一種輸入電流連續的混合型準z源變換器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種輸入電流連續的混合型準Z源變換器，所述變換器包括直流輸入電源、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）、第二二極管（<i>D</i>2）、第二電感（<i>L</i>2）、第三電感（<i>L</i>3）、第三電容（<i>C</i>3）、第三二極管（<i>D</i>3）、第四電容（<i>C</i>4）、開關管（<i>S</i>）、輸出電容（<i>Cout</i>）和負載。本實用新型相比于Boost變換器、傳統Z源升壓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。
【專利說明】
一種輸入電流連續的混合型準Z源變換器
技術領域
[0001] 本實用新型涉及DC/DC變換器領域，具體涉及一種輸入電流連續的混合型準Z源變 換器。
【背景技術】
[0002] 光伏、燃料電池等可再生能源的發展已成為最有效的彌補化石燃料短缺和保護環 境的手段之一。高增益DC/DC變換器能夠大幅度提高直流電壓等級，被廣泛地應用于新能源 發電系統。在其他工業應用場合，例如高壓氣體放電燈、X光機直流電源等，高增益DC/DC變 換器也有重要的應用價值。但許多升壓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，但由于寄生參數的 影響，其增益受到限制;又如Z源升壓變換器，其電壓增益為（1-D)/(1-2D)，較Boost變換器 有了 一定的提尚，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有技術的不足，提出一種輸入電流連續的混合 型準Z源變換器。
[0004] 本實用新型電路中具體包括直流輸入電源Vin、第一電感本實用新型、第一二極管 本實用新型、第一電容本實用新型、第二電容本實用新型、第二二極管本實用新型、第二電 感本實用新型、第三電感本實用新型、第三電容本實用新型、第三二極管本實用新型、第四 電容本實用新型、開關管本實用新型、輸出電容本實用新型和負載。
[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的正極與第一電感本 實用新型的一端連接。所述的第一電感本實用新型的另外一端與第一二極管本實用新型的 陽極和第二電容本實用新型的一端連接。所述的第一二極管本實用新型的陰極與第一電容 本實用新型的一端、第二電感本實用新型的一端和第三電容本實用新型的一端連接。所述 的第二電感本實用新型的另外一端與第二二極管本實用新型的陽極和第四電容本實用新 型的一端連接。所述的第二二極管本實用新型的陰極與第三電容本實用新型的另外一端和 第三電感本實用新型的一端連接。所述的第三電感本實用新型的另外一端與第四電容本實 用新型的另外一端、第二電容本實用新型的另外一端、開關管本實用新型漏極和第三二極 管本實用新型的陽極連接。所述的第三二極管本實用新型的陰極與輸出電容本實用新型的 一端和負載的一端連接。所述的輸出電容本實用新型與負載并聯。所述的直流輸入電源V in 的負極與第一電容本實用新型的另外一端、開關管本實用新型的源極、輸出電容本實用新 型的另外一端和負載的另外一端連接。
[0006] 與現有技術相比，本實用新型電路具有的優勢為：相比于傳統的Boost變換器(其 輸出電壓為
）和Z源升壓變換器(其輸出電壓為
）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
6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 比就可以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為一種輸入電流連續的混合型準Z源變換器結構圖。
[0008] 圖2為一個開關周期主要元件的電壓電流波形圖。
[0009]圖3a、圖3b為一個開關周期內電路模態圖。
[0010]圖4為提出的電路、B〇〇St和Z源升壓變換器的增益Vcmt/Vir^占空比D變化的波形 圖。
【具體實施方式】
[0011] 為以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，以下若有未特別詳細說明之過程或參數，均是本領域技 術人員可參照現有技術理解或實現的。
[0012] 本實例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。為了驗證方 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Di電流iDi、第二 二極管D 2電流iD2、第三二極管D3電流iD3、第一電感1^電流iLl、第二電感L 2電流iL2、第三電感 L3電流il3、第一電容Cl電壓Vci、第二電容C2電壓VC2、第三電容C3電壓VC3、第四電容C4電壓Vc4 的波形圖如圖2所示。
[0013]在階段，變換器在此階段的模態圖如圖3a所示，開關管S的驅動信號VGS從低 電平變為高電平，開關管S導通，第一二極管Di、第二二極管D2和第三二極管D3承受反向電壓 截止。直流輸入電源V in與第二電容C2通過開關管S同時給第一電感1^充電，第一電容Q和第 四電容C4通過開關管S同時給第二電感1^ 2充電，第一電容&和第三電容C3通過開關管S同時 給第三電感L3充電。此外，輸出電容Ccmt給負載供電。
[0014] 在以~丨2階段，變換器在此階段的模態圖如圖3b所示，開關管S的驅動信號VGS從高 電平變為低電平，開關管S關斷，第一二極管Di、第二二極管D 2和第三二極管D3承受正向電壓 導通。直流輸入電源Vin和第一電感U通過第一二極管口:同時給第一電容&充電，第二電感L 2 和第三電感L3通過第一二極管口:和第二二極管02同時給第二電容C2、第三電容C 3和第四電容 C4充電。此外，直流輸入電源Vin、第一電感U、第二電感L2和第三電感L3通過第一二極管Dh 第二二極管D2和第三二極管D3同時給輸出電容Ccmt和負載供電。
[0015] 本實用新型電路的穩態增益推導如下。
[0016] 由于第二電感L2與第三電感L3的電感值相同，第三電容C3與第四電容C4的電容值 相同，則第二電感L 2與第三電感L3的電壓、電流相等，第三電容C3與第四電容C4的電壓、電流 相等。
[0017] 由第一電感U與第二電感L2、第三電感L3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。
[0018] ( Vin+Vc2 ) t〇n+ ( Vin-Vci ) toff = 0 (1) (2)
[0020] 又當開關管S關斷時，輸出電壓V?t滿足下列關系式。
[0021] V〇ut = Vci+Vc2 (3)
[0022] 聯立求解式(1)、（2)、（3)可得到輸出電壓乂_與直流輸入電壓Vin的關系。
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[0024] 傳統Boost變換器與Z源升壓變換器的穩態增益分別為1/(1-D)和（1-D)/(1_2D)(D 為占空比），本實用新型所提電路與Boost變換器、Z源升壓變換器的穩態增益比較圖如圖4 所示，從圖4可知，當輸入電壓為10V時，本實用新型提出的電路只需占空比為0.3就可以升 至100V左右，而另兩種變換器則需要較大的占空比。
【主權項】
1. 一種輸入電流連續的混合型準Z源變換器，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(CD、第二電容(C 2)、第二二極管(D2)、第二電感(L2)、第三 電感(L3)、第三電容(C 3)、第三二極管(D3)、第四電容(C4)、開關管(S)、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、第二電感(L 2)的一端和第三電容(C3)的一端連接;所述第二電感(L2)的另 外一端與第二二極管( D2)的陽極和第四電容(C4)的一端連接;所述第二二極管(D2)的陰極 與第三電容(C 3)的另外一端和第三電感(L3)的一端連接;所述第三電感(L3)的另外一端與 第四電容(C4)的另外一端、第二電容(C2)的另外一端、開關管(S)漏極和第三二極管(D3)的 陽極連接;所述第三二極管(D 3)的陰極與輸出電容(Cout)的一端和負載的一端連接;所述輸 出電容(Cmjt)與負載并聯;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(C? t)的另外一端和負載的另外一端連接。
【文檔編號】H02M3/155GK205453494SQ201521118533
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月27日
【發明人】張波, 沈瀚云, 羅安
【申請人】華南理工大學