[发明专利]基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC-DC变换器

说明书

本发明公开一种基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC‑DC变换器，基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC‑DC变换器，包括直流输入电源V_in和N路输出支路，N为正整数且N≥2；使其用较少的元件数量实现输出端口间良好的交叉调节，既能实现升压输出也能实现降压输出，能够满足不同电压需求，具有较宽的输出电压范围，易于实现零电压开关，从而保证系统效率较高；多路输出电压可以分别由独立的控制变量调节，有效降低了多个输出端口间的交叉耦合效应。

技术领域

本发明属于电力电子领域，涉及功率变换技术，尤其涉及一种基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC-DC变换器。

背景技术

与传统电力电子变换器相比，多输出DC-DC变换器具有成本低、体积重量小和结构紧凑等优势，目前已在电动汽车、便携式电子设备和LED驱动器等领域得到了广泛应用。其中，一种实现多输出的较为方便且低成本的解决方案是单电感多输出(Single InductorMultiple Output,SIMO)变换器。然而，SIMO转换器的多个输出端口之间往往存在严重的交叉耦合问题，危害系统稳定运行。尽管可以采取其它解决方式来降低交叉耦合效应的影响，却无疑增加了系统的复杂性，带来系统性能方面的缺陷。作为整个功率变换系统的根基，电路拓扑的构造对多输出变换器至关重要，因此研究性能可靠的多输出变换器新拓扑势在必行。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC-DC变换器，用较少的元件数量实现输出端口间良好的交叉调节，同时能够满足不同电压需求的宽输出电压范围，并且易于实现零电压开关以提高系统效率。

本发明所采取的技术方案是：

基于零电压开关的多路弱耦合宽电压输出DC-DC变换器，包括直流输入电源 V_in和N路输出支路，N为正整数且N≥2；

输入电源V_in连接电感L₁后与第一输出支路的开关管S₁源极连接，第1输出支路中电容C₁与二极管D及电容C₂串联后并联在开关管S₁源极和地之间，电感L₂并联在二极管D和电容C₂之间，负载R₁与电容C₂并联；

其余输出支路N中电感L_N+1与电容C_N+1及其并联负载R_N串联后并联在开关管S_N源极和地之间，开关管S_N源极与开关管S_N-1漏极连接，S_N漏极与输入电源V_in共地。

进一步，每个开关周期内有N+1个工作模式，存在N个占空比D₁、D₂、…、 D_N可通过调整相应占空比的大小调节各个输出支路的输出电压V_o1、V_o2、…、V_oN。

进一步，所述开关管S₁、S₂、…、S_N采用STP75NF75 MOS管。

进一步，所述开关管S₁、S₂、…、S_N采用TMS320F28335型数字信号处理器产生驱动信号驱动，开关管栅源极电压在-5V和20V之间。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明的多输出DC-DC变换器采用新型多输出变换器拓扑，使其用较少的元件数量实现输出端口间良好的交叉调节，既能实现升压输出也能实现降压输出，能够满足不同电压需求，具有较宽的输出电压范围。