一種高增益Boost電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高增益Boost電路，包括變壓器（T1）、開關(guān)管（Q1）、第一二極管（D1）、第二二極管（D2）、第三二極管（D3）、第一儲(chǔ)能電容（C1）、第二儲(chǔ)能電容（C2）及負(fù)載（R）；所述變壓器（T1）的第一次級(jí)繞組（W21）、第二次級(jí)繞組（W22）、第二二極管（D2）和第三二極管（D3）構(gòu)成變壓器升壓模塊（1）；所述變壓器（T1）的初級(jí)繞組（W1）、開關(guān)管（Q1）、第一二極管（D1）和第一儲(chǔ)能電容（C1）構(gòu)成Boost電路模塊（2）；所述第二儲(chǔ)能電容（C2）和負(fù)載（R）構(gòu)成輸出模塊。本實(shí)用新型解決了由于開關(guān)管數(shù)目增多，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降的問題。
【專利說明】—種高增益Boost電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高增益Boost電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著生活和工業(yè)的發(fā)展，對(duì)電力電子電路的要求也日益苛刻。傳統(tǒng)的Boost電路已經(jīng)無法滿足工業(yè)的需要，工業(yè)上需要更高增益的升壓電路。傳統(tǒng)的方法是通過多個(gè)Boost環(huán)節(jié)電路來級(jí)聯(lián)升壓，該方法成本較高，且由于開關(guān)管數(shù)目的增多，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，若其中一個(gè)環(huán)節(jié)崩潰，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)崩潰。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本實(shí)用新型提供一種高增益Boost電路，適用于需要高增益的電力電子電路中。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案: [0005]一種高增益Boost電路，包括變壓器T1、開關(guān)管Q1、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一儲(chǔ)能電容C1、第二儲(chǔ)能電容C2及負(fù)載R ；
[0006]所述變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21、第二次級(jí)繞組W22、第二二極管D2和第三二極管D3構(gòu)成變壓器升壓模塊I ;
[0007]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1、開關(guān)管Q1、第一二極管D1和第一儲(chǔ)能電容C1構(gòu)成Boost電路模塊2 ；
[0008]所述第二儲(chǔ)能電容C2和負(fù)載R構(gòu)成輸出模塊。
[0009]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1的同名端與直流電源Vd的正極連接；
[0010]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1的異名端、第一二極管D1的陽極和開關(guān)管Q1的源極連接于一點(diǎn)；
[0011]第一二極管D1的陰極、第一儲(chǔ)能電容仏的一端、變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21的異名端和變壓器T1的第二次級(jí)繞組W22的同名端連接于一點(diǎn)；
[0012]變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21的同名端和第二二極管D2的陽極連接于一點(diǎn)；
[0013]變壓器T1的第二次級(jí)繞組W22的異名端和第三二極管D3的陽極連接于一點(diǎn)；
[0014]第二二極管D2的陰極、第三二極管D3的陰極、第二儲(chǔ)能電容C2的一端和負(fù)載R的一端連接于一點(diǎn)；
[0015]第二儲(chǔ)能電容C2的另一端、負(fù)載R的另一端、第一儲(chǔ)能電容Cl的另一端和開關(guān)管Ql的漏極與直流電源Vd的負(fù)極連接于一點(diǎn)。
[0016]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1為升壓電感，用于將變壓器的第一次級(jí)繞組W21和第二次級(jí)繞組W22的輸出疊加于第一儲(chǔ)能電容C1上。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果:
[0018](I)本實(shí)用新型適用于高增益Boost電路電源；
[0019](2)本實(shí)用新型只需要一個(gè)開關(guān)管得到較高的Boost升壓效果，解決了傳統(tǒng)方法中通過多個(gè)Boost環(huán)節(jié)電路來級(jí)聯(lián)升壓，由于開關(guān)管數(shù)目增多，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型一種高增益Boost電路結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2 (a)?圖2 (d)是圖1所述電路在占空比D小于0.5和大于0.5兩種情況下的工作過程圖，其中，圖2 (a)是D小于0.5的情況下，開關(guān)管Q1導(dǎo)通，此時(shí)二極管D2導(dǎo)通，二極管D1和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)的電路工作圖；圖2 (b)是D小于0.5的情況下，開關(guān)管Q1關(guān)斷，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，二極管D2和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)的電路工作圖；圖2(c)是D大于0.5的情況下，開關(guān)管Q1導(dǎo)通，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，二極管D2和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)的電路工作圖；圖2 (d)是D大于0.5的情況下，開關(guān)管Q1關(guān)斷，此時(shí)二極管D3導(dǎo)通，二極管D1和二極管D2處于關(guān)斷狀態(tài)電路工作圖；
[0022]圖3是圖1中開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形圖及其對(duì)應(yīng)的輸出波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0024]實(shí)施例
[0025]如圖1所示，一種高增益Boost電路，包括變壓器T1、開關(guān)管Q1、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一儲(chǔ)能電容C1、第二儲(chǔ)能電容C2及負(fù)載R ；
[0026]所述變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21、第二次級(jí)繞組W22、第二二極管D2和第三二極管D3構(gòu)成變壓器升壓模塊I ;
[0027]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1、開關(guān)管Q1、第一二極管D1和第一儲(chǔ)能電容C1構(gòu)成Boost電路模塊2 ；
[0028]所述第二儲(chǔ)能電容C2和負(fù)載R構(gòu)成輸出模塊。
[0029]具體連接:
[0030]所述直流電源Vd的正極與變壓器T1的初級(jí)繞組W1的同名端連接；
[0031]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1的異名端、第一二極管D1的陽極和開關(guān)管Q1的源極連接于一點(diǎn)；
[0032]第一二極管D1的陰極、第一儲(chǔ)能電容C1的一端、變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21的異名端和變壓器T1的第二次級(jí)繞組W22的同名端連接于一點(diǎn)；
[0033]變壓器T1的第一次級(jí)繞組W21的同名端和第二二極管D2的陽極連接于一點(diǎn)；
[0034]變壓器T1的第二次級(jí)繞組W22的異名端和第三二極管D3的陽極連接于一點(diǎn)；
[0035]第二二極管D2的陰極、第三二極管D3的陰極、第二儲(chǔ)能電容C2的一端和負(fù)載R的
一端連接于一點(diǎn)；
[0036]第二儲(chǔ)能電容C2的另一端、負(fù)載R的另一端、第一儲(chǔ)能電容Cl的另一端和開關(guān)管Ql的漏極與電源Vd的負(fù)極連接于一點(diǎn)。
[0037]本實(shí)用新型變壓器升壓模塊，與傳統(tǒng)Boost電路模塊的電壓值疊加，將能量輸送給輸出模塊。[0038]所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1為升壓電感，用于將變壓器的第一次級(jí)繞組W21和第二次級(jí)繞組W22的輸出疊加于第一儲(chǔ)能電容C1上，起到高增益Boost電路的效果。
[0039]整個(gè)電路在傳統(tǒng)的Boost電路的基礎(chǔ)上，增加了一個(gè)升壓變壓器也就是變壓器Tl，且升壓變壓器的初次繞組W1也同時(shí)作為Boost電路的升壓電感。整個(gè)電路只使用一個(gè)開關(guān)管，且開關(guān)管的電壓應(yīng)力較低，通過此方法可以得到較高增益的Boost電路。
[0040]如圖2 (a)~圖2 (d)所示，本實(shí)用新型電路在占空比D小于0.5和大于0.5兩種情況下的工作過程圖。
[0041]在占空比D小于0.5的情況下:
[0042]階段1，如圖2(a):開關(guān)管Q1導(dǎo)通，此時(shí)二極管D2導(dǎo)通，二極管D1和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)，變壓器T1的次級(jí)繞組W21和電容C1給電容C2進(jìn)行充電，W21和C1釋放能量。
[0043]階段2，如圖2 (b):開關(guān)管Q1關(guān)斷，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，二極管D2和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)，C2釋放能量給負(fù)載。
[0044]在占空比D大于0.5的情況下:
[0045]階段I，如圖2 (C):開關(guān)管Q1導(dǎo)通，此時(shí)二極管D1導(dǎo)通，二極管D2和二極管D3處于關(guān)斷狀態(tài)，C2釋放能量給負(fù)載。
[0046]階段2，如圖2 (d):開關(guān)管Q1關(guān)斷，此時(shí)二極管D3導(dǎo)通，二極管D1和二極管D2處于關(guān)斷狀態(tài)，變壓器T1的次級(jí)繞組W22和電容C1給電容C2進(jìn)行充電，W22和C1釋放能量。
[0047]綜上兩種情況，
[0048]設(shè)開關(guān)管占空比為D，變`壓器原邊與副邊的變比為:1: N: N。在一個(gè)周期內(nèi)，輸出電壓為U。。根據(jù)電感伏秒數(shù)守恒原理，得出以下的電壓增益推導(dǎo)過程。
[0049]開關(guān)管Q1導(dǎo)通期間，所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1的電壓等于輸入電壓Vd，導(dǎo)通時(shí)間為DT，T為開關(guān)周期；開關(guān)管Q1關(guān)斷期間，所述變壓器T1的初級(jí)繞組W1的電壓等于輸入電壓U0-NVd-Vd,導(dǎo)通時(shí)間為T-DT。由以上分析，并根據(jù)W1上電感伏秒數(shù)守恒關(guān)系可得:
[0050]VdD=(1-D) (U0-NVd-Vd)
[0051]由上是化簡(jiǎn)可得到增益公式為:

I
[0052]M = N + -—
1-U
[0053]顯然對(duì)比傳統(tǒng)的Boost電路增益τ^.，有顯著的提高。


丄一
[0054]本實(shí)用新型波形如圖3所示，圖上方的波形圖為開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形圖，圖下方的波形圖為輸出電壓的波形圖，其中Va為本實(shí)用新型的電容C1的輸出電壓，等于傳統(tǒng)Boost電路的輸出電壓，本實(shí)用新型在負(fù)載端輸出電壓比傳統(tǒng)Boost電路增加了 NVd。
[0055]本實(shí)用新型解決了傳統(tǒng)Boost電路的增益限制問題。
[0056]上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高增益Boost電路，其特征在于，包括變壓器(!\)、開關(guān)管(Q1X第一二極管(D1X第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第一儲(chǔ)能電容(C1X第二儲(chǔ)能電容(C2)及負(fù)載(R); 所述變壓器(T1)的第一次級(jí)繞組(W21)、第二次級(jí)繞組(W22)、第二二極管(D2)和第三二極管(D3)構(gòu)成變壓器升壓模塊(I)； 所述變壓器(T1)的初級(jí)繞組(W1X開關(guān)管(Q1X第一二極管(D1)和第一儲(chǔ)能電容((^)構(gòu)成Boost電路模塊(2)； 所述第二儲(chǔ)能電容(C2)和負(fù)載(R)構(gòu)成輸出模塊； 所述變壓器(T1)的初級(jí)繞組(W1)的同名端與直流電源(Vd)的正極連接； 所述變壓器(T1)的初級(jí)繞組(W1)的異名端、第一二極管(D1)的陽極和開關(guān)管(Q1)的源極連接于一點(diǎn)； 第一二極管(D1)的陰極、第一儲(chǔ)能電容(C1)的一端、變壓器(T1)的第一次級(jí)繞組(W21)的異名端和變壓器(T1)的第二次級(jí)繞組(W22)的同名端連接于一點(diǎn)； 變壓器(T1)的第一次級(jí)繞組(W21)的同名端和第二二極管(D2)的陽極連接于一點(diǎn)；變壓器(T1)的第二次級(jí)繞組(W22)的異名端和第三二極管(D3)的陽極連接于一點(diǎn)；第二二極管(D2)的陰極、第三二極管(D3)的陰極、第二儲(chǔ)能電容(C2)的一端和負(fù)載(R)的一端連接于一點(diǎn)； 第二儲(chǔ)能電容(C2)的另一端、負(fù)載(R)的另一端、第一儲(chǔ)能電容(Cl)的另一端和開關(guān)管(Ql)的漏極與直流電源(Vd)的負(fù)極連接于一點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高增益Boost電路，其特征在于，所述變壓器(T1)的初級(jí)繞組(W1)為升壓電感。
【文檔編號(hào)】H02M3/335GK203434868SQ201320445032
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月24日
【發(fā)明者】張波, 張桂東 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)