一种级联Boost和Luo变换器的新型组合式单开关变换器.docx

"一种级联Boost和Luo变换器的新型组合式单开关变换器" 本文提出了一种基于Boost变换器和Luo变换器的新型组合式单开关变换器。该变换器通过级联两个Boost变换器和一个Luo变换器，实现了高电压增益和小型化设计。与传统的Boost变换器和Luo变换器相比，该变换器具有更高的电压增益和更小的体积。 在DC-DC变换器中，隔离设计和非隔离设计是两种主要的拓扑结构。隔离设计拓扑结构中，线圈的匝数比对电压增益的增加起着至关重要的作用，但磁心也会增加变换器的体积、重量、价格及其损耗。非隔离设计拓扑结构中，Buck-Boost和Boost变换器可以提高输入电压的电平，但是输入和输出电流不连续以及输出电压的负极性是其主要缺点。 传统的Boost变换器可以提高输入电压增益，但是占空比趋近于1时，二极管的导通时间趋近于零，导致二极管的反向恢复时间复杂化。同时，占空比越高，开关和二极管的电压/电流应力越高，导致更高的损耗。 为解决上述问题，有专家和学者提出了一系列新型的拓扑结构。其中之一就是Boost变换器的级联，如图1a所示。该拓扑结构中使用了一个开关和三个二极管，是由两个Boost拓扑级联而成的。 Luo变换器是另一个高升压拓扑，如图1b所示。与Boost拓扑相比，输入电流纹波较大，增加了输入直流环节电容值。换言之，在所述变换器的第一工作模式期间，随着开关导通，D1导通。由于通过C1和输入源的并联产生的电流，所述二极管承受正向电压而导通。这种电流在第二种工作模式下不会出现。 本文提出的一种基于Boost变换器和Luo变换器的新型组合式单开关变换器，解决了Luo变换器输入电流纹波大的问题，并且具有更高的电压增益。在所提变换器的第一级中实施Boost拓扑结构，使输入电流连续，并使整个变换器适合可再生能源应用。 此外，本文设计的变换器只有两个电感，减小了变换器的尺寸，而其电压增益高于近期所提类似DC-DC变换器。半导体器件的电压/电流应力的标准化值也较低。该变换器也可用于需要提高电池电压的应用（例如，24V提升至100/200V，如电动汽车）。 本文提出的一种基于Boost变换器和Luo变换器的新型组合式单开关变换器具有更高的电压增益、小型化设计和连续的输入电流等优点，可以广泛应用于可再生能源和电动汽车等领域。