一种基于耦合电感的高电压增益变换器的制作方法

本发明涉及变换器，具体涉及一种基于耦合电感的高电压增益变换器。

背景技术：

1、传统的boost变换器成本较低，结构简单，易于拓扑，已被广泛应用于提升电压水平。而传统boost变换器的高电压增益通常通过增大占空比实现，但在极端占空比条件下，变换器会出现诸多问题，如boost变换器的输出二极管会出现振幅较大的短脉冲电流，导致严重的二极管反向恢复问题，功率开关管承受较大的电压应力，电感和电容的等效串联电阻会影响变换器的转换效率等。因此，在极端占空比条件下，传统boost变换器难以实现高电压增益，在合适占空比下传统boost变换器的电压增益有待提高。

技术实现思路

1、本发明针对传统boost变换器在合适的占空比下难以获得高电压增益的问题，提供一种基于耦合电感的高电压增益变换器。

2、一种基于耦合电感的高电压增益变换器，包括主电路，所述主电路包括：

3、第一开关管；第一升压模块，第一升压模块的第一端与电源的正极连接，第一升压模块的第二端与第一开关管的第一端连接。

4、第二升压模块，包括第一二极管、第一升压单元、第二升压单元和耦合电感，所述耦合电感包括初级绕组、第一次级绕组和第二次级绕组；第一二极管的阳极与第一升压模块的第二端、第一升压单元的第一端连接，第一二极管的阴极与初级绕组的第一端连接，初级绕组的第二端与第一次级绕组的第一端、第二次级绕组的第一端连接，第二次级绕组的第二端与第一升压单元的第二端连接，第一次级绕组的第二端与第二升压单元的第一端连接，第二升压单元的第二端与第一开关管的第二端、电源的负极连接。

5、输出模块，其与第二升压单元和负载连接；第一升压模块用于给第二升压单元充电，第二升压单元用于给第一升压单元充电，第一升压单元用于给输出模块充电，输出模块用于给负载充电。

6、优选的，所述第一升压单元包括第一电容，所述第一电容的第一端为第一升压单元的第一端，第一电容的第二端为第一升压单元的第二端。

7、优选的，所述第二升压单元包括第二电容，所述第二电容的第一端为第二升压单元的第一端，所述第二电容的第二端为第二升压单元的第二端。

8、优选的，所述第一升压模块包括第一电感，所述第一电感的第一端为第一升压模块的第一端，第一电感的第二端为第一升压模块的第二端。

9、优选的，所述耦合电感还包括励磁电感，所述励磁电感并接于初级绕组两端。

10、优选的，所述初级绕组的第一端、第一次级绕组的第一端和第二次级绕组的第一端互为同名端。

11、优选的，所述输出模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第三电容、第四电容和第五电容。

12、第二二极管的阳极与第一电容的第二端、第四电容的第一端连接，第二二极管的阴极与第三电容的第一端、第四二极管的阳极连接，第三电容的第二端与第二电容的第二端、第三二极管的阴极连接，第四二极管的阴极与第五电容的第一端连接，第五电容的第二端与第四电容的第二端、第三二极管的阳极连接；负载并接于第五电容两端。

13、优选的，所述变换器在一个开关周期内包括如下两种工作模态，

14、第一工作模态；第一开关管和第四二极管导通，第一二极管、第二二极管和第三二极管关断；电源向第一电感充电；第二电容通过第一次级绕组、第二次级绕组向第一电容和励磁电感充电；第三电容和第四电容通过第四二极管向第五电容和负载充电，当第一开关管关断时，第一工作模态结束。

15、第二工作模态：第一二极管、第二二极管和第三二极管导通，第一开关管和第四二极管关断；电源、第一电感和励磁电感通过第一二极管向第二电容充电；电源、第一电感和第一电容通过第二二极管、第三二极管向第三电容和第四电容充电；第五电容向负载充电，当第一开关管导通时，第二工作模态结束。

16、优选的，所述第一开关管为场效应管，第一开关管的第一端为场效应管的漏极，第一开关管的第二端为场效应管的源极，第一开关管的第三端为场效应管的栅极。

17、优选的，还包括电压测试单元、主控单元和驱动单元。

18、所述电压测试单元与负载两端连接，用于检测所述基于耦合电感的高电压增益变换器的输出电压。

19、所述主控单元用于将根据输出电压输出占空比信号。

20、所述驱动单元的输出端与第一开关管的第三端连接，用于根据占空比信号输出控制信号。

21、本申请提供的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，通过调节第一耦合电感的初级绕组与第一耦合电感的第一次级绕组的匝数比、第一耦合电感的初级绕组与第一耦合电感的第二次级绕组的匝数比、以及第一开关管的导通占空比，可以调节电压增益比，以获得合适的输出电压。

技术特征：

1.一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，包括主电路，所述主电路包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述第一升压单元包括第一电容，所述第一电容的第一端为第一升压单元的第一端，第一电容的第二端为第一升压单元的第二端。

3.根据权利要求2所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述第二升压单元包括第二电容，所述第二电容的第一端为第二升压单元的第一端，所述第二电容的第二端为第二升压单元的第二端。

4.根据权利要求3所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述第一升压模块包括第一电感，所述第一电感的第一端为第一升压模块的第一端，第一电感的第二端为第一升压模块的第二端。

5.根据权利要求4所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述耦合电感还包括励磁电感，所述励磁电感并接于初级绕组两端。

6.根据权利要求5所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述初级绕组的第一端、第一次级绕组的第一端和第二次级绕组的第一端互为同名端。

7.根据权利要求6所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述输出模块包括第二二极管、第三二极管、第四二极管、第三电容、第四电容和第五电容；

8.根据权利要求6所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述变换器在一个开关周期内包括如下两种工作模态，

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，所述第一开关管为场效应管，第一开关管的第一端为场效应管的漏极，第一开关管的第二端为场效应管的源极，第一开关管的第三端为场效应管的栅极。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，其特征在于，还包括电压测试单元、主控单元和驱动单元；

技术总结
本发明提供的一种基于耦合电感的高电压增益变换器，包括主电路，所述主电路包括：第一开关管；第一升压模块；第二升压模块，包括第一二极管、第一升压单元、第二升压单元和耦合电感，第一二极管的阳极与第一升压模块的第二端、第一升压单元的第一端连接，第一二极管的阴极与初级绕组的第一端连接，第二次级绕组的第二端与第一升压单元的第二端连接，第一次级绕组的第二端与第二升压单元的第一端连接，第二升压单元的第二端与第一开关管的第二端、电源的负极连接；输出模块，其与第二升压单元和负载连接，所述一种基于耦合电感的高电压增益变换器解决了传统的Boost变换器在合适的占空比下难以获得高电压增益的问题。

技术研发人员：乐卫平,章兵,毛元韬
受保护的技术使用者：深圳市恒运昌真空技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13