换器
技术领域
本实用新型涉及电力电子变换器和电能变换技术领域，尤其涉及一种新型宽增益二次型降压变换器。
背景技术
传统的降压变换器电压增益变化范围较小，通常输出电压只能为输入电压的0.1-0.9倍，很多时候已经无法满足实际应用需要。
发明内容
本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种新型宽增益二次型降压变换器，利用电感-二极管和电感-二极管网络的内在特性，通过功率开关管的通断状态的切换实现降压变换器增益的拓展。
本实用新型目的实现由以下技术方案完成：
一种新型宽增益二次型降压变换器，其特征在于：包括输入电源Vg、功率开关管S、第一功率电感L1、第二功率电感L2、第三功率电感L3、第一中间储能电容C1、第二中间储能电容C2、输出电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、负载R；
其中，所述输入电源Vg的正极分别与所述第一二极管D1的阴极、所述第一功率电感L1的一端连接；
所述第一功率电感L1的另一端分别与所述第一中间储能电容C1的一端、所述第四二极管D4的阴极、所述功率开关管S的漏极连接；
所述第一中间储能电容C1的另一端分别与所述第二二极管D2的阴极、所述第三二极管D3的阳极连接；
所述第三二极管D3的阴极分别与所述第四二极管D4的阳极、所述第二中间储能电容C2的一端连接；
所述第二二极管D2的阳极分别与所述第一二极管D1的阳极、所述第二中间储能电容C2的另一端、所述第五二极管D5的阴极连接；
所述功率开关管S的源极分别与所述第二功率电感L2的一端、所述第六二极管D6的阴极连接；
所述第二功率电感L2的另一端分别与所述第七二极管D7的阴极、所述输出电容C3的一端、所述负载R的一端连接；
所述第六二极管D6的阳极分别与所述负载R的另一端、所述输出电容C3的另一端、所述第三功率电感L3的一端连接；
所述第三功率电感L3的另一端、所述第七二极管D7的阳极、所述第五二极管D5的阳极与输入电源Vg的负极连接。
所述功率开关管S开通时，所述输入电源Vg给所述第一功率电感L1、所述第二功率电感L2、所述第三功率电感L3充电，所述第一中间储能电容C1和所述第二中间储能电容C2并联给所述第二功率电感L2和所述第三功率电感L3充电。
所述功率开关管S关断时，所述第一功率电感L1经所述第一二极管D1和所述第三二极管D3向串联的所述第一中间储能电容C1和所述第二中间储能电容C2释放能量，所述第二功率电感L2经所述第六二极管D6向所述负载R提供能量，所述第三功率电感L3经所述第七二极管D7向所述负载R提供能量。
本实用新型的优点是：变换器的增益可以在0.003-0.669范围内变化，即输出电压最低可以达到输入电压的0.003倍，大幅拓展了传统降压变换器的增益范围；无需额外的功率开关管，结构简单，控制方便；利用电感-二极管和电感-二极管网络的内在特性，功率开关管开通时，三个功率电感串联并储存能量，两个中间储能电容并联并同时对外释放能量，功率开关管关断时，三个功率电感独立释放能量至中间储能电容和负载，实现降压变换器电压增益的拓展。
附图说明
图1为本实用新型的实施例的电路图；
图2为图1所示电路图在一个开关周期内的工作模态一的电路图；
图3为图1所示电路图在一个开关周期内的工作模态二的电路图；
图2-3中，实线表示变换器中有电流流过的部分，虚线表示变换器中没有电流流过的部分，图2中的点划线和箭头方向代表在工作模态一时电路中电流流过的方向，图3中的点线和箭头方向代表在工作模态二时电路中电流流过的方向。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
实施例：本实施例中的新型宽增益二次型降压变换器利用电感-二极管和电感-二极管网络的内在特性，实现降压变换器电压增益的拓展。
如图1所示，本实施例中的新型宽增益二次型降压变换器包括输入电源Vg，功率开关管S，第一功率电感L1，第二功率电感L2，第三功率电感L3，第一中间储能电容C1，第二中间储能电容C2，输出电容C3，第一二极管D1，第二二极管D2，第三二极管D3，第四二极管D4，第五二极管D5，第六二极管D6，第七二极管D7，负载R。
其中，输入电源Vg的正极分别与第一二极管D1的阴极、第一功率电感L1的一端连接；
第一功率电感L1的另一端分别与第一中间储能电容C1的一端、第四二极管D4的阴极、功率开关管S的漏极连接；
第一中间储能电容C1的另一端分别与第二二极管D2的阴极、第三二极管D3的阳极连接；
第三二极管D3的阴极分别与第四二极管D4的阳极、第二中间储能电容C2的一端连接；
第二二极管D2的阳极分别与第一二极管D1的阳极、第二中间储能电容C2的另一端、第五二极管D5的阴极连接；
功率开关管S的源极分别与第二功率电感L2的一端、第六二极管D6的阴极连接；
第二功率电感L2的另一端分别与第七二极管D7的阴极、输出电容C3的一端、负载R的一端连接；
所述第六二极管D6的阳极分别与负载R的另一端、输出电容C3的另一端、第三功率电感L3的一端连接；
第三功率电感L3的另一端、第七二极管D7的阳极、第五二极管D5的阳极与输入电源Vg的负极连接。
如图2和图3所示，本实施例中的新型宽增益二次型降压变换器在一个周期内主要有2个工作模态，分别描述如下：
工作模态一：
如图2所示，功率开关管S开通，第二二极管D2、第四二极管D4、第五二极管D5导通，第一二极管D1、第三二极管D3、第六二极管D6、第七二极管D7截止。输入电源Vg给第一功率电感L1、第二功率电感L2、第三功率电感L3充电，第一中间储能电容C1和第二中间储能电容C2并联给第二功率电感L2和第三功率电感L3充电，因此三个功率电感在工作模态1均储能，两个中间储能电容在工作模态1均释放能量。
在此工作模态下，相关电气参数关系式可描述为：
Figure DEST_PATH_540430DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure DEST_PATH_907957DEST_PATH_IMAGE002
（2）
Figure DEST_PATH_149583DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure DEST_PATH_424706DEST_PATH_IMAGE004
（4）
其中，
Figure DEST_PATH_255128DEST_PATH_IMAGE005
表示输入电源电压，VC1表示第一中间储能电容C1两端的稳态电压，VC2表示第二中间储能电容C2两端的稳态电压，VO表示稳态输出电压，VL1表示第一功率电感L1在工作模态1两端承受的电压，VL2表示第二功率电感L2在工作模态一两端承受的电压，
Figure DEST_PATH_590294DEST_PATH_IMAGE006
表示第三功率电感L3在工作模态一两端承受的电压。
工作模态二：
如图3所示，功率开关管S关断，第一二极管D1、第三二极管D3、第六二极管D6、第七二极管D7导通，第二二极管D2、第四二极管D4、第五二极管D5截止。第一功率电感L1经第一二极管D1和第三二极管D3向串联的第一中间储能电容C1和第二中间储能电容C2释放能量，第二功率电感L2经第六二极管D6向负载R提供能量，第三功率电感L3经第七二极管D7向负载R提供能量，因此三个功率电感在工作模态二均释放能量，两个中间储能电容在工作模态2均储能。
在此工作模态下，相关电气参数关系式可描述为：
Figure DEST_PATH_319216DEST_PATH_IMAGE007
（5）
Figure DEST_PATH_335714DEST_PATH_IMAGE008
（6）
Figure DEST_PATH_833691DEST_PATH_IMAGE009
（7）
Figure DEST_PATH_605338DEST_PATH_IMAGE003
（8）
其中，
Figure DEST_PATH_235603DEST_PATH_IMAGE010
表示第一功率电感L1在工作模态二两端承受的电压，
Figure DEST_PATH_118108DEST_PATH_IMAGE011
表示第二功率电感L2在工作模态二两端承受的电压，
Figure DEST_PATH_470592DEST_PATH_IMAGE012
表示第三功率电感L3在工作模态二两端承受的电压。
对本实施例中的新型宽增益二次型降压变换器稳定工作时电压增益分析：
若设定功率开关管S工作的开关周期为Ts，占空比为D，即工作模态一持续时间为DTS，工作模态2持续时间为
Figure DEST_PATH_350824DEST_PATH_IMAGE013
Ts。
根据功率电感固有的伏秒平衡特性，可得：
Figure DEST_PATH_788758DEST_PATH_IMAGE014
（9）
Figure DEST_PATH_209375DEST_PATH_IMAGE015
（10）
Figure DEST_PATH_681945DEST_PATH_IMAGE016
（11）
联立式（1）-式（11）可得：
Figure DEST_PATH_982345DEST_PATH_IMAGE017
（12）
由此可以看出，本实施例中的新型宽增益二次型降压变换器的电压增益
Figure DEST_PATH_907576DEST_PATH_IMAGE018
为：
Figure DEST_PATH_131884DEST_PATH_IMAGE019
（13）
传统降压变换器的电压增益表达式为：
Figure DEST_PATH_131064DEST_PATH_IMAGE020
（14）
由式（13）和式（14）可以得出，当占空比
Figure DEST_PATH_415414DEST_PATH_IMAGE021
在0.1-0.9范围内变化时，传统降压变换器的增益只能在0.1-0.9范围内变化，即输出电压最低只能达到输入电压的0.1倍，而本实用新型所述的变换器的增益可以在0.003-0.669范围内变化，即输出电压最低可以达到输入电压的0.003倍，大幅拓展了传统降压变换器的增益范围。
虽然以上实施例已经参照附图对本实用新型目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本实用新型作出各种改进和变换故在此不一一赘述。

Claims (3)

1.一种新型宽增益二次型降压变换器，其特征在于：包括输入电源Vg、功率开关管S、第一功率电感L1、第二功率电感L2、第三功率电感L3、第一中间储能电容C1、第二中间储能电容C2、输出电容C3、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、负载R；
其中，所述输入电源Vg的正极分别与所述第一二极管D1的阴极、所述第一功率电感L1的一端连接；
所述第一功率电感L1的另一端分别与所述第一中间储能电容C1的一端、所述第四二极管D4的阴极、所述功率开关管S的漏极连接；
所述第一中间储能电容C1的另一端分别与所述第二二极管D2的阴极、所述第三二极管D3的阳极连接；
所述第三二极管D3的阴极分别与所述第四二极管D4的阳极、所述第二中间储能电容C2的一端连接；
所述第二二极管D2的阳极分别与所述第一二极管D1的阳极、所述第二中间储能电容C2的另一端、所述第五二极管D5的阴极连接；
所述功率开关管S的源极分别与所述第二功率电感L2的一端、所述第六二极管D6的阴极连接；
所述第二功率电感L2的另一端分别与所述第七二极管D7的阴极、所述输出电容C3的一端、所述负载R的一端连接；
所述第六二极管D6的阳极分别与所述负载R的另一端、所述输出电容C3的另一端、所述第三功率电感L3的一端连接；
所述第三功率电感L3的另一端、所述第七二极管D7的阳极、所述第五二极管D5的阳极与输入电源Vg的负极连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型宽增益二次型降压变换器，其特征在于：所述功率开关管S开通时，所述输入电源Vg给所述第一功率电感L1、所述第二功率电感L2、所述第三功率电感L3充电，所述第一中间储能电容C1和所述第二中间储能电容C2并联给所述第二功率电感L2和所述第三功率电感L3充电。
3.根据权利要求1所述的一种新型宽增益二次型降压变换器，其特征在于：所述功率开关管S关断时，所述第一功率电感L1经所述第一二极管D1和所述第三二极管D3向串联的所述第一中间储能电容C1和所述第二中间储能电容C2释放能量，所述第二功率电感L2经所述第六二极管D6向所述负载R提供能量，所述第三功率电感L3经所述第七二极管D7向所述负载R提供能量。
CN201922062674.5U 2019-11-26 2019-11-26 一种新型宽增益二次型降压变换器 Active CN210745017U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201922062674.5U CN210745017U (zh) 2019-11-26 2019-11-26 一种新型宽增益二次型降压变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201922062674.5U CN210745017U (zh) 2019-11-26 2019-11-26 一种新型宽增益二次型降压变换器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN210745017U true CN210745017U (zh) 2020-06-12

Family

ID=70980919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201922062674.5U Active CN210745017U (zh) 2019-11-26 2019-11-26 一种新型宽增益二次型降压变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN210745017U (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110880868A (zh) * 2019-11-26 2020-03-13 上海申传电气股份有限公司 一种新型宽增益二次型降压变换器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110880868A (zh) * 2019-11-26 2020-03-13 上海申传电气股份有限公司 一种新型宽增益二次型降压变换器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN209948956U (zh) 降压电路及电子设备
CN109309448A (zh) 一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器
CN112737330B (zh) 一种高增益Buck-Boost DC-DC变换器
CN112701923A (zh) 一种新型的高增益Zeta DC-DC变换器
CN114629349A (zh) 基于开关电感的改进型高频高升压比sepic变换器
CN110880868A (zh) 一种新型宽增益二次型降压变换器
CN210745017U (zh) 一种新型宽增益二次型降压变换器
Khan et al. A single inductor, single switch high gain DC-DC Boost converter
CN110829837A (zh) 一种低电压应力ZVS高增益Boost变换器
CN109274270A (zh) 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器
CN207664872U (zh) 一种新颖的宽范围输入功率变换电路
CN103490615B (zh) 一种宽增益zeta变换器
CN103490635B (zh) 一种改进型h桥升降压直流变换器及其控制方法
CN109639132B (zh) 一种谐振开关电容变换器
Durán et al. A Zeta-buck-boost converter combination for single-input multiple-output applications
CN110677040A (zh) 一种三次型降压变换器
CN103490621B (zh) 一种宽增益buck-boost变换器
CN203590024U (zh) 一种宽增益buck-boost变换器
CN210629354U (zh) 一种三次型降压变换器
CN114285279A (zh) 一种高增益升压变换器
CN209170228U (zh) 一种新型可扩展Sepic DC-DC变换器
CN103490627B (zh) 一种宽增益cuk变换器
CN114301282A (zh) 一种基于耦合电感的高增益dc-dc变换器
CN113054853A (zh) 有源箝位推挽升降压式直流变换器
CN108448892B (zh) 一种光伏系统用二次型多倍压单元dc-dc变换器

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant