一种单输入高可靠性ZetaDC-DC变换器制造技术

一种单输入高可靠性Zeta DC

【技术实现步骤摘要】
一种单输入高可靠性Zeta DC
‑
DC变换器


[0001]本专利技术涉及一种DC
‑
DC变换器，具体涉及一种单输入高可靠性Zeta DC
‑
DC变换器。

技术介绍

[0002]在输入和输出电压变化均较大的应用场合，输入电压即可能高于输出电压，也可能低于输出电压，此时适用的常见非隔离型升降压DC
‑
DC变换器有Buck
‑
Boost、Cuk、Sepic以及Zeta电路。理论上通过调节占空比D，这些变换器的输入输出增益可以在零至无穷大之间变化，但受元器件及电路寄生参数的影响，这些变换器的升压能力受到了较大的限制。目前单输入DC
‑
DC变换器输入输出增益的方案多采用基本电路及联构建，但可靠性较差。因此研究即可实现高增益升压同时也具有高可靠性的单输入升降压DC/DC变换器具有重要意义。

技术实现思路

[0003]为解决现有非隔离型单输入高增益DC
‑
DC变换器可靠性不高的问题。本专利技术基于基本Zeta变换器而提出一种单输入高可靠性Zeta DC
‑
DC变换器，该变换器由基本Zeta变换器、输入单元和若干个增益扩展单元组成。通过调节增益扩展单元的个数，即可实现对变换器输入输出增益的调节。该变换器具有控制及驱动电路简单、输入输出电压调节范围宽、可靠性高的特点；在扩展单元其中一个开关管损坏时，其余电路能正常工作。较适合于输出输入电压与输出电压变化范围比较大、需要两个电源同时供电且可靠性要求高的应用场合。
[0004]本专利技术采取的技术方案为：
[0005]一种单输入高可靠性Zeta DC
‑
DC变换器，该变换器包括：一个基本的Zeta变换器，m个正向拓展单元，n个负向扩展单元；
[0006]所述基本的Zeta变换器包括电感L0、L0'，电容C0、C0'，功率开关S0，二极管D0；功率开关S0漏极连接直流输入源V
g
正极，功率开关S0源极分别连接电感L0一端、电容C0一端，电容C0另一端分别连接电感L0'一端、二极管D0阴极，电感L0'另一端连接电容C0'一端；电容C0'另一端、二极管D0阳极、电感L0另一端均连接直流输入源V
g
负极；
[0007]m个正向拓展单元中：
[0008]第1个正向扩展单元包含电感L1、L2，二极管D1，功率开关S1，电容C1、C2；其中，功率开关S1源极分别连接电感L1一端、电容C1一端，电感L1另一端连接接地端；电容C1另一端分别连接二极管D1阴极、电感L2一端，电感L2另一端连接电容C2一端；
[0009]第2个正向扩展单元包含电感L3、L4，二极管D2，功率开关S2，电容C3、C4；其中，功率开关S2源极分别连接电感L3一端、电容C3一端，电感L3另一端连接接地端；电容C3另一端分别连接二极管D2阴极、电感L4一端，电感L4另一端连接电容C4一端；
[0010]……
以此类推，第m个正向拓展单元，
[0011]第m个正向拓展单元包含电感L
(2m
‑
1)
、L
2m
，二极管D
m
，功率开关S
m
，电容C
(2m
‑
1)
、C
2m
；其中，功率开关S
m
源极分别连接电感L
(2m
‑
1)
一端、电容C
(2m
‑
1)
一端，电感L
(2m
‑
1)
另一端连接接地
端；电容C
(2m
‑
1)
另一端分别连接二极管D
m
阴极、电感L
2m
一端，电感L
2m
另一端连接电容C
2m
一端；
[0012]功率开关S1、S2……
S
m
的漏极均连接直流输入源V
g
正极；
[0013]基本的Zeta变换器中的电容C0'一端连接第1个正向扩展单元中的二极管D1阳极，
[0014]第1个正向扩展单元中的电容C2一端连接第2个正向扩展单元中的二极管D2阳极；
[0015]第2个正向扩展单元中的电容C4一端连接第3个正向扩展单元中的二极管D3阳极；
[0016]……
以此类推，第m
‑
1个正向扩展单元中的电容C
2m
‑2一端连接第m个正向扩展单元中的二极管D
m
阳极；
[0017]电容C2另一端、电容C4另一端、
……
电容C
2m
‑2另一端、电容C
2m
另一端均连接电容C0'另一端。
[0018]n个负向拓展单元中：
[0019]第1个负向扩展单元包含电感L1'、L2'，电容C1'、C2'，功率开关S1'，二极管D1'；其中，功率开关S1'源极分别连接电感L1'一端、电容C1'一端，电感L1'另一端连接接地端；电容C1'另一端分别连接二极管D1'阴极、电感L2'一端，电感L2'另一端连接电容C2'一端；
[0020]第2个负向扩展单元包含电感L3'、L4'，电容C3'、C4'，功率开关S2'，二极管D2'；其中，功率开关S2'源极分别连接电感L3'一端、电容C3'一端，电感L3'另一端连接接地端；电容C3'另一端分别连接二极管D2'阴极、电感L4'一端，电感L4'另一端连接电容C4'一端；
[0021]……
以此类推，第n个负向拓展单元，
[0022]第n个负向扩展单元包含电感L
(2n
‑
1)
'、L
2n
'，电容C
(2n
‑
1)
'、C
2n
'，功率开关S
n
'，二极管D
n
'；其中，功率开关S
n
'源极分别连接电感L
(2n
‑
1)
'一端、电容C
(2n
‑
1)
'一端，电感L
(2n
‑
1)
'另一端连接接地端；电容C
(2n
‑
1)
'另一端分别连接二极管D
n
'阴极、电感L
2n
'一端，电感L
2n
'另一端连接电容C
2n
'一端；
[0023]功率开关S1'、S2'
……
S
n
'的漏极均连接直流输入源V
g
正极；
[0024]第1个负向扩展单元中的二极管D1'阳极连接第2个负向扩展单元中的电容C4'一端，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单输入高可靠性Zeta DC
‑
DC变换器，其特征在于该变换器包括:一个基本的Zeta变换器，m个正向拓展单元，n个负向扩展单元；所述基本的Zeta变换器包括电感L0、L0'，电容C0、C0'，功率开关S0，二极管D0；功率开关S0漏极连接直流输入源V
g
正极，功率开关S0源极分别连接电感L0一端、电容C0一端，电容C0另一端分别连接电感L0'一端、二极管D0阴极，电感L0'另一端连接电容C0'一端；电容C0'另一端、二极管D0阳极、电感L0另一端均连接直流输入源V
g
负极；m个正向拓展单元中：第1个正向扩展单元包含电感L1、L2，二极管D1，功率开关S1，电容C1、C2；其中，功率开关S1源极分别连接电感L1一端、电容C1一端，电感L1另一端连接接地端；电容C1另一端分别连接二极管D1阴极、电感L2一端，电感L2另一端连接电容C2一端；第2个正向扩展单元包含电感L3、L4，二极管D2，功率开关S2，电容C3、C4；其中，功率开关S2源极分别连接电感L3一端、电容C3一端，电感L3另一端连接接地端；电容C3另一端分别连接二极管D2阴极、电感L4一端，电感L4另一端连接电容C4一端；
……
以此类推，第m个正向拓展单元，第m个正向拓展单元包含电感L
(2m
‑
1)
、L
2m
，二极管D
m
，功率开关S
m
，电容C
(2m
‑
1)
、C
2m
；其中，功率开关S
m
源极分别连接电感L
(2m
‑
1)
一端、电容C
(2m
‑
1)
一端，电感L
(2m
‑
1)
另一端连接接地端；电容C
(2m
‑
1)
另一端分别连接二极管D
m
阴极、电感L
2m
一端，电感L
2m
另一端连接电容C
2m
一端；功率开关S1、S2……
S
m
的漏极均连接直流输入源V
g
正极；基本的Zeta变换器中的电容C0'一端连接第1个正向扩展单元中的二极管D1阳极，第1个正向扩展单元中的电容C2一端连接第2个正向扩展单元中的二极管D2阳极；第2个正向扩展单元中的电容C4一端连接第3个正向扩展单元中的二极管D3阳极；
……
以此类推，第m
‑
1个正向扩展单元中的电容C
2m
‑2一端连接第m个正向扩展单元中的二极管D
m
阳极；电容C2另一端、电容C4另一端、
……
电容C
2m
‑2另一端、电容C
2m
另一端均连接电容C0'另一端；n个负向拓展单元中：第1个负向扩展单元包含电感L1'、L2'，电容C1'、C2'，功率开关S1'，二极管D1'；其中，功率开关S1'源极分别连接电感L1'一端、电容C1'一端，电感L1'另一端连接接地端；电容C1'另一端分别连接二极管D1'阴极、电感L2'一端，电感L2'另一端连接电容C2'一端；第2个负向扩展单元包含电感L3'、L4'，电容C3'、C4'，功率开关S2'，二极管D2'；其中，功率开关S2'源极分别连接电感L3'一端、电容C3'一端，电感L3'另一端连接接地端；电容C3'另一端分别连接二极管D2'阴极、电感L4'一端，电感L4'另一端连接电容C4'一端；
……
以此类推，第n个负向拓展单元，第n个负向扩展单元包含电感L
(2n
‑
1)
'、L
2n
'，电容C
(2n
‑
1)
'、C
2n
'，功率开关S
n
'，二极管D
n
'；其中，功率开关S
n
'源极分别连接电感L
(2n
‑
1)
'一端、电容C
(2n
‑
1)
'一端，电感L
(2n
‑
1)
'另一端连接接地端；电容C...

【专利技术属性】
技术研发人员：邾玢鑫，郭浩，刘佳欣，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：