專利名稱：L型升壓變換器的拓撲結(jié)構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種升壓變換器的電路拓撲結(jié)構，特別涉及一種采用單電感的DC-DC型升壓 變換器的拓撲結(jié)構。
背景技術：
在傳統(tǒng)的DC-DC升壓電路中，當升壓倍數(shù)比較高時，常采用變壓器結(jié)構的變換器，或多 級升壓的結(jié)構。由于升壓倍數(shù)較高，控制精度難以得到保證，同時系統(tǒng)串聯(lián)結(jié)構導致了系統(tǒng) 可靠性低及穩(wěn)定性等不足。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術問題是解決升壓倍數(shù)較高時的控制精度，提出了一種采用多個 輸出電容串聯(lián)，并對各個輸出級聯(lián)電容分別進行升壓控制的拓撲結(jié)構，實現(xiàn)高性能的升壓變 換。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案如下一種L型升壓變換器的拓撲結(jié)構，通過k個開關器件串聯(lián)構成L型變換器的橫軸；通過 k個電容串聯(lián)構成L型變換器的縱軸；橫軸最左端的開關通過電感與直流輸入電源的高電位 端相連，直流輸入電源的低電位端與橫軸各個節(jié)點由開關支路相連；橫軸相鄰兩個可控開關 間的節(jié)點和縱軸上相鄰兩個電容間的節(jié)點，由單向開關支路連接；通過擴展L型結(jié)構的橫、 縱軸以及單向整流支路、單向可控開關支路，能拓展變換器，k為大于或等于l的正整數(shù)。 本發(fā)明的有益效果與傳統(tǒng)的DC-DC升壓變換器相比較，本發(fā)明所公開的L型升壓變換器采用單電感的結(jié)構， 對各個串聯(lián)輸出側(cè)的電容進行獨立充電，在較高升壓倍數(shù)的情況下，有較高的控制精度；同 時，也克服了多級串聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性不足等問題。


圖1為本發(fā)明提出的L型升壓變換器的拓撲結(jié)構圖。 圖2 (a)為可控開關的M0SFET等效示例圖。 圖2 (b)為可控開關的IGBT等效示例圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明圖1為L型升壓變換器的拓撲結(jié)構圖。通過可控開關5 、 S21……^,共k個器件串聯(lián)構 成L型變換器的橫軸；通過電容C,、 C2……Ck共k個電容串聯(lián)構成L型變換器的縱軸；開 關&,的一端經(jīng)電感^與電源正極相連，電源的負極與橫軸各個節(jié)點之間均有由可控開關513、 S23……&3構成的支路；電容Ci與C(M (i=l,2……k-l，下同)之間的節(jié)點和橫軸上開關Su 與S(i+w的節(jié)點之間是由可控開關S^、 &2……&2構成的支路，電容Ck的一端通過二極管與 ^和電感^的節(jié)點相連，且二極管的陰極端接電容Ck; k為正整數(shù)，且k^l;通過擴展L型結(jié)構的橫、縱軸以及開關支路，可以拓展變換器。負載R^表示系統(tǒng)的負載，有多種構成形式及性質(zhì)?？煽亻_關&p &2、 &3、電容Ck構成L型升壓變換器的擴展單元組，按上述的連接方式擴展電路時，將增加變換器的級數(shù)?？v軸上的電容q、 C2……Ck是輸出電容，電容支路采用串聯(lián)式同時放電方式，獨立分時充電方式。放電狀態(tài)與傳統(tǒng)的升壓變換器一樣，在此不做贅述，以下對各個電源的分時充 電進行簡述描述。各個電容的充電過程可分為電感儲能的階段、電感向電容進行能量轉(zhuǎn)移的階段，以圖1 中所示的電容C; (n=l， 2……k)為例，其儲能及能量轉(zhuǎn)移過程中，開關5^G、w)處于斷開狀態(tài)，開關5;1(7'>")、 S( —1)2、 &3處于開通狀態(tài)，通過&,的開關狀態(tài)切換進行工作，詳細 過程如下。電感儲能階段當可控開關&,導通時，使得可控開關&,、 ……Snl、 5 2處于導通狀態(tài)，此時，電源V、電感^、可控開關&,、……&,、 &2、 S"3構成回路，直流輸入電源對電感進行儲能，電感上的電流不斷增加。能量向電容轉(zhuǎn)移階段可控開關S^狀態(tài)切換成截止，此時電源V、電感i^、可控開關&2的反聯(lián)聯(lián)二極管、電容C"、可控開關S("—1)2、 &3構成回路，此時直流輸入電源及電感的能量向電容C"轉(zhuǎn)移。圖2(a)為可控開關的M0SFET等效示例圖。圖2(b)為可控開關的IGBT等效示例圖。拓撲 中的開關能選多種可控開關或開關拓撲結(jié)構，此處僅給出兩種示例。
權利要求
1. 一種L型升壓變換器的拓撲結(jié)構，其特征在于通過可控開關S11、S21……Sk1共k個器件串聯(lián)構成L型變換器的橫軸；通過電容C1、C2……Ck共k個電容串聯(lián)構成L型變換器的縱軸；可控開關Sk1的一端經(jīng)電感LA與電源正極相連，電源的負極與橫軸各個節(jié)點之間均有由可控開關S13、S23……Sk3構成的支路；電容Ci與C(i+1)，i＝1，2……k-1，之間的節(jié)點和橫軸上可控開關Si1與S(i+1)1的節(jié)點之間是由可控開關S12、S22……Sk2構成的支路，電容Ck的一端通過二極管與可控開關Sk1和電感LA的節(jié)點相連，且二極管的陰極端接電容Ck；k為正整數(shù)，且k≥1；通過擴展T型結(jié)構的橫、縱軸以及開關支路，拓展變換器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的L型升壓變換器的拓撲結(jié)構，其特征在于可控開關&。 &2、 &3、電容Ck構成L型升壓變換器的擴展單元組，按上述的連接方式擴展電路時，將增加變換器的級數(shù)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的L型升壓變換器的拓撲結(jié)構，其特征在于可控開關Su、S21……&、 S12、 &2……S^w采用具有反并聯(lián)二極管的全控電子開關或開關組件；可控開關513、 S23……&3采用反向阻斷的全控電子開關或開關組件。
全文摘要
本發(fā)明公開了L型升壓變換器的拓撲結(jié)構，其特征在于通過可控開關S₁₁、S₂₁……S_k1共k個器件串聯(lián)構成L型變換器的橫軸；通過電容C₁、C₂……C_k共k個電容串聯(lián)構成L型變換器的縱軸；可控開關S_k1的一端經(jīng)電感L_A與電源正極相連，電源的負極與橫軸各個節(jié)點之間均有由可控開關S₁₃、S₂₃……S_k3構成的支路；電容C_i與C_(i+1)之間的節(jié)點和橫軸上可控開關S_i1與S_(i+1)1的節(jié)點之間是由可控開關S₁₂、S₂₂……S_k2構成的支路，電容C_k的一端通過二極管與可控開關S_k1和電感L_A的節(jié)點相連，且二極管的陰極端接電容C_k；i＝1，2……k-1，k為正整數(shù)，目k大于等于1；通過擴展T型結(jié)構的橫、縱軸以及開關支路，拓展變換器。
文檔編號H02M3/04GK101521458SQ20081022750
公開日2009年9月2日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者湖 孫, 張立偉, 楊中平, 飛 林, 游小杰, 王琛琛, 賀明智, 鄭瓊林, 郝瑞祥, 黃先進 申請人:北京交通大學