[发明专利]T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，特别涉及一种采用单电感的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，当输出电压比输入电压的比值较小，采用单级降压时的占 空比太小，常采用变压器结构的变换器，或是多级降压的结构。由于输出电压与输出电压相 差较大，控制精度难以得到保证，并增加了电路的复杂性，引起了多级电源级联可能导致系 统不稳定性的问题。

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别很大时的控制精度，提出 了一种采用多个输入电容串联分压，并对各个输入级联电容分别进行降压控制的拓扑结构， 实现高性能的降压变换。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种T型降压变换器的拓扑结构，通过2k-1个开关器件依次串联构成T型变换器的横 轴；通过电容串联构成T型变换器的纵轴，k为大于或等于1的正整数；横轴的最后一个开 关通过电感与负载的一端相连，负载的另一端与横轴的另一端相连；输入电源的高电位端与 纵轴上电容的高电位端相连，输入电源的低电位端与纵轴上电容的低电位端相连；其中相邻 两个电容间的节点和对应的相邻两个开关间的节点，由单向从纵轴流向横轴可控开关支路连 接。通过扩展T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。

拓扑中的选择可控电力电子开关IGBT或MOSFET。

上述结构可以进行变换，在纵轴与横轴的交点上增加一个开关，与k+1个电容串联构成T 型变换器的纵轴；通过k个开关器件串联构成变换器的横轴；横轴的最后一个开关通过电感 与负载的一端相连，负载的另一端与开头新增开关与横轴延长线的交点相连；其中相邻两个 电容间的节点和对应的相邻两个开关间的节点之间有单向从纵轴流向横轴可控开关支路。

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T型降压变换器采用单电感的结构， 对各个串联输入侧电容进行分时独立的降压控制，在降压差很高时，有较高的控制性能；降 低了电路的复杂性，克服了多级电源串联可能导致的系统稳定性的限制。

附图说明

图1为本发明提出的T型降压变换器的拓扑结构图。

图2(a)为可控开关的MOSFET等效示例图。

图2(b)为可控开关的IGBT等效示例图。

图3为T型降压变换器的变化结构示例一。

图4为T型降压变换器的变化结构示例二。

图5为T型降压变换器的变化结构示例三。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明：

图1为T型降压变换器的拓扑结构图。通过开关S_D11、S_D21、……S_Dk1、S₂₂、S₃₂、…… S_k2(k为大于或等于1的正整数，下同)共2k-1个开关器件串联构成T型变换器的横轴； 通过电容C₁、C₂……C_k串联构成T型变换器的纵轴；开关S_Dk1通过电感L与负载R_L的一端 相连，负载R_L的另一端与开关S_k2的一端相连；输入电源的高电位端与电容C_k的高电位端相 连，输入电源的低电位端与电容C₁的低电位端相连；其中电容C_i与C_(i+1)(i＝1，2……k-1，下 同)之间的节点和开关S_Di1与S_D(i+1)1的节点之间有单向从纵轴流向横轴可控开关支路，在电容 C_i与C_(i+1)的节点和开关S_(i+1)2与S_(i+2)2之间的节点之间有单向支路。

开关S_k1、S_Dk1、S_Dk2、C_k、S_k2构成T型变换器的扩展单元组，当增加此元器件组，并 按上述的连接方式扩展电路时，可以增加变换器的级数。