[发明专利]一种采用开关电感的二次型升降压变换器

权利要求书

1.一种采用开关电感的二次型升降压变换器，其连接在电源及负载之间，其特征在于，其包括：

二次型BUCK-BOOST电路，其包括输入、输出侧电感、开关管和输入、输出侧电容，所述输入侧电感一端用于与所述电源正极连接，所述输入侧电感另一端与所述开关管的一端连接，所述开关管的另一端用于与所述电源的负极连接，所述开关管的控制端用于与外部控制器连接，所述输入侧电容的一端用于连接于所述电源正极，所述输入侧电容的另一端连接于所述输入侧电感的另一端，所述输出侧电感的一端与所述输入侧电容的一端连接，所述输出侧电感的另一端与所述开关管的另一端连接，所述输出侧电容与所述输出侧电感并联；

电感增益单元，其与所述输入侧电感并联，所述电感增益单元用于在所述开关管导通时，与所述输入侧电感共同蓄能；以及在所述开关管截止时，与所述输入侧电感共同向所述输入侧电容输出电能；

所述电感增益单元包括增益电感、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阴极与所述开关管的一端连接，所述第一二极管的阳极与所述第二二极管的阳极和所述增益电感的一端连接，所述第二二极管的阴极与所述输入侧电感的一端连接，所述增益电感的另一端用于与电源正极连接，其中，

所述开关管导通时，所述第一二极管导通，所述第二二极管截止，以使所述输入侧电感和增益电感并联蓄能；所述开关管截止时，所述第一二极管截止，所述第二二极管导通，以使所述输入侧电感和增益电感串联向所述输入侧电容输出电能；

所述二次型BUCK-BOOST电路还包括第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管，所述第三二极管的阳极用于与所述电源的正极连接，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极和所述第五二极管的阴极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接，所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阴极连接，所述第六二极管的阳极与所述第七二极管的阳极连接，所述第七二极管的阴极与所述负载的正极连接；

所述变换器的电压增益关系为其中，

V_o为变换后输出的电压，V_in为所述电源输入的电压，D为所述开关管工作的占空比；

所述变换器的输入电感电流应力为其中，

M为变换器的电压增益，f为变换器工作频率，L为输入侧电感电感量；

所述二次型升降压变换器的在一个开关周期内有两个工作模态，具体步骤包括：

当开关管S导通时，第五二极管D5承受反向电压关断，第四二极管D4、第一二极管D1导通，电源经第四二极管D4、第一二极管D1分别给输入侧电感L1和增益电感L2充电，能量以磁能的形式储存在两电感中，两电感电流线性上升；同时，输入侧电容C1中的能量通过第六二极管D6向输出侧电感L3转移，此阶段由输出侧电容C2向负载R提供能量；

当开关管S关断时，输入侧电感L1、增益电感L2由第二二极管D2串联后经第五二极管D5将能量转移到输入侧电容C1上，输入侧电容C1被充电；此时，输出侧电感L3为负载R提供能量，同时为输出侧电容C2充电，输出侧电感L3的电流线性减少。

2.根据权利要求1所述的二次型升降压变换器，其特征在于：所述开关管为全控型功率半导体器件。

3.根据权利要求2所述的二次型升降压变换器，其特征在于：所述全控型功率半导体器件可以是MOSFET、IGBT、IGCT、GTO或GTR。

4.根据权利要求3所述的二次型升降压变换器，其特征在于：所述输入侧电感和所述增益电感电感量相等。

5.根据权利要求4所述的二次型升降压变换器，其特征在于：所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管、所述第四二极管、所述第五二极管、所述第六二极管、所述第七二极管均为肖特基二极管。