[发明专利]级联的升降压型DC-DC变换器

说明书

一种级联的升降压型DC‑DC变换器，包括电感L1、1个升压型电容电感储能模块、1个降压型电容电感储能模块和电容Co，升压型电容电感储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、电感La_1和电子开关Sa，降压型电容电感储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2、电感Lb_1和电子开关Sb，电子开关Sa包括二极管Da_2、N型MOS管Ma_1和控制器a，电子开关Sb包括二极管Db_3、N型MOS管Mb_1和控制器b。本发明具有如下工作特征：电路结构简单、适用的控制方法多样、输入和输出电流均连续、输出和输入电压共地且极性一致、输出电压Vo大于或小于或等于直流电源电压Vi。

技术领域

本发明涉及直流-直流(DC-DC)变换器，尤其是一种输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性的级联的升降压型DC-DC变换器，可作为基本单元组建多输入和多输出的直流电源系统，如：直流电源模块并联系统、LED阵列驱动系统、分布式光伏发电系统等。

背景技术

现有具有升降压功能的基本DC-DC变换器包括Buck-Boost变换器、Cuk变换器、Sepic变换器和Zeta变换器。如表1所列，在不考虑输出电容的情况下，上述这4种具有升降压功能的基本DC-DC变换器都不满足“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的要求。

表1

采用级联基本DC-DC变换器的方式，将Boost变换器和Buck变换器进行级联，可获得输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性的升降压型DC-DC变换器，但是其组合内部存在电流不连续的问题。

发明内容

为了克服现有“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的升降压型DC-DC变换器级联方案中Boost和Buck的组合内部存在电流不连续的问题，本发明提供一种级联的升降压型DC-DC变换器，能够实现输入和输出电流均连续、级间电流仍连续以及输入和输出共地，以此扩充升降压型DC-DC变换器的种类。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种级联的升降压型DC-DC变换器，包括电感L1、1个升压型电容电感储能模块、1个降压型电容电感储能模块和电容Co，升压型电容电感储能模块具有端口Via+、端口Voa+和端口Gnda，降压型电容电感储能模块具有端口Vib+、端口Vob+和端口Gndb，电容Co的一端与负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、直流电源Vi的负端、升压型电容电感储能模块的端口Gnda和降压型电容电感储能模块的端口Gndb相连，升压型电容电感储能模块和降压型电容电感储能模块的其余部分与电感L1位于直流电源Vi和电容Co之间并呈串联关系；

所述升压型电容电感储能模块包括二极管Da_1、电容Ca_1、电感La_1和电子开关Sa，所述电子开关Sa具有端口c和端口d，二极管Da_1的阳极同时与升压型电容电感储能模块的端口Via+和电子开关Sa的端口c相连，二极管Da_1的阴极同时与电容Ca_1的一端和升压型电容电感储能模块的端口Voa+相连，电子开关Sa的端口d同时与电容Ca_1的另一端和电感La_1的一端相连，电感La_1的另一端与升压型电容电感储能模块的端口Gnda相连；

所述降压型电容电感储能模块包括二极管Db_1、电容Cb_1、二极管Db_2、电感Lb_1和电子开关Sb，所述电子开关Sb具有端口e和端口f，电容Cb_1的一端同时与降压型电容电感储能模块的端口Vib+和电子开关Sb的端口e相连，电容Cb_1的另一端同时与二极管Db_1的阳极和电感Lb_1的一端相连，二极管Db_1的阴极同时与降压型电容电感储能模块的端口Vob+和电子开关Sb的端口f相连，电感Lb_1的另一端与二极管Db_2的阴极相连，二极管Db_2的阳极与降压型电容电感储能模块的端口Gndb相连。