一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113691124A(43)申请公布日2021.11.23(21)申请号202110970810.X(22)申请日2021.08.23(71)申请人三峡大学地址443002湖北省宜昌市西陵区大学路8号(72)发明人邾玢鑫蓝海赵宇辉支树播杨楠李振华王凯宏(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所42103代理人吴思高(51)Int.Cl.H02M3/07(2006.01)H02M1/08(2006.01)H02M1/44(2007.01)权利要求书3页说明书7页附图8页(54)发明名称一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器(57)摘要一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器，该变换器包括主电路、辅助电路；所述主电路包括Cuk变换器、至少一个外衣单元。Cuk变换器包含两个电感L1、L2，一个功率开关管S1，一个二极管D1和两个电容C1、C2。所述辅助电路包括零电流电感Lr、辅助电感Ls、零电压电容Cs、二极管D2、D3、D4。本发明变换器实现了功率开关管的零电压关断和零电流导通，消除了功率开关管S1上的开关损耗，实现了软开关无损的目的，可以提高变换器效率。CN113691124ACN113691124A权利要求书1/3页1.一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器，其特征在于该变换器包括主电路、辅助电路；所述主电路包括Cuk变换器、至少一个外衣单元；所述Cuk变换器包含电感L1、功率开关管S1、电容C1、二极管D1、电感L2、电容C2；电感L1一端连接输入电源正极，电感L1另一端分别连接功率开关管S1漏极、电容C1一端，功率开关管S1源极连接输入电源负极；电感L2另一端连接电容C2一端；电容C2另一端分别连接二极管D1阴极、功率开关管S1漏极、输入电源负极；所述外衣单元包含电容Cn1、电容Cn2、电感Ln1、二极管Dn1，n为自然数，且n≥1，外衣单元包含五端口：端口①、端口②、端口③、端口④、端口⑤；电容Cn1一端为端口①，电容Cn1另一端分别连接二极管Dn1阳极、电感Ln1一端，二极管Dn1阴极为端口②；电感Ln1另一端连接电容Cn2一端，电容Cn2另一端为端口③；二极管Dn1阳极为端口④，电感Ln1另一端为端口⑤；端口①分别连接到Cuk变换器中电感L2一端、二极管D1阳极，端口②分别连接到Cuk变换器中电感L2另一端、电容C2一端，端口③连接到输入电源负极；所述辅助电路包括零电流电感Lr、辅助电感Ls、零电压电容Cs、二极管D2、D3、D4；零电流电感Lr一端连接二极管D4阳极、Cuk变换器中的电容C1另一端；零电流电感Lr另一端分别连接第一外衣单元中的电容C11的一端、Cuk变换器中的电感L2一端、二极管D1阳极；二极管D2阴极分别连接输入电源阳极、电感L1一端；二极管D2阳极分别连接辅助电容Cs一端、二极管D3阴极；二极管D3阳极连接辅助电感Ls一端；辅助电感Ls另一端分别连接输入电源负极，功率开关管S1源极；二极管D4阴极连接输入电源阴极；零电压电容Cs另一端分别连接功率开关管S1源极、电容C1一端、主电感L1另一端。2.根据权利要求1所述一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器，其特征在于：n个外衣单元中，第二外衣单元的端口①连接到第一外衣单元中的端口④，第二外衣单元的端口②连接到第一时外衣单元中的端口⑤，第二外衣单元的端口③连接到输入电源负极；第三外衣单元的端口①连接到第二外衣单元中的端口④，第三外衣单元的端口②连接到第二外衣单元中的端口⑤，第三外衣单元的端口③连接到输入电源负极；......以此类推；第n外衣单元的端口①连接到第n‑1外衣单元中的端口④，第n外衣单元的端口②连接到第n‑1外衣单元中的端口⑤，第n外衣单元的端口③连接到输入电源负极。3.根据权利要求1所述一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器，其特征在于：所述功率开关管S1栅极连接控制器。4.根据权利要求1所述一种零电压关断零电流开通高增益Cuk变换器，其特征在于：在2CN113691124A权利要求书2/3页功率开关管S1导通时，由于零电流电感Lr的作用，使得功率开关管S1在零电流条件下导通，消除了功率开关管S1的开通损耗；在功率开关管S1关断时，由于零电压电容Cs的作用，使得功率开关管S1在零电压条件下关断，消除了功率开关管S1的关断损耗。5.根据权利要求1或2或3或4所述一种零电压关断零电流开通高增益Boost变换器，其特征在于，包含两个外衣单元时，电路的工作过程分为10个工作模态：模态一：该模式开始时，由于零电流电感Lr、电感L1上的电流大小与方向不能够突变，在ZCS条件下主开关S1导通；在这种模式下，二极管D1、D3、D11、D21导通，电感L1、L1