[实用新型]级联的降压型DC-DC变换器

说明书

一种级联的降压型DC‑DC变换器，包括电容电感储能模块1至电容电感储能模块n、电感L1至电感Ln‑1和电容Co，电容电感储能模块j包括二极管Dj_1、电容Cj_1、二极管Dj_2、电子开关Sj和电感Lj_1，电子开关Sj包括二极管Dj_3、N型MOS管Mj_1和控制器j，j的取值范围是1至n。本实用新型具有如下工作特征：电路结构简单、易于扩展、适用的控制方法多样、高效率、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小于或等于直流电源电压Vi。

技术领域

本实用新型涉及直流-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降压型DC-DC变换器，可作为高降压比的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

现有具有降压功能的基本DC-DC变换器包括Buck变换器、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5种具有降压功能的基本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

级联是获得高降压比的常用手段。当采用上述基本DC-DC变换器进行级联时，仅Speic和Buck的组合或Speic和Zeta的组合或Cuk和Cuk的组合可满足“输入和输出电流均连续且输入和输出电压同极性”的要求。但是，Speic和Buck的组合和Speic和Zeta的组合内部存在电流不连续的问题，而Cuk和Cuk的组合则存在输入和输出不共地的问题。

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”的降压型DC-DC变换器级联方案中Speic和Buck的组合和Speic和Zeta的组合内部存在电流不连续的问题以及Cuk和Cuk的组合存在输入和输出不共地的问题，本实用新型提供一种级联的降压型DC-DC变换器，能够实现级间电流仍连续以及输入和输出共地，以此扩充DC-DC变换器的级联种类。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种级联的降压型DC-DC变换器，包括电容电感储能模块1至电容电感储能模块n、电感L1至电感Ln-1和电容Co，电容电感储能模块j具有端口Vij+、端口Voj+和端口Gndj，电容电感储能模块1的端口Vi1+与直流电源Vi的正端相连，电容电感储能模块1的端口Vo1+与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电容电感储能模块2的端口Vi2+相连，依次类推，电感Ln-1的另一端与电容电感储能模块n的端口Vin+相连，电容电感储能模块n的端口Von+同时与电容Co的一端以及负载Z的一端相连，负载Z的另一端同时与电容Co的另一端、电容电感储能模块j的端口Gndj和直流电源Vi的负端相连，j的取值范围是1至n，电容电感储能模块j包括二极管Dj_1、电容Cj_1、二极管Dj_2、电子开关Sj和电感Lj_1，所述电子开关Sj具有端口aj和端口bj，电容Cj_1的一端同时与电容电感储能模块j的端口Vij+和电子开关Sj的端口aj相连，电容Cj_1的另一端同时与二极管Dj_1的阳极和电感Lj_1的一端相连，二极管Dj_1的阴极同时与电容电感储能模块j的端口Voj+和电子开关Sj的端口bj相连，电感Lj_1的另一端与二极管Dj_2的阴极相连，二极管Dj_2的阳极与电容电感储能模块j的端口Gndj相连。

本实用新型中，当电子开关S1截止时，二极管D1_1导通，直流电源Vi、电容C1_1、二极管D1_1、电感L1和电容电感储能模块2构成一个回路，二极管D1_2、电感L1_1、二极管D1_1、电感L1和电容电感储能模块2构成另一个回路。

当电子开关S1导通时，二极管D1_1截止，直流电源Vi、电子开关S1、电感L1和电容电感储能模块2构成一个回路，二极管D1_2、电感L1_1、电容C1_1、电子开关S1、电感L1和电容电感储能模块2构成另一个回路。