一種高增益Trans-Z源升壓變換器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及DC/DC變換器領域，具體設及一種高增益Trans-Z源升壓變換器。
【背景技術】
[0002] 光伏、燃料電池等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展已成為解決化石燃料短缺和保護環(huán) 境的重要手段之一。但光伏、燃料電池等輸出的電壓很低，一般需要DC/DC變換器升壓。然而 許多升壓DC/DC變換器受到占空比、生熱和損耗的限制，無法實現(xiàn)大幅度的升壓，如Boost變 換器，其電壓增益為1/(1-D)，D為占空比，但由于寄生參數(shù)的影響，其增益受到限制;又如準 Z源變換器，其電壓增益為1/(1-20),較Boost變換器有了一定的提高，但仍有提升的空間。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種高增益化ans-z源升 壓變換器。
[0004] 本實用新型電路中具體包括直流輸入電源Vin、第一電感所述、第一二極管所述、第 一電容所述、第二電容所述、第Ξ電容所述、第二二極管所述、應比為l:n(n含2)所述的變壓 器所述、開關管所述、第Ξ二極管所述、輸出電容所述和負載。
[0005] 本實用新型電路具體的連接方式為:所述的直流輸入電源Vin的正極與第一電感所 述的一端連接。所述的第一電感所述的另外一端與第一二極管所述的陽極和第二電容所述 的一端連接。所述的第一二極管所述的陰極與第一電容所述的一端、第Ξ電容所述的一端 和第二二極管所述的陽極連接。所述的第二二極管所述的陰極與變壓器所述副邊的同名端 連接。所述的變壓器所述副邊的異名端與第Ξ電容所述的另外一端和變壓器所述原邊的同 名端連接。所述的變壓器所述原邊的異名端與第二電容所述的另外一端、開關管所述的漏 極和第Ξ二極管所述的陽極連接。所述的第Ξ二極管所述的陰極與輸出電容所述的一端和 負載的一端連接。所述的輸出電容所述與負載并聯(lián)。所述的直流輸入電源Vin的負極與第一 電容所述的另外一端、開關管所述的源極、輸出電容所述的另外一端和負載的另外一端連 接。
[0006] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型電路具有的優(yōu)勢為：相比于傳統(tǒng)的Boost變換器(其 輸出電壓女
等DC/DC變換 器，在相同的占空比和輸入電壓的情況下，具有更高的輸出電壓，輸出電壓為
在相同的輸入電壓和輸出電壓條件下，本實用新型電路只需要較小 的占空比就可W將低等級電壓升至高等級的電壓，而且輸入輸出共地、輸入電流連續(xù)等，因 此本實用新型電路具有很廣泛的應用前景。
【附圖說明】
[0007] 圖1為一種高增益Trans-Z源升壓變換器結構圖。
[0008] 圖2為一個開關周期主要元件的電壓電流波形圖。
[0009] 圖3曰、圖3b為一個開關周期內電路模態(tài)圖。
[0010]圖4為提出的電路、Boost和準Z源變換器的增益Vout/Vin隨占空比D變化的波形圖。
【具體實施方式】
[0011] 為W下結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述說明，但本實用新型 的實施方式不限于此。需指出的是，W下若有未特別詳細說明之過程或參數(shù)，均是本領域技 術人員可參照現(xiàn)有技術理解或實現(xiàn)的。
[0012] 本實用新型的基本拓撲結構和各主要元件電壓電流參考方向如圖1所示。為了分 析方便，電路結構中的器件均視為理想器件。開關管S的驅動信號VGS、第一二極管化電流iDl、 第二二極管化電流iD2、第Ξ二極管化電流iD3、第一電感^電流?ι、變壓器T的勵磁電感Lm電 流iLm、第一電容Cl電壓Vci、第二電容C2電壓VC2、第^電容C3電壓VC3的波形圖如圖2所示。 [OOU]在to~ti階段，變換器在此階段的模態(tài)圖如圖3a所示，開關管S的驅動信號VGS從低 電平變?yōu)楦唠娖剑_關管S導通，第一二極管化、第二二極管化和第Ξ二極管化承受反向電壓 截止。直流輸入電源Vin與第二電容C2通過開關管S同時給第一電感^充電，第一電容Cl和第 立電容C3通過開關管洞時給變壓器T的勵磁電感Lm充電。此外，輸出電容Ccmt給負載供電。
[0014] 在ti~t2階段，變換器在此階段的模態(tài)圖如圖3b所示，開關管S的驅動信號VGS從高 電平變?yōu)榈碗娖?，開關管S關斷，第一二極管化、第二二極管化和第Ξ二極管化承受正向電壓 導通。直流輸入電源Vin和第一電感^通過第一二極管化和第Ξ二極管化同時給第一電容Cl、 第二電容C2、第Ξ電容C3、輸出電容Ccmt和負載充電，變壓器T的勵磁電感Lm通過第一二極管 化和第二二極管化同時給第一電容Cl、第二電容C2、第Ξ電容C3、輸出電容Cout和負載充電。此 夕h直流輸入電源Vin、第一電感^和變壓器T的勵磁電感Lm通過第一二極管化、第二二極管化 和第Ξ二極管化同時給輸出電容Ccmt和負載充電。
[0015] 本實用新型電路的穩(wěn)態(tài)增益推導如下。
[0016] 由第一電感^與變壓器T的勵磁電感Lm的電壓在一個開關周期內的平均值為零，可 得到下列關系式。
[0020] 又當開關管S關斷時，輸出電壓滿足下列關系式。
[0021] v〇ut = Vci+Vc2 (4)
[0022] 聯(lián)立求解式(1)、（2)、（3)、（4)可得到輸出電壓與直流輸入電壓Vin的關系。
[0023]
(5)
[0024] 傳統(tǒng)Boost變換器與準Z源變換器的穩(wěn)態(tài)增益分別為1/(1-D)和（1-D)/(1-2D)(D為 占空比），當應比n = 2時，本實用新型所提電路與Boost變換器、準Z源變換器的穩(wěn)態(tài)增益比 較圖如圖4所示，從圖4可知，當輸入電壓為lOV時，本實用新型提出的電路只需占空比為 0.24就可W升至250V左右，而另兩種變換器則需要較大的占空比。
【主權項】
1. 一種高增益Trans-z源升壓變換器，其特征在于包括直流輸入電源、第一電感(LD、第 一二極管(DD、第一電容(&)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第二二極管(D 2)、匝比為l:n的 變壓器(T)、開關管(S)、第三二極管(D3)、輸出電容(Ccmt)和負載； 所述直流輸入電源的正極與第一電感(Li)的一端連接;所述第一電感(Li)的另外一端 與第一二極管(DD的陽極和第二電容(C2)的一端連接;所述第一二極管(DD的陰極與第一 電容(&)的一端、第三電容(C 3)的一端和第二二極管(D2)的陽極連接;所述第二二極管(D2) 的陰極與變壓器(T)副邊的同名端連接;所述變壓器(T)副邊的異名端與第三電容(C 3)的另 外一端和變壓器(T)原邊的同名端連接;所述變壓器(T)原邊的異名端與第二電容(C2)的另 外一端、開關管(S)的漏極和第三二極管(D 3)的陽極連接;所述第三二極管(D3)的陰極與輸 出電容(Cmjt)的一端和負載的一端連接;所述輸出電容(Cmjt)與負載并聯(lián);所述直流輸入電 源Vin的負極與第一電容(Cl)的另外一端、開關管（S)的源極、輸出電容(Cmjt)的另外一端和 負載的另外一端連接。
【專利摘要】本實用新型提供一種高增益Trans-Z源升壓變換器。所述變換器包括直流輸入電源<i>Vin</i>、第一電感（<i>L</i>1）、第一二極管（<i>D</i>1）、第一電容（<i>C</i>1）、第二電容（<i>C</i>2）、第三電容（<i>C</i>3）、第二二極管（<i>D</i>2）、匝比為1:<i>n</i>的變壓器（<i>T</i>）、開關管（<i>S</i>）、第三二極管（<i>D</i>3）、輸出電容（<i>Cout</i>）和負載。其主要特征在于：所述的直流輸入電源<i>Vin</i>的正極與第一電感（<i>L</i>1）的一端連接。本實用新型相比于Boost變換器、準Z源變換器等具有較高的電壓增益，適用于非隔離型高增益直流電壓變換的場合。
【IPC分類】H02M3/155
【公開號】CN205336112
【申請?zhí)枴緾N201521144628
【發(fā)明人】張波, 沈瀚云, 羅安
【申請人】華南理工大學
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2015年12月31日