[发明专利]一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器

说明书

本发明提出一种宽输入宽输出Cuk DC‑DC变换器。所提变换器由基本Cuk变换器和若干个所提增益扩展单元组成。所提增益扩展单元由一个电感、两个电容及一个二极管所构成，通过调节所提增益扩展单元的个数即可实现对变换器输入输出增益及开关器件电压应力的调节。所提变换器具有控制及驱动电路简单、输入输出电压调节范围宽、开关器件电压应力等优势，较适合于输入或输出电压变化范围较大的应用场合。

技术领域

本发明涉及一种宽输入输出升降压DC/DC变换器，具体是一种宽输入宽输出CukDC-DC变换器。

背景技术

在输入和输出电压变化均较大的应用场合，输入电压即可能高于输出电压，也可能低于输出电压，此时适用的常见非隔离型升降压DC-DC变换器有Buck-Boost、Cuk、Sepic以及Zeta电路。理论上通过调节占空比D，这些变换器的输入输出增益可以在零至无穷大之间变化，但受元器件及电路寄生参数的影响，这些变换器的升压能力受到了较大的限制。目前提高DC-DC变换器输入输出增益的方案多基于Boost电路而构建，因而这些电路通常只能实现升压，不能实现降压，在输入和输出电压变化较大的应用场合中难以适用。因此研究即可实现高增益升压，同时也可实现降压的新型宽输入输出升降压DC/DC变换器具有重要意义。

发明内容

为解决现有非隔离型高增益DC-DC变换器不能同时实现高增益升压和降压的问题，本发明基于基本Cuk电路提出一种宽输入输出升降压DC/DC变换器。

本发明采取的技术方案为：

一种宽输入宽输出Cuk DC-DC变换器，该变换器包含一个直流输入源，一个负载R_L，一个基本Cuk变换器，n个扩展单元。其中：

基本Cuk变换器包含两个电感L₁、L₂，两个电容C₁、C₂，一个功率开关S₁，一个二极管D₁。其连接形式如下：电感L₁的左端接输入电源的正极，右端连接功率开关S₁的漏极以及电容C₁的左端，电容C₁的右端与电感L₂的左端以及二极管D₁的阳极相连，电感L₂的右端与电容C₂的上端相连，功率开关S₁的源极、二极管D₁的阴极以及电容C₂的下端与输入电源的负极相连。

n个扩展单元的元器件和内部连接形式均相同，以第i个扩展单元为例说明，其含有：一个电感L_i1，一个二极管D_i1，两个电容C_i1、C_i2。其中电容C_i1的右端与电感L_i1的左端以及二极管D_i1的阳极相连，电感L_i1的右端与电容C_i2的上端相连。

各个扩展单元之间的连接形式如下(1<i≤n)：第i-1个扩展单元中电容C_(i-1)1的右端、电感L_(i-1)1的左端以及二极管D_(i-1)1的阳极相连的交点与第i个扩展单元中电容C_i1的左端相连，第i-1个扩展单元中电感L_(i-1)1的右端与电容C_(i-1)2的上端相连的交点与第i个扩展单元中二极管D_i1的阴极相连，第i-1个扩展单元中电容C_(i-1)2的下端与第i个扩展单元中电容C_i2的下端以及输入电源的负极相连。