高升压比交错并联Boost电路的分析报告

《高升压比交错并联Boost电路的分析报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、..高升压比交错并联Boost电路的分析类别：电源技术阅读：869摘要：文章分析了传统BooST电路在实际应用中存在的问题，提出了一种改进型的交错并联Boost电路。在电感电流连续模式下，根据占空比大于或小于0。5的情况，详细分析电路的工作过程，推导了稳态情况下输出输入电压关系式，最后通过仿真验证了理论分析的正确性。　　0引言　　升压变换器是最常用的一种变换器，随着新能源的推广，由于太阳能、燃料电池、蓄电池等输入源具有输入电压较低的特性，升压变换器成为不可或缺的关键部件。常用的非隔离Boost升压变换器，在高输出电压场合

2、，由于寄生参数的影响不可能达到很高的输入输出电压比。而另一种升压电路是隔离升压电路，例如正激、反激电路。隔离升压电路中必须用到的变压器通常具有隔离、变压的功能，在那些不需要隔离或体积要求较小的应用场合，通过变压器升压就很难满足要求，另外变压器漏感引起的一系列问题，比如开关电压过冲，EMI等，常常对电源本身及周围设备带来安全隐患。　　为了克服常用升压变换器在大功率、高输入输出变比等场合应用的限制，本文研究分析了一种新的电路拓扑结构及其工作方式，并对其进行了仿真验证。　　1工作原理　　下面分析Boost电路存在的不足，在理想

3、情况下：　　M(D)=U0Uin=11-D(1)根据式(1)，在一定的输入电压下，理论上可以产生任意高于输入电压的输出电压。而实际情况中，由于电感、二极管、开关管都会产生一定的损耗，这些损耗可以等效为一个与电感串联的电阻RL，如图1所示：图1Boost等效电路图　　此时根据磁平衡原理：　　由式(2)、(3)可得：Word格式..　　根据式(4)，在不同的RL/R情况下，M(D)如图2所示。由此可见，在实际电路中，Boost电路升压比有限制极限，输出电压一般能达到输入电压的4～5倍。在大功率应用环境中，由于损耗严重，升压比

4、反而更低。　　为了克服上述非隔离升压电路的不足，本文研究的升压变换器如图3所示，它由交错并联Boost电路与电容串联组合而成。图2升压比与占空比关系曲线图图3高升压比交错并联Boost电路结构图　　在电感电流连续模式下，当占空比大于0。5时，系统工作原理时序如图4所示，PS1、PS2分别为开关管S1、S2的驱动脉冲。ID1、ID2分别为流过续流二极管D1、D2的电流。Word格式..Word格式..图4系统工作波形图　　在一个周期内系统工作状态如下：　　[t0～t1]阶段，S1、S2同时导通。输入电流流过电感与开关管，所

5、有的二极管电流为零，电感储存能量，如图5所示。图5[t0～t1]阶段电路工作图　　[t1～t2]阶段，S1导通、S2关断。电感L2储存的能量通过D4、D2释放给C1、Co，如图6所示。此时C1、C2通过D4串联，同时与Co通过D2并联，输出电压等于C1或C2两端电压的两倍。图6　[t1～t2]阶段电路工作图　　[t2～t3]阶段，S1、S2同时导通。系统状态与[t0～t1]阶段相同。　　[t3～t4]阶段，S1关断、S2导通。电感L1储存的能量通过D3、D1释放给C2、Co，如图7所示。此时C1、C2通过D3串联，同时与

6、Co通过D1并联，L2继续导通并储存能量。Word格式..图7[t3～t4]阶段电路工作图　　在电感电流连续模式下，占空比大于0。5时，设L1=L2=L，C1=C2=C，UC1=UC2=U，由磁链守恒得：　　根据式(5)可得：　　输出电压U0等于UC1与UC2之和：　　由式(7)可见，在相同占空比的条件下，采用本文所述电路结构的升压比比采用传统Boost电路的升压比提高了两倍。　　在电感电流连续模式下，占空比小于0。5时，开关管S1、S2的驱动脉冲如图8所示。Word格式..图8占空比小于0.5时，开关管S1、S2的驱动

7、脉冲　　在一个周期内系统的工作状态如下：　　[t0～t1]阶段，开关管S1导通S2关断。电感L2储存的能量通过D4、D2释放给C1、C0，这时电路工作状态与图6所示相同，且C1、C2通过D4串联，同时与Co通过D2并联，输出电压等于C1或C2两端电压的两倍。　　[t1～t2]阶段，开关管S1、S2同时关断。电感电流分别通过C1、D1与C2、D2向负载放电，如图9所示。图9S1、S2同时关断时工作原理图　　[t2～t3]阶段，S1关断、S2导通。电感L1储存的能量通过D3、D1释放给C2、Co，这时电路工作状态与图7所示相

8、同，且C1、C2通过D3串联，同时与Co通过D1并联，电感L2继续导通并储存能量。　　[t3～t4]阶段，开关管S1、S2同时关断，系统状态与[t1～t2]阶段相同。　　在电感电流连续模式下，占空比小于0.5时，设L1=L2=L，C1=C2=C，UC1=UC2=U，UCo=Uo，根据以上状态分析，在[t0～t1]时间