一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，包括依次連接的Boost電路、Buck-Boost電路和Buck電路，所述Boost電路由輸入電源、第一電感、第一二極管、第二二極管、開關(guān)管和第一電容構(gòu)成；Buck-Boost電路由第一電容、第二電感、第二電容、第三二極管和開關(guān)管構(gòu)成；Buck電路由第二電容、開關(guān)管、第四二極管、第五二極管、第三電感、第三電容和負載構(gòu)成。本實用新型僅用一個開關(guān)管，而且Boost電路和Buck-Boost電路共用第一電容，Buck-Boost電路和Buck電路共用第二電容。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，且輸出電壓增益寬。本實用新型輸入電壓極性和輸出電壓極性相反。
【專利說明】一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力電子變換器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種單相高增益升壓變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的集成電路所需要的電壓通常低于5V，未來的微處理器需要的電壓會從目前常用的3.5V降至更低，甚至?xí)陀贗V。而通常供電電壓為12V或更高，因此需要一級具有較寬增益的降壓變換器實現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換。
[0003]在標準電信設(shè)備中，通常要將電池提供的48V直流電壓升至380V母線電壓，一些汽車頭燈用到的高壓氣體放電燈在啟動時通常需要將電壓升至100V或更高，在新能源領(lǐng)域太陽能發(fā)電或風(fēng)能發(fā)電場合，單個模塊提供的電壓通常較低，遠小于在并網(wǎng)時需要的電壓等級。因此，在這些場合需要用到以及具有較高增益的升壓變換器。
[0004]基本的DC-DC變換器如Buck變換器、Buck-Boost變換器、Boost變換器、Cuk變換器、Sepic變換器和Zeta變換器已很難滿足上述升壓或降壓場合。
[0005]現(xiàn)有的能提供較大降壓增益的變換器雖然能滿足需要較寬增益降壓變換器的場合，但是無法應(yīng)用到需要升壓領(lǐng)域，現(xiàn)有的高增益升壓變換器雖然能滿足需要高增益升壓變換器的場合，但是不能應(yīng)用于降壓領(lǐng)域。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器。
[0007]本實用新型既可用于需要高增益升壓變換器的場合如新能源領(lǐng)域，也適用于需要寬增益降壓變換器的場合如微處理器供電領(lǐng)域。
[0008]本實用新型通過如下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0009]一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，包括依次連接的Boost電路、Buck-Boost電路和Buck電路。
[0010]所述Boost電路包括輸入電源、第一電感、第一二極管、第二二極管、開關(guān)管和第一電容；
[0011]所述Buck-Boost電路包括第一電容、第二電感、第二電容、第三二極管和開關(guān)管；
[0012]所述Buck電路包括第二電容、開關(guān)管、第四二極管、第五二極管、第三電感、第三電容和負載。
[0013]所述第一電感的一端與輸入電源的正極連接；
[0014]所述第一電感的另一端分別與第一二極管的陽極、第二二極管的陽極連接；
[0015]所述第一二極管的陰極分別與第一電容的一端、第二電感的一端和第三二極管的陰極連接；
[0016]所述第二 二極管的陰極分別與開關(guān)管的漏極、第二電感的另一端、第二電容的一端連接；
[0017]所述第二電容的另一端分別與第三二極管的陽極、第四二極管的陰極連接；
[0018]所述第四二極管的陽極分別與第五二極管的陽極、第三電感的一端連接；
[0019]所述第三電感的另一端分別與第三電容的一端、負載的一端連接；
[0020]所述第一電容的另一端、開關(guān)管的源極、第五二極管的陰極、第三電容的另一端、負載的另一端均與輸入電源的負極連接。
[0021]本實用新型所述的變換器的輸入電壓極性與輸出電壓極性相反。
[0022]本實用新型不僅Boost電路、Buck-Boost電路和Buck電路共用一個開關(guān)管,而且Boost電路和Buck-Boost電路共用第一電容，Buck-Boost電路和Buck電路共用第二電容。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0024]本實用新型不僅可提供較大的升壓比，還可以提供較大的降壓比，因此既可用于升壓場合也可用于降壓場合；
[0025]本實用新型只用到一個開關(guān)管，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本實用新型所述的一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器的實施例的電路圖；
[0027]圖2a~圖2b是圖1所示電路圖在一個開關(guān)周期內(nèi)的主要工作模態(tài)圖。其中圖2a是工作模態(tài)I的電路圖，圖2b是工`作模態(tài)2的電路圖。圖中實線表示變換器中有電流流過的部分，虛線表示變換器中沒有電流流過的部分。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0029]實施例
[0030]如圖1所示，
[0031]一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，包括依次連接的Boost電路A、Buck-Boost 電路 B 和 Buck 電路 C。
[0032]所述Boost電路A包括輸入電源Vg、第一電感L1、第一二極管D1、第二二極管D2、開關(guān)管S和第一電容C1 ；
[0033]所述Buck-Boost電路B包括第一電容C1、第二電感L2、第二電容C2、第三二極管C3和開關(guān)管S ；
[0034]所述Buck電路C包括第二電容C2、開關(guān)管S、第四二極管D4、第五二極管D5、第三電感L3、第三電容C3和負載R。
[0035]所述第一電感L1的一端與輸入電源Vg的正極連接；
[0036]所述第一電感L1的另一端分別與第一二極管D1的陽極、第二二極管D2的陽極連接;
[0037]所述第一二極管01的陰極分別與第一電容(^的一端、第二電感L2的一端和第三二極管D3的陰極連接；[0038]所述第二二極管D2的陰極分別與開關(guān)管S的漏極、第二電感L2的另一端、第二電容C2的一端連接；
[0039]所述第二電容C2的另一端分別與第三二極管D3的陽極、第四二極管D4的陰極連接；
[0040]所述第四二極管D4的陽極分別與第五二極管D5的陽極、第三電感L3的一端連接；
[0041]所述第三電感L3的另一端分別與第三電容C3的一端、負載R的一端連接；
[0042]所述第一電容C1的另一端、開關(guān)管S的源極、第五二極管D5的陰極、第三電容C3的另一端、負載R的另一端均與輸入電源Vg的負極連接。
[0043]本實用新型所述變換器的輸入電壓極性與輸出電壓極性相反。
[0044]本實用新型不僅Boost電路、Buck-Boost電路和Buck電路共用一個開關(guān)管,而且Boost電路和Buck-Boost電路共用第一電容，Buck-Boost電路和Buck電路共用第二電容。
[0045]如圖2a和圖2b所示，一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器在一個開關(guān)周期內(nèi)主要有2個工作模態(tài)，分別描述如下:
[0046]工作模態(tài)1:
[0047]如圖2a所示，開關(guān)管S開通，第二二極管D2和第四二極管D4導(dǎo)通，第一二極管D1'第三二極管D3和第五二極管D5截止。輸入電源Vg給第一電感L1充電,第一電容C1給第二電感L2充電，第二電容C2給第三電感L3充電。
[0048]此工作模態(tài)下，相關(guān)電氣參數(shù)關(guān)系式為:
[0049]Vli = Vg (I)
[0050]VL2 = Vci (2)
[0051]VL3 = Vc2-V0 (3)
[0052]其中，Vg表不輸入電源電壓，Vli表不第一電感L1在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vl2表示第二電感L2在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vl3表示第三電感L3在此工作模態(tài)下的兩端電壓，Vci> Vc2分別表不第一電容C1和第二電容C2兩端電壓，V0表不輸出電壓。
[0053]工作模態(tài)2:
[0054]如圖2b所示，開關(guān)管S斷開，第一二極管D1、第三二極管D3和第五二極管D5導(dǎo)通，第二二極管D2和第四二極管D4截止。輸入電源Vg和第一電感L1同時給第一電容C1充電，第二電感L2向第二電容C2傳遞能量，第三電感L3通過第五二極管D5續(xù)流。
[0055]此工作模態(tài)下，相關(guān)電氣參數(shù)表達式為:
【權(quán)利要求】
1.一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，其特征在于，包括依次連接的Boost電路(A)、Buck-Boost 電路(B)和 Buck 電路(C)； 所述Boost電路(A)包括輸入電源(Vg)、第一電感(L1)、第一二極管(D1)'第二二極管(D2)、開關(guān)管(S)和第一電容(C1)； 所述Buck-Boost電路(B)包括第一電容(C1X第二電感化2)、第二電容(C2)、第三二極管(C3)和開關(guān)管(S)； 所述Buck電路(C)包括第二電容(C2)、開關(guān)管(S)、第四二極管(D4)、第五二極管(D5)、第三電感(L3)、第三電容(C3)和負載(R)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，其特征在于，所述第一電感(L1)的一端與輸入電源(Vg)的正極連接； 所述第一電感(L1)的另一端分別與第一二極管(D1)的陽極、第二二極管(D2)的陽極連接; 所述第一二極管(D1)的陰極分別與第一電容(C1)的一端、第二電感(L2)的一端和第三二極管(D3)的陰極連接； 所述第二二極管(D2)的陰極分別與開關(guān)管(S)的漏極、第二電感(L2)的另一端、第二電容(C2)的一端連接； 所述第二電容(C2)的另一端分別與第三二極管(D3)的陽極、第四二極管(D4)的陰極連接； 所述第四二極管(D4)的陽極分別與第五二極管(D5)的陽極、第三電感(L3)的一端連接; 所述第三電感(L3)的另一端分別與第三電容(C3)的一端、負載(R)的一端連接；所述第一電容(C1)的另一端、開關(guān)管(S)的源極、第五二極管(D5)的陰極、第三電容(C3)的另一端、負載(R)的另一端均與輸入電源(Vg)的負極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單開關(guān)反向輸出二次型寬增益變換器，其特征在于，輸出電壓極性與輸入電壓極性相反。
【文檔編號】H02M3/156GK203590037SQ201320719454
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】張波, 張能, 丘東元, 肖文勛, 黃子田 申請人:華南理工大學(xué)