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专利号: 2024101258531
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于,包括直流输入电源、储能电感L1、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1、第一输出电容Co1、第二输出电容Co2、第三输出电容Co3、第四输出电容Co4、功率开关管S、负载R、第一绕组耦合电感L2a、第二绕组耦合电感L2b、第三绕组耦合电感L2c;

所述直流输入电源的正极和储能电感L1的第一端相连,其负极分别和功率开关管S的第三端口、第一输出电容Co1的负极以及负载R的第一端相连;

所述储能电感L1的第二端分别与第一二极管D1的阳极、第一电容C1的负极以及功率开关管S的第一端口相连;

所述功率开关管S的第二端口用于接入控制信号;

所述第一电容C1的正极与第三绕组耦合电感L2c的同名端相连;

所述第一二极管D1的阴极分别与第一输出电容Co1的正极、第一绕组耦合电感L2a的同名端以及第二输出电容Co2的负极相连;

所述第二二极管D2的阳极分别与第三绕组耦合电感L2c的异名端、第一绕组耦合电感L2a的异名端相连,其阴极分别与第三二极管D3的阳极、第三输出电容Co3的负极以及第二输出电容Co2的正极相连;

所述第三二极管D3的阴极分别与第四二极管D4的阳极以及第二绕组耦合电感L2b的同名端相连;

所述第四二极管D4的阴极分别与第四输出电容Co4的正极以及负载R的第二端相连;

所述第三输出电容Co3的正极分别与第二绕组耦合电感L2b的异名端和第四输出电容Co4的负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述功率开关管S上还包括体二极管Ds;所述功率开关管S的第三端口与体二极管Ds的阳极相连,功率开关管S的第一端口与体二极管Ds的阴极相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述第一绕组耦合电感L2a、第二绕组耦合电感L2b、第三绕组耦合电感L2c之间具有漏感,等效为漏感L1K;所述第一绕组耦合电感L2a上具有励磁电感,等效为励磁电感Lm。

4.根据权利要求3所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述第一绕组耦合电感L2a、第二绕组耦合电感L2b、第三绕组耦合电感L2c的绕组匝数比为1:n1:n2,其中n1=N2:N1,n2=N3:N1,N1为第一绕组耦合电感L2a的匝数,N2为第二绕组耦合电感L2b的匝数,N3为第三绕组耦合电感L2c的匝数。

5.根据权利要求4所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述功率开关管S、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4的电压应力表达式为:其中,Vs为功率开关管S两端电压,VD1、VD2、VD3、VD4分别为第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4两端的电压,D为功率开关管S导通时的占空比,B为DC‑DC变换器的输出增益,Vg为直流输入电源的两端电压,Vo为DC‑DC变换器的直流输出电压。

6.根据权利要求4所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:流过所述功率开关管S、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4的电流表达式为:其中,Is分别为流经功率开关管S的电流,B为DC‑DC变换器的输出增益,D为功率开关管S导通时的占空比,ID1、ID2、ID3、ID4分别为流经第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4的电流,Io为DC‑DC变换器的输出电流。

7.根据权利要求1所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:当功率开关管S使用IGBT时,所述功率开关管S的第一端、第二端和第三端分别对应代表其集电极、基极和发射极。

8.根据权利要求1所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:当功率开关管S使用MOSEFET时,所述功率开关管S的第一端、第二端和第三端分别对应代表其源极、栅极和漏极。

9.根据权利要求1所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述单开关DC‑DC变换器还包括控制器,所述控制器与所述功率开关管S的第二端相连,控制方式为单极性PWM控制。

10.根据权利要求9所述的一种基于改进型准Z源网络的单开关DC‑DC变换器,其特征在于:所述控制器为TMS320F28335DSP控制芯片。