基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器

摘要

本实用新型公开了一种基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器，包括一个主开关管器件S，箝位开关管S_c，两个续流二极管D_r1和D_r2，两个输出二极管D_o1和D_o2，箝位电容C_c，两个开关管电容C₁和C₂，两个储能电容C_o1和C_o2和一个带有两个绕组的耦合电感；利用耦合电感倍压结构实现常规占空比下的高增益，降低开关器件S的电压应力；利用有源箝位电路结构有效抑制主开关管关断时产生的电压过冲，并回收储存在漏感中的能量；利用耦合电感的漏感L_k实现主开关和箝位开关管的零电压导通；利用开关管电容C₁、开关管电容C₂和第一储能电容C_o1、第二储能电容C_o2来使得第一输出二极管D_o1、第二输出二极管D_o2的电压应力小于输出电压。

主权项

一种基于耦合电感倍压结构的双输出母线型高增益变换器，其特征在于：包括：一个提供电能的供电电源V_in；耦合电感，可以等效看作在理想变压器下由励磁电感L_m和原边漏感L_k组成，主要用于储存电荷，实现LC谐振电路和对其它电路结构的充放电，耦合电感的一端与供电电源V_in的正向端相连，耦合电感的另一端与原边漏感L_k相连；主开关电路，主要用于对电路开关状态的控制，配合其它电路结构实现高增益直流电压的输出，其中主开关器件为增强型N型MOS管，主开关器件S的漏极与耦合电感的原边漏感L_k一端相连，源极与零参考电位GND相连，栅极连接外部控制单元；箝位电路，主要用于抑制主开关器件S关断时产生的电压过冲，并可回收储存在漏感中的能量，包括一个箝位开关管Sc和一个箝位电容Cc，其中箝位开关管Sc的源极与主开关器件S的漏极相连，箝位开关管Sc的漏极与箝位电容Cc的一端相连，箝位电容Cc的另一端与零参考电位GND相连，箝位开关管Sc的栅极连接用于控制其导通和关断的外部控制单元；耦合电感倍压结构，主要用实现常规占空比下的高增益，从而降低主开关器件Sc的电压应力，并可以选择低耐压和低导通电阻的功率器件来进一步降低导通损耗，包括耦合电感二次侧绕组L₂、第一开关管电容C₁、第二开关管电容C₂、第一续流二极管D_r1和第二续流二极管D_r2，其中耦合电感二次侧绕组L₂的一端与箝位开关管Sc的源极相连，耦合电感二次侧绕组L₂的另一端与第一开关管电容C₁的一端相连，同时与第二开关管电容C₂的一端相连，第一开关管电容C₁的另一端与第一续流二极管D_r1的阴极相连，第二开关管电容C₂的另一端与第二续流二极管D_r2的阳极相连，第一续流二极管D_r1的阳极第二与续流二极管D_r2的阴极相连，同时第一续流二极管D_r1的阳极与第二续流二极管D_r2的阴极相连的公共节点与零参考电位GND相连；双输出电路结构，这种电路结构存在中点零电位，为后一级实现多电平逆变提供了有利条件，包括第一输出二极管D_o1、第二输出二极管D_o2、第一储能电容C_o1、第二储能电容C_o2、第一等效负载R_o1和第二等效负载R_o2，其中第一输出二极管D_o1的阳极与续流二极管D_r1的阴极相连，同时与第一开关管电容C₁的一端相连，第一输出二极管D_o1的阴极与第一储能电容C_o1的正极相连，第二输出二极管D_o2的阴极与续流二极管D_r2的阳极相连，同时与第二开关管电容C₂的一端相连，第二输出二极管D_o2的阳极与第二储能电容C_o2的负极相连，第一储能电容C_o1的负极与第二储能电容C_o2的正极相连，第一等效负载R_o1的一端与第一储能电容C_o1的正极相连，第二等效负载R_o2的一端与第二储能电容C_o2的负极相连，第一等效负载R_o1的另一端与第二等效负载R_o2的另一端相连，第一等效负载R_o1和第二等效负载R_o2相连的公共点与第一储能电容C_o1和第二储能电容C_o2相连的公共点相连，并且此公共点与零参考电位GND相连。