基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，包括一個(gè)主開關(guān)管器件S，箝位開關(guān)管Sc，兩個(gè)續(xù)流二極管Dr1和Dr2，兩個(gè)輸出二極管Do1和Do2，箝位電容Cc，兩個(gè)開關(guān)管電容C1和C2，兩個(gè)儲(chǔ)能電容Co1和Co2和一個(gè)帶有兩個(gè)繞組的耦合電感；利用耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，降低開關(guān)器件S的電壓應(yīng)力；利用有源箝位電路結(jié)構(gòu)有效抑制主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓過沖，并回收儲(chǔ)存在漏感中的能量；利用耦合電感的漏感Lk實(shí)現(xiàn)主開關(guān)和箝位開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通；利用開關(guān)管電容C1、開關(guān)管電容C2和第一儲(chǔ)能電容Co1、第二儲(chǔ)能電容Co2來使得第一輸出二極管Do1、第二輸出二極管Do2的電壓應(yīng)力小于輸出電壓。
【專利說明】基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流-直流變換器，具體說是一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的雙輸出母線型高增益變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著能源危機(jī)的進(jìn)一步加劇，可再生能源的發(fā)展和應(yīng)用越來越受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，許多可再生能源發(fā)出的電能都是電壓較低的直流電，而向電網(wǎng)送電需要電壓較高的直流電，因此需要直流一直流變換器把低電壓直流電轉(zhuǎn)換為適合并網(wǎng)的高電壓直流電，與此同時(shí)，出于對(duì)人身安全方面考慮，許多應(yīng)用場(chǎng)合都有電氣隔離的要求。所以低輸入紋波、高增益、高效率的隔離型變換器在可再生能源并網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域里有著重要的作用。
[0003]在實(shí)際運(yùn)用中，傳統(tǒng)的Boost電路無法完成高升壓比和高效率轉(zhuǎn)換要求。首先，高升壓比需要極高的占空比，這樣會(huì)導(dǎo)致較大的輸出二極管電流尖峰，造成較大的反向恢復(fù)電流，增加了開關(guān)管導(dǎo)通損耗。第二，開關(guān)管的電壓應(yīng)力與輸出電壓相等，因此只能選擇高耐壓的功率器件，進(jìn)一步增大了導(dǎo)通損耗。最后，開關(guān)管和二極管都工作在硬開關(guān)環(huán)境，開關(guān)損耗較大。
[0004]基于耦合電感的高增益變流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日漸成熟。這一類型的拓?fù)渫ㄟ^利用耦合電感，為升壓比提供了新的控制自由度，同時(shí)降低了功率器件的電壓應(yīng)力。但是，這些拓?fù)涞闹饕秉c(diǎn)在于輸出二極管的電壓應(yīng)力偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，開關(guān)管電壓應(yīng)力小且為軟開通，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的有源箝位雙輸出母線型高增益變換器。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于I禹合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，包括：一個(gè)提供電能的供電電源Vin ;耦合電感，可以等效看作在理想變壓器下由勵(lì)磁電感Lm和原邊漏感Lk組成，主要用于儲(chǔ)存電荷，實(shí)現(xiàn)LC諧振電路和對(duì)其它電路結(jié)構(gòu)的充放電，耦合電感的一端與供電電源Vin的正向端相連，耦合電感的另一端與原邊漏感Lk相連。
[0007]主開關(guān)電路，主要用于對(duì)電路開關(guān)狀態(tài)的控制，配合其它電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高增益直流電壓的輸出，其中主開關(guān)器件為增強(qiáng)型N型MOS管，主開關(guān)器件S的漏極與耦合電感的原邊漏感Lk 一端相連，源極與零參考電位GND相連，柵極連接外部控制單元。
[0008]箝位電路，主要用于抑制主開關(guān)器件S關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓過沖，并可回收儲(chǔ)存在漏感中的能量，包括一個(gè)箝位開關(guān)管Sc和一個(gè)箝位電容Ce，其中箝位開關(guān)管Sc的源極與主開關(guān)器件S的漏極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與箝位電容Ce的一端相連，箝位電容Ce的另一端與零參考電位GND相連，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單兀。
[0009]耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)，主要用實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，從而降低主開關(guān)器件Sc的電壓應(yīng)力，并可以選擇低耐壓和低導(dǎo)通電阻的功率器件來進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗，包括耦合電感二次側(cè)繞組L2、第一開關(guān)管電容C1、第二開關(guān)管電容C2、第一續(xù)流二極管1^和第二續(xù)流二極管1\2，其中耦合電感二次側(cè)繞組L2的一端與箝位開關(guān)管Sc的源極相連，耦合電感二次側(cè)繞組L2的另一端與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連，第一開關(guān)管電容C1的另一端與第一續(xù)流二極管Drt的陰極相連，第二開關(guān)管電容C2的另一端與第二續(xù)流二極管Du的陽極相連，第一續(xù)流二極管Drt的陽極第二與續(xù)流二極管I^2的陰極相連，同時(shí)第一續(xù)流二極管Drt的陽極與第二續(xù)流二極管Drt的陰極相連的公共節(jié)點(diǎn)與零參考電位GND相連。
[0010]雙輸出電路結(jié)構(gòu)，這種電路結(jié)構(gòu)存在中點(diǎn)零電位，為后一級(jí)實(shí)現(xiàn)多電平逆變提供了有利條件，包括第一輸出二極管Dtjl、第二輸出二極管Dtj2、第一儲(chǔ)能電容Ctjl、第二儲(chǔ)能電容Ctj2、第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rtj2，其中第一輸出二極管Dtjl的陽極與續(xù)流二極管Drt的陰極相連，同時(shí)與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，第一輸出二極管Dtjl的陰極與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二輸出二極管Dtj2的陰極與續(xù)流二極管Drf的陽極相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連，第二輸出二極管Dtj2的陽極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連，第一儲(chǔ)能電容Ctjl的負(fù)極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的正極相連,第一等效負(fù)載Rtjl的一端與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二等效負(fù)載Rtj2的一端與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連，第一等效負(fù)載Rt5l的另一端與第二等效負(fù)載Rt52的另一端相連，第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rt52相連的公共點(diǎn)與第一儲(chǔ)能電容Ctjl和第二儲(chǔ)能電容Ct52相連的公共點(diǎn)相連，并且此公共點(diǎn)與零參考電位GND相連。
[0011]主開關(guān)電路 由主開關(guān)器件S、寄生電容Cs和反并聯(lián)二極管組成，主控器件S的漏極與寄生電容Cs的一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陰極相連，源極與寄生電容Cs的另一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，主開關(guān)器件S的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管可以為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極管。
[0012]箝位電路中的箝位開關(guān)管Sc包括一個(gè)增強(qiáng)型N型MOSFET和一個(gè)反并聯(lián)二極管，箝位開關(guān)管Sc的源極與主控器件S的漏極相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與反并聯(lián)二極管的陰極相連，同時(shí)經(jīng)過箝位電容Ce接至零參考電位GND，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極管。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：（1)本發(fā)明利用耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，同時(shí)降低主開關(guān)器件S的電壓應(yīng)力，這樣可以選擇低耐壓低導(dǎo)通電阻的功率器件來進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗；（2)利用有源箝位電路結(jié)構(gòu)可以有效抑制主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓過沖，并可回收儲(chǔ)存在漏感中的能量；（3)利用耦合電感的漏感Lk實(shí)現(xiàn)主開關(guān)和箝位開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通，同時(shí)二極管的反向恢復(fù)問題也得到了一定程度的緩解；（4)利用倍壓結(jié)構(gòu)中的開關(guān)管電容C1、開關(guān)管電容C2和雙輸出電路結(jié)構(gòu)中的第一儲(chǔ)能電容Ctjl和第二儲(chǔ)能電容Ctj2來使得第一輸出二極管Dtjl、第二輸出二極管Dtj2的電壓應(yīng)力小于輸出電壓?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖I是本發(fā)明基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器的電路圖，其中nl表示原邊電感L1的阻數(shù)比，n2表示副邊電感L2的阻數(shù)比。
[0015]圖2是圖I電路的等效電路圖。
[0016]圖3是變換器工作過程波形圖。
[0017]圖4a_圖4h是圖2中電路在一個(gè)工作過程中各個(gè)階段的電路圖，其中箭頭表示電流流向，虛線表示斷開，即表示無電流流過，實(shí)線表示連接，即表示有電流流過。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0019]為了實(shí)現(xiàn)直流變換器的高增益，引入一個(gè)耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)，通過控制主開關(guān)器件S的高速導(dǎo)通與關(guān)斷，會(huì)在流經(jīng)副邊電感L2的電流中產(chǎn)生很高的di/dt，在經(jīng)過雙輸出電路結(jié)構(gòu)后產(chǎn)生高增益電壓輸出，并使得輸出二極管（Dtjl和Dtj2)的電壓應(yīng)力小于其輸出電壓；本發(fā)明通過引入一級(jí)有源箝位電路結(jié)構(gòu)，可以有效的抑制主開關(guān)器件S漏極上產(chǎn)生的瞬時(shí)浪涌過壓，同時(shí)利用漏感Lk實(shí)現(xiàn)了電路中功率開關(guān)器件(主開關(guān)器件S和箝位開關(guān)管S。)的零電壓導(dǎo)通。
[0020]結(jié)合圖I和圖 2，一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，包括一個(gè)提供電能的供電電源Vin、耦合電感、主開關(guān)電路、箝位電路、耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)和雙輸出電路結(jié)構(gòu)。
[0021]耦合電感，可以等效看作在理想變壓器下由勵(lì)磁電感Lm和原邊漏感Lk組成，主要用于儲(chǔ)存電荷，實(shí)現(xiàn)LC諧振電路和對(duì)其它電路結(jié)構(gòu)的充放電，耦合電感的一端與供電電源Vin的正向端相連，耦合電感的另一端與原邊漏感Lk相連。
[0022]主開關(guān)電路，主要用于對(duì)電路開關(guān)狀態(tài)的控制，配合其它電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高增益直流電壓的輸出，其中主開關(guān)器件為增強(qiáng)型N型MOS管，主開關(guān)器件S的漏極與耦合電感的原邊漏感Lk 一端相連，源極與零參考電位GND相連，柵極連接外部控制單元。
[0023]箝位電路，主要用于抑制主開關(guān)器件S關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓過沖，并可回收儲(chǔ)存在漏感中的能量，包括一個(gè)箝位開關(guān)管Sc和一個(gè)箝位電容Ce，其中箝位開關(guān)管Sc的源極與主開關(guān)器件S的漏極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與箝位電容Ce的一端相連，箝位電容Ce的另一端與零參考電位GND相連，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單兀。
[0024]耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)，主要用實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，從而降低主開關(guān)器件Sc的電壓應(yīng)力，并可以選擇低耐壓和低導(dǎo)通電阻的功率器件來進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗，包括耦合電感二次側(cè)繞組L2、第一開關(guān)管電容C1、第二開關(guān)管電容C2、第一續(xù)流二極管1^和第二續(xù)流二極管1\2，其中耦合電感二次側(cè)繞組L2的一端與箝位開關(guān)管Sc的源極相連，耦合電感二次側(cè)繞組L2的另一端與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連，第一開關(guān)管電容C1的另一端與第一續(xù)流二極管Drt的陰極相連，第二開關(guān)管電容C2的另一端與第二續(xù)流二極管Du的陽極相連，第一續(xù)流二極管Drt的陽極第二與續(xù)流二極管I^2的陰極相連，同時(shí)第一續(xù)流二極管Drt的陽極與第二續(xù)流二極管Drt的陰極相連的公共節(jié)點(diǎn)與零參考電位GND相連。[0025]雙輸出電路結(jié)構(gòu)，這種電路結(jié)構(gòu)存在中點(diǎn)零電位，為后一級(jí)實(shí)現(xiàn)多電平逆變提供了有利條件，包括第一輸出二極管Dtjl、第二輸出二極管Dtj2、第一儲(chǔ)能電容Ctjl、第二儲(chǔ)能電容Ctj2、第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rtj2，其中第一輸出二極管Dtjl的陽極與續(xù)流二極管Drt的陰極相連，同時(shí)與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，第一輸出二極管Dtjl的陰極與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二輸出二極管Dtj2的陰極與續(xù)流二極管Drf的陽極相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連，第二輸出二極管Dtj2的陽極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連，第一儲(chǔ)能電容Ctjl的負(fù)極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的正極相連,第一等效負(fù)載Rtjl的一端與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二等效負(fù)載Rtj2的一端與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連，第一等效負(fù)載Rt5l的另一端與第二等效負(fù)載Rt52的另一端相連，第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rt52相連的公共點(diǎn)與第一儲(chǔ)能電容Ctjl和第二儲(chǔ)能電容Ct52相連的公共點(diǎn)相連，并且此公共點(diǎn)與零參考電位GND相連。在本實(shí)例中，電路的輸出電壓為±380V。
[0026]主開關(guān)電路由主開關(guān)器件S、寄生電容Cs和反并聯(lián)二極管組成，主控器件S的漏極與寄生電容Cs的一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陰極相連，源極與寄生電容Cs的另一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，主開關(guān)器件S的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管可以為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極管。
[0027]箝位電路中的箝位開關(guān)管Sc包括一個(gè)增強(qiáng)型N型MOSFET和一個(gè)反并聯(lián)二極管，箝位開關(guān)管Sc的源極與主控器件S的漏極相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與反并聯(lián)二極管的陰極相連，同時(shí)經(jīng)過箝位電容Ce接至零參考電位GND，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極管。
[0028]結(jié)合圖3變換器工作過程波形圖和圖4a_圖4h電路在一個(gè)工作過程中各個(gè)階段的電路圖，本發(fā)明基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器在一個(gè)周期內(nèi)的工作過程：
[0029]在圖3的階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖4&，在&時(shí)刻前，主開關(guān)管器件S導(dǎo)通，箝位開關(guān)管S。關(guān)斷。續(xù)流二極管Drt和第二輸出二極管Dt52導(dǎo)通，續(xù)流二極管Drf和第二輸出二極管Dtjl反向截止。供電電源Vin對(duì)勵(lì)磁電感Lm和漏感Lk充電，勵(lì)磁電感電流和漏感電流都近似線性上升。對(duì)于輸出的正半部分，耦合電感副邊對(duì)開關(guān)管電容C1充電；對(duì)與輸出的負(fù)半部分,儲(chǔ)存在關(guān)管電容C2和稱合電感副邊中的能量傳遞給第二等效負(fù)載艮2。
[0030]在圖3的ti_t2階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖4b，主開關(guān)器件S在時(shí)刻關(guān)斷，寄生電容Cs開始與漏感Lk諧振?？紤]到Lk較大而Cs較小，主開關(guān)管器件S的漏源電壓Vds從零開始近似直線上升，關(guān)斷損耗由于寄生電容Cs的存在而有所降低。此時(shí)區(qū)延續(xù)到Vds上升到箝位電容電壓Vc。。
[0031]在圖3的t2_t3階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖40，在t2時(shí)亥IJ，主開關(guān)管器件S的漏源電壓Vds達(dá)到V。。，箝位開關(guān)管S。的反向寄生二極管導(dǎo)通，Vds被箝位到Vc。。由于箝位電容C。遠(yuǎn)大于寄生電容Cs，所以幾乎所有的電流都從C。流過。t2時(shí)刻后，原邊漏感Lk放電，對(duì)箝位電容C。進(jìn)行充電。此階段，漏感電流ilk急劇下降，副邊電流iL2也近似線性下降。
[0032]在圖3的t3_t4階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖4d，副邊電流iL2在t3時(shí)刻線性下降到零，第一續(xù)流二極管Drt和第二輸出二極管Dt52反向截止，第二續(xù)流二極管Dr2和第一輸出二極管Dol導(dǎo)通,此時(shí),勵(lì)磁電感Lm和原邊漏感Lk同時(shí)放電,原邊漏感電流相對(duì)于上個(gè)階段緩慢下降。對(duì)于輸出的正半部分，儲(chǔ)存在第一開關(guān)管電容C1和耦合電感副邊中的能量傳遞給第一等效負(fù)載Rtjl ;對(duì)于輸出的負(fù)半部分，耦合電感副邊對(duì)第二開關(guān)管電容C2開始充電。
[0033]在圖3的t4_t5階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖46，在t4時(shí)亥IJ，箝位開關(guān)管S。開通信號(hào)到來，S。此時(shí)開通。由于上個(gè)時(shí)區(qū)S。寄生反向二極管已經(jīng)導(dǎo)通，
S。實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0034]在圖3的t5_t6階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖4f，箝位開關(guān)管在t5時(shí)刻關(guān)斷，寄生電容Cs開始與原邊漏感Lk諧振?？紤]到Lk較大而Cs較小，主開關(guān)管器件S的漏源電壓Vds近似直線下降，箝位開關(guān)管S。的漏源電壓Vm1s近似直線上升。S。的關(guān)斷損耗由于Cs的存在有所降低。
[0035]在圖3的t6_t7階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖48，在t6時(shí)亥IJ，寄生電容Cs兩端的電壓下降到零，主開關(guān)管器件S反向寄生二極管導(dǎo)通。寄生電容Cs開始與原邊漏感Lk停止諧振。流經(jīng)原邊漏感Lk的電流上升率由輸出電壓決定，同時(shí)在t6時(shí)亥IJ，流經(jīng)副邊繞組的電流iL2開始下降。
[0036]在圖3的t7_t8階段，本發(fā)明實(shí)施電路的電流流向與連接關(guān)系對(duì)應(yīng)圖411，在t7時(shí)亥IJ，主開關(guān)管器件S在寄生二極管導(dǎo)通后開通，實(shí)現(xiàn)主開關(guān)管器件S的零電壓開通。副邊電流L在t8時(shí)刻線性下降到零，第一續(xù)流二極管Drt和第二輸出二極管Dt52導(dǎo)通，第二續(xù)流二極管Drt和第一輸出二極管Dtjl反向截止。t8時(shí)刻后,供電電源Vin對(duì)勵(lì)磁電感Lm和原邊漏感Lk充電。相對(duì)于階段7和階段8，此時(shí)流經(jīng)原邊漏感Lk的電流緩慢上升。變換器重新回到階段1，開始新的開關(guān)周期。
【權(quán)利要求】
1.一種基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，其特征在于：包括： 一個(gè)提供電能的供電電源Vin ； 耦合電感，可以等效看作在理想變壓器下由勵(lì)磁電感Lm和原邊漏感Lk組成，主要用于儲(chǔ)存電荷，實(shí)現(xiàn)LC諧振電路和對(duì)其它電路結(jié)構(gòu)的充放電，耦合電感的一端與供電電源Vin的正向端相連，耦合電感的另一端與原邊漏感Lk相連； 主開關(guān)電路，主要用于對(duì)電路開關(guān)狀態(tài)的控制，配合其它電路結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高增益直流電壓的輸出，其中主開關(guān)器件為增強(qiáng)型N型MOS管，主開關(guān)器件S的漏極與耦合電感的原邊漏感Lk 一端相連，源極與零參考電位GND相連，柵極連接外部控制單元； 箝位電路，主要用于抑制主開關(guān)器件S關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的電壓過沖，并可回收儲(chǔ)存在漏感中的能量，包括一個(gè)箝位開關(guān)管Sc和一個(gè)箝位電容Ce，其中箝位開關(guān)管Sc的源極與主開關(guān)器件S的漏極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與箝位電容Ce的一端相連，箝位電容Ce的另一端與零參考電位GND相連，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元; 耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)，主要用實(shí)現(xiàn)常規(guī)占空比下的高增益，從而降低主開關(guān)器件Sc的電壓應(yīng)力，并可以選擇低耐壓和低導(dǎo)通電阻的功率器件來進(jìn)一步降低導(dǎo)通損耗，包括耦合電感二次側(cè)繞組L2、第一開關(guān)管電容C1、第二開關(guān)管電容C2、第一續(xù)流二極管Drt和第二續(xù)流二極管I^2，其中耦合電感二次側(cè)繞組L2的一端與箝位開關(guān)管Sc的源極相連，耦合電感二次側(cè)繞組L2的另一端與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連，第一開關(guān)管電容C1的另一端與第一續(xù)流二極管Drt的陰極相連，第二開關(guān)管電容C2的另一端與第二續(xù)流二極管W2的陽極相連，第一續(xù)流二極管Drt的陽極第二與續(xù)流二極管Du的陰極相連，同時(shí)第一續(xù)流二極管Dri的陽極與第二續(xù)流二極管Drt的陰極相連的公共節(jié)點(diǎn)與零參考電位GND相連； 雙輸出電路結(jié)構(gòu)，這種 電路結(jié)構(gòu)存在中點(diǎn)零電位，為后一級(jí)實(shí)現(xiàn)多電平逆變提供了有利條件，包括第一輸出二極管Dtjl、第二輸出二極管Dtj2、第一儲(chǔ)能電容Ctjl、第二儲(chǔ)能電容C&、第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rtj2，其中第一輸出二極管Dtjl的陽極與續(xù)流二極管Dri的陰極相連，同時(shí)與第一開關(guān)管電容C1的一端相連，第一輸出二極管Dtjl的陰極與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二輸出二極管Dtj2的陰極與續(xù)流二極管Drf的陽極相連，同時(shí)與第二開關(guān)管電容C2的一端相連,第二輸出二極管Dtj2的陽極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連,第一儲(chǔ)能電容Ctjl的負(fù)極與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的正極相連,第一等效負(fù)載Rtjl的一端與第一儲(chǔ)能電容Ctjl的正極相連，第二等效負(fù)載Rtj2的一端與第二儲(chǔ)能電容Ctj2的負(fù)極相連，第一等效負(fù)載R01的另一端與第二等效負(fù)載Rt52的另一端相連，第一等效負(fù)載Rtjl和第二等效負(fù)載Rt52相連的公共點(diǎn)與第一儲(chǔ)能電容Ctjl和第二儲(chǔ)能電容Ct52相連的公共點(diǎn)相連，并且此公共點(diǎn)與零參考電位GND相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，其特征在于：主開關(guān)電路由主開關(guān)器件S、寄生電容Cs和反并聯(lián)二極管組成，主控器件S的漏極與寄生電容Cs的一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陰極相連，源極與寄生電容Cs的另一端相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，主開關(guān)器件S的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管可以為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于耦合電感倍壓結(jié)構(gòu)的雙輸出母線型高增益變換器，其特征在于：箝位電路中的箝位開關(guān)管Sc包括一個(gè)增強(qiáng)型N型MOSFET和一個(gè)反并聯(lián)二極管，箝位開關(guān)管Sc的源極與主控器件S的漏極相連，同時(shí)與反并聯(lián)二極管的陽極相連，箝位開關(guān)管Sc的漏極與反并聯(lián)二極管的陰極相連，同時(shí)經(jīng)過箝位電容Ce接至零參考電位GND，箝位開關(guān)管Sc的柵極連接用于控制其導(dǎo)通和關(guān)斷的外部控制單元，其中反并聯(lián)二極管為寄生反并聯(lián)二極管或獨(dú)立反并聯(lián)二極 管。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK103780086SQ201410030719
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】宋鑫, 劉超, 竇新民, 郭旭東, 秦廣樂, 趙一, 向鑫, 李武華 申請(qǐng)人:江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司