[发明专利]L型降压变换器的拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种降压变换器的电路拓扑结构，特别涉及一种DC-DC型降压变换器的拓扑 结构。

背景技术

在传统的DC-DC降压电路中，输入电压与输出电压差别很大时，常采用变压器结构的变 换器，或是多级降压的结构，此时控制精度难以得到保证，同时多级串联的方式带来了结构 复杂性及系统系统性的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决输入电压与输出电压差值较高时的控制精度以及系 统串联的复杂性、稳定性上的不足，提出了一种采用多个输出电容串联，并对各个输入级联 电容分别进行降压控制的拓扑结构，实现高性能变换。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种L型降压变换器的拓扑结构，构成该拓扑结构的器件之间的连接为：通过k个开关 器件串联构成L型变换器的横轴；通过k个电容串联构成L型变换器的纵轴；横轴的最后一 个开关通过电感与负载一端相连，负载的另外一端与横轴各个节点间各有一个从负载端流向 横轴的单向可控支路；横轴上相邻两个开关间的节点与对应的纵轴上两个电容间的节点，由 从纵轴流向横轴的开关连接，k为大于1的正整数；通过扩展L型结构的横、纵轴以及单向 整流支路、单向可控开关支路，拓展变换器。第k级的开关及第k级电容构成扩展单元组， 按上述的连接方式扩展电路时，增加变换器的级数。

本发明的有益效果：

与传统的DC-DC降压变换器相比较，本发明所公开的L型降压变换器采用单电感的结构， 对各个串联的输入侧电容进行分时独立放电，输入电压与输出电压的压差很大的情况下，有 较高的控制精度，并克服了系统串联引入的可靠性及系统稳定性等方面的问题。

附图说明

图1为本发明提出的L型降压变换器的拓扑结构图。

图2(a)为MOSFET等效可控开关的示例图。

图2(b)为IGBT等效可控开关的示例图。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明：

图1为L型降压变换器的拓扑结构图。通过二极管S_D11、二极管S_D21……二极管S_Dk1共k 个器件串联构成L型变换器的横轴；通过电容C₁、电容C₂……电容C_k共k个电容串联构成 L型变换器的纵轴；二极管S_Dk1通过电感L_A与负载R_L一端相连，负载的另外一端与横轴各个 节点间各有一个从负载端流向横轴的单向可控支路；横轴上二极管S_Dk1、二极管S_D(k-1)1间的 节点与纵轴上电容C_(k-1)、电容C_k间的节点有从纵轴流向横轴的开关，k为大于1的正整数。

开关S_k1、二极管S_Dk1、二极管S_Dk2、电容C_k、开关S_k2构成L型变换器的扩展单元组， 按上述的连接方式扩展电路时，可以增加变换器的级数。

各个电容的充电过程可分为电感储能的阶段和电感向电容进行能量转移的阶段，以图1 中所示的电容C_n(n＝1，2……k)为例，其储能及能量转移过程中，开关S_n2设置处于导通状 态，开关S_j2(j≠n)处于断开状态，通过S_n1的开关状态切换对电容C_n进行放电控制，详细过 程如下。

阶段1：当开关S_n1导通时，使得二极管S_D(n+1)1……二极管S_Dk1受正向偏压进入导通状态， 此时电容C_n、开关S_n1、二极管S_D(n+1)1……二极管S_Dk1、电感L_A、负载R_L、开关S_n2、二极管 S_Dn2、开关S_(n-1)1一起构成回路，电容向负载供电。