复合型有源钳位直流－直流变换器
专利汇可以提供复合型有源钳位直流－直流变换器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的复合型有源钳位直流－直流变换器是采用具有主 开关 管、 二极管 、辅助开关管、钳位电容及辅助电感组成的基本变换 电路 去替代buck、boost、buckboost、Cuk、SEPIC、Zeta等6种常规的直流－直流变换器中的基本变换电路而构成。本发明结构简单,成本低,能有效抑制二极管的反向恢复 电流 ,变换器的主开关和辅助开关均为 零 电压 开关 工作,工作效率较高。并且变换器的开关管关断后所承受的电压应 力 比常规有源钳位变换器中的小;变换器的二极管关断后其两端电压被钳位,没有电压振荡和超调,对器件要求明显降低,变换器钳位电容的电压 应力 也比常规有源钳位变换器中的小。，下面是复合型有源钳位直流－直流变换器专利的具体信息内容。
1.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 buck变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管[D2]、 辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与钳位电 容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连，另一端 与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二极管的 另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3]与钳位 电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两并联端 中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一端和主 开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
2.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 boost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管[D2]、 辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与钳位电 容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连，另一端 与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二极管的 另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3]与钳位 电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两并联端 中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一端和主 开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
3.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 buckboost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管 [D2]、辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与 钳位电容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二 极管的另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3] 与钳位电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两 并联端中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一 端和主开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接 端。
4.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 Cuk变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管[D2]、 辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与钳位电 容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连，另一端 与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二极管的 另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3]与钳位 电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两并联端 中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一端和主 开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
5.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 SEPIC变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管[D2]、 辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与钳位电 容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连，另一端 与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二极管的 另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3]与钳位 电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两并联端 中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一端和主 开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
6.复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基本变换电路的 Zeta变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管[M1]、二极管[D2]、 辅助开关管[M3]、钳位电容[Cc]及辅助电感[L1]，其中辅助开关[M3]与钳位电 容[Cc]的串联电路与辅助电感[L1]并联后的一端与主开关管[M1]相连，另一端 与二极管相连，两并联端中的任一端[3]及主开关管[M1]的另一端[1]，二极管的 另一端[2]分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关[M3]与钳位 电容[Cc]的串联电路与主开关管[M1]与二极管[D2]的串联电路并联，两并联端 中的任一端接辅助电感[L1]，并联端中的另一端及辅助电感[L1]的另一端和主 开关管[M1]与二极管[D2]的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
技术领域
背景技术
发明内容
为达上述目的，本发明采取的措施是用主开关管M1、二极管D2、辅助开 关管M3、钳位电容Cc和辅助电感L1构成的基本变换电路去替代常规直流-直 流变换器中如图1所示的由开关管和二极管构成的基本变换电路。其中辅助开 关M3与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1 相连，另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端， 二极管的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并 联端中的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和 主开关管M1与二极管的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
具体技术解决方案有：
方案1，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的buck变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、 二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端，二极管 的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3与钳位 电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中 的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关 管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
方案2，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的boost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、 二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端，二极管 的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3与钳位 电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中 的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关 管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
方案3，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的buckboost变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管 M1、二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开 关M3与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1 相连，另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端， 二极管的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并 联端中的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和 主开关管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
方案4，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的Cuk变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、 二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端，二极管 的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3与钳位 电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中 的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关 管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
方案5，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的SEPIC变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、 二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端，二极管 的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3与钳位 电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中 的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关 管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
方案6，本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器，是具有三个连接端基 本变换电路的Zeta变换器，其特征是所说的基本变换电路包括主开关管M1、 二极管D2、辅助开关管M3、钳位电容Cc及辅助电感L1，其中辅助开关M3 与钳位电容Cc的串联电路与辅助电感L1并联后的一端与主开关管M1相连， 另一端与二极管相连，两并联端中的任一端及主开关管M1的另一端，二极管 的另一端分别为基本变换电路在变换器中的连接端，或者辅助开关M3与钳位 电容Cc的串联电路与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中 的任一端接辅助电感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关 管M1与二极管D2的接点分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
上述的主开关管和辅助开关管可以是功率双极型晶体管，也可以是绝缘门 极晶体管或其它可控的开关器件。
本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器中辅助电感L1的加入使得二极 管D2为软关断，反向恢复电流被有效控制。主开关管M1和辅助开关管M3 进行开关切换过程中，由于辅助电感L1的存在，在辅助开关管M3关断后， 电感L1中的电流将给主开关管M1两端并接的等效电容放电，之后主开关管 M1将在零电压情况下被开通。任一开关管(M1或M3)被关断后，其两端电 压均被钳位在一固定电压上，不会出现高的电压应力和振荡。又由于在二极管 D2关断期间，主开关管M1和辅助开关管M3均为导通状态，因此D2的关断 电压也是被钳位的，电压应力低。
附图说明
图1是已有直流-直流变换器中的基本变换电路；
图2是含图1基本变换电路的常规直流-直流变换器，
其中，图a)为buck直流-直流变换器；
图b)为boost直流-直流变换器；
图c)为buckboost直流-直流变换器；
图d)为Cuk直流-直流变换器；
图e)为SEPIC直流-直流变换器；
图f)为Zeta直流-直流变换器；
图3是本发明的基本变换电路实例之一；
图4是本发明的基本变换电路实例之二；
图5是本发明的基本变换电路实例之三；
图6是本发明的基本变换电路实例之四；
图7是具有图3基本变换电路的复合型有源钳位直流-直流变换器；
图8是具有图4基本变换电路的复合型有源钳位直流-直流变换器；
图9是具有图5基本变换电路的复合型有源钳位直流-直流变换器；
图10是具有图6基本变换电路的复合型有源钳位直流-直流变换器。
具体实施方式
图5、图6所示的基本变换电路为辅助开关M3与钳位电容Cc的串联电路 与主开关管M1与二极管D2的串联电路并联，两并联端中的任一端接辅助电 感L1，并联端中的另一端及辅助电感L1的另一端和主开关管M1与二极管的 接点3分别为基本变换电路在变换器中的连接端。
将图2的6种常规直流-直流变换器中的如图1所示基本变换电路，按照对 应连接端的连接关系替代成为图3所示的基本变换电路，就可得到如图7的a)、 b)、c)、d)、e)、f)所示的本发明的6种复合型有源钳位直流-直流变换器。
将图2的6种常规直流-直流变换器中的如图1所示基本变换电路，按照对 应连接端的连接关系替代成为图4所示的基本变换电路，就可得到如图8的a)、 b)、c)、d)、e)、f)所示的本发明的6种复合型有源钳位直流-直流变换器。
将图2的6种常规直流-直流变换器中的如图1所示基本变换电路，按照对 应连接端的连接关系替代成为图5所示的基本变换电路，就可得到如图9的a)、 b)、c)、d)、e)、f)所示的本发明的6种复合型有源钳位直流-直流变换器。
将图2的6种常规直流-直流变换器中的如图1所示基本变换电路，按照对 应连接端的连接关系替代成为图6所示的基本变换电路，就可得到如图10的 a)、b)、c)、d)、e)、f)所示的本发明的6种复合型有源钳位直流-直流变换 器。
本发明的复合型有源钳位直流-直流变换器工作时，主开关管M1同相应的 常规直流-直流变换器中的开关管的控制方式相同。辅助开关管M3的开关频率 和主开关管M1的开关频率相同，它在M1与D2共通阶段结束且其两端电压 自然下降到零后被驱动开通，并在主开关管M1驱动开通之前被关断。
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