[发明专利]一种基于耦合电感的boost升压电路

说明书

本发明公开了一种基于耦合电感的boost升压电路,包括电感L1、电感L2、二极管D、电解电容C、负载电阻R₀和MOS管Q，二极管D、电感L1、电感L2和MOS管Q串联，二极管D的阴极连接电感L1，电感L1和电感L2为同向串联，电感L2连接MOS管Q的漏极，二极管D的阳极连接输入电压的正极，MOS管Q的源极连接出入电压的负极，输入电压为直流电压，电解电容C与电感L2和MOS管Q的串联电路并联，负载电阻R₀和电解电容C并联，电感L1和电感L2的匝数比为n：1，负载电阻R₀两端的电压为输出电压，MOS管Q采用N沟道增强型；本发明结构简单，成本低廉，易于设计和控制，具有工程实用价值，能够实现升压比高时效率也高的技术效果。

技术领域

本发明涉及一种基于耦合电感的boost升压电路。

背景技术

boost电路是开关电源中常用的一种升压电路，具有结构简单，易于控制等优点，但是，传统型boost电路有一个明显的缺点，那就是随着占空比的增加其效率将迅速减小，难以达到理想的升压状况，理论上只要增加其占空比就可获得任意升压比，甚至可以达到无穷大，但是由于电路中存在着各种各样的损耗如二极管损耗，MOS管的损耗，线路损耗等，导致其随着占空比的增加(即升压比的增高)其效率迅速减少，由此，传统型boost电路的升压比和效率之间存在着一种矛盾，即升压比高时其效率必定降低，而要想有较高的效率其升压比只能降低，由此，传统型boost电路存在高升压比与高效率难以兼得的问题。

鉴于传统boost电路存在的缺点，有很多基于耦合电感的新型升压电路被提出来。以文献[1]梁文娟,谭国东,陈浩,胡雪峰.一种零纹波耦合电感高增益DC-DC变换器[J].哈尔滨理工大学学报,2019,24(04):14-21、文献[2]丁杰,赵世伟,文楚强.单开关低电压应力的高增益Boost变换器[J].电子技术应用,2019,45(12):125-128和文献[3]何焕文,王晓刚.非隔离型Boost变换器拓扑结构综述[J].机电信息,2020(08):23-25+27中所提出的boost升压电路为例，他们都是利用耦合电感来提升boost电路的性能。这些电路从理论上分析确实可以在一定程度上克服传统boost电路的缺点，但是其缺点也很明显，那就是电路过于复杂，极大的增加了电路的设计难度和控制难度，也极大的提高了使用成本，缺乏可实用性，特别是在企业生产产品时，不但要考虑其产品的性能，还要考虑其生产成本，而且由于使用了更多的元器件，其损耗也大大增加，降低了效率。所以说这些电路虽然具有一定的学术价值，但却缺乏工程实用价值，因此这些复杂的升压电路很难得到大面积推广使用。以文献[4]方宇,魏腾飞,谢勇,邢岩.应用在UPS中的耦合电感型Boost电路分析[J].电力电子技术,2009,43(12):76-78和文献[5]AN-5081.High Gain Step-up Converter withCoupled Inductor for Piezoelectric Element Drive https://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN-5081.pdfJP.pdf中所提出的boost升压电路为例，这两个文献中所提出的基于耦合电感的boost升压电路与文献[1]、文献[2]和文献[3]中的电路相比较，电路结构简单，但是，其与传统型boost电路存在一样的问题：随着占空比的增加(即升压比的增高)其效率迅速减少，高升压比与高效率难以兼得。

发明内容

针对现有技术中传统型boost电路与简单的基于耦合电感的boost升压电路存在高升压比与高效率难以兼得及能够克服传统型boost电路的缺点的基于耦合电感的boost升压电路过于复杂，极大的增加了电路的设计难度和控制难度，也极大的提高了使用成本，缺乏可实用性的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于耦合电感的boost升压电路，结构简单，成本低廉，易于设计和控制，具有工程实用价值，能够实现升压比高时效率也高的技术效果。

本发明为了解决上述技术问题，采用如下技术方案：