[实用新型]无源箝位交错并联升压型变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及直流-直流变换器，具体说是一种无源箝位交错并联升压型变换器。

背景技术

常规的升压型(Boost)交错并联直流-直流变换器，包括两个电感，两个续流二极管，两个功率开关管，第一功率开关管的漏极与第一二极管的阳极及第一电感的一端相连，第二功率开关管的漏极与第二二极管的阳极及第二电感的一端相连，第一电感的另一端与第二电感的另一端相连。这种升压型交错并联直流-直流变换器输出电压增益较小，功率开关管的电压应力较大，功率开关管为硬开关工作，开关损耗较大，续流二极管的反向恢复电流较大，反向恢复损耗较大。近年来，相继研究了一些软开关电路，主要有两种：一种是通过附加有源功率开关和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关；另一种是通过附加二极管和无源电感、电容等器件实现功率开关管的软开关。这两种方法的虽然可以实现功率开关管的软开关，但是外加电路复杂，而且不能降低功率开关管的电压应力，也不能实现变换器的高增益功能。

发明内容

本实用新型的目的是提供功率开关管电压应力小，结构简单，成本低，且无能量损耗的具有高电压增益的无源箝位交错并联升压型变换器。

为达上述目的，本实用新型的技术解决方案是，无源箝位交错并联升压型变换器包括两个功率开关管，两个钳位二极管，两个输出二极管，两个开关电容，一个输出电容和两个耦合电感，第一耦合电感有两个绕组，第二耦合电感有两个绕组，第一耦合电感的第一绕组的一端、第二耦合电感的第一绕组的一端以及第一开关电容的一端、第二开关电容的一端共同与输入电源的正端相连，第一耦合电感的第一绕组的另一端与第一功率开关管的漏极以及第一箝位二极管的阳极相连，第一功率开关管的源极与地相连，第一开关电容的另一端与第一耦合电感的第二绕组的一端以及第二钳位二极管的阴极相连，第二耦合电感的第一绕组的另一端与第二功率开关管的漏极以及第二箝位二极管的阳极相连，第二功率开关管的源极与地相连，第二开关电容的另一端与第二耦合电感的第二绕组的一端以及第一钳位二极管的阴极相连，第一耦合电感的第二绕组的另一端与第一输出二极管的阳极相连，第二耦合电感的第二绕组的另一端与第二输出二极管的阳极相连，第一输出二极管的阴极与第二输出二极管的阴极以及输出电容的正端相连，输出电容的负端与地相连，上述第一耦合电感的第一绕组与第二耦合电感的第一绕组的连接端和第一耦合电感的第二绕组与第一开关电容的连接端为第一耦合电感的同名端；第二耦合电感的第一绕组与第一耦合电感的第一绕组的连接端和第二耦合电感的第二绕组与第二开关电容的连接端为第二耦合电感的同名端。

工作时，利用两个耦合电感的第二绕组和与之串联的开关电容实现了电路的高增益输出；利用第一功率开关管漏、源极间自身存在的并联电容以及第二功率开关管漏、源极间自身存在的并联电容，实现了第一功率开关管和第二功率开关管的零电压关断；第二开关电容收集第一耦合电感的漏感能量，第一开关电容收集第二耦合电感的漏感能量，并最终转移到输出端，实现了箝位电路的无损吸收。在整个开关周期中，第一、第二功率开关管可实现零电流开通和零电压关断，利用第一、第二耦合电感的漏感降低第一、第二钳位二极管以及第一、第二输出二极管的电流下降速率，从而改善了第一、第二钳位二极管及第一、第二输出二极管的反向恢复特性。

本实用新型的无源箝位交错并联升压型变换器，利用两个耦合电感的第二绕组和与之串联的开关电容实现了变换器的高增益输出，利用第一钳位二极管与第二开关电容以及第二钳位二极管与第一开关电容组成的钳位电路无损地吸收和转移了两个耦合电感的漏感能量，并实现了第一、第二功率开关管的零电流开通，利用第一、第二功率开关管自身存在的并联电容实现了第一、第二功率开关管的零电压关断，利用第一、第二耦合电感的漏感实现了第一、第二输出二极管和第一、第二钳位二极管的软关断，无需额外的电感元件，从而附加元件少，结构简单，成本低，无需额外的检测电路，电路中无能量损耗元件，可提高变换器的输出增益与电路效率，且换流过程中，功率开关管关断时无电压过冲，续流二极管关断时无电流过冲。

附图说明

图1是无源箝位交错并联升压型变换器的电路图。

具体实施方式