阅读说明：本技术 一种高升压比的Boost电路 (Boost circuit with high Boost ratio ) 是由 张波 汪义旺 齐美星 宋佳 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明是一种高升压比的Boost电路,该电路包括变压器T、功率开关MOS管Q、二极管D和电容C,所述变压器T的公共端与输入直流电压端Ui的正极相连,变压器T的低压端与功率开关MOS管Q的漏极相连,变压器T的高压端与二极管D的阳极相连,所述二极管D的阴极、电容C的正极和输出直流电压端Uo的正极相连接在一起,所述输入直流电压端Ui的负极、功率开关MOS管Q的源极、电容C的负极和输出输出直流电Uo的负极相连接在一起。本发明电路实现了更高的升压比,更高的效率以及更小的体积和重量。(The invention relates to a Boost circuit with a high step-up ratio, which comprises a transformer T, a power switch MOS tube Q, a diode D and a capacitor C, wherein the common end of the transformer T is connected with the anode of an input direct current voltage end Ui, the low voltage end of the transformer T is connected with the drain electrode of the power switch MOS tube Q, the high voltage end of the transformer T is connected with the anode of the diode D, the cathode of the diode D, the anode of the capacitor C and the anode of an output direct current voltage end UO are connected together, and the cathode of the input direct current voltage end Ui, the source of the power switch MOS tube Q, the cathode of the capacitor C and the cathode of the output direct current UO are connected together. The circuit of the invention realizes higher voltage boosting ratio, higher efficiency and smaller volume and weight.)

一种高升压比的Boost电路

技术领域

本发明涉及DC/DC变换电路技术领域，具体涉及一种高升压比的Boost电路。

背景技术

Boost电路是种升压型的DC/DC变换电路，输入直流电，可得到另一比输入电压高的直流电。Boost电路广泛应用于供电电压低于负载所需电压的场合中。理论上，传统的Boost电路升压比可以很大，但传统的Boost电路实际电路升压比有限，其输出电压和输入电压大小之比很难超过10，再者，传统的Boost电路采用Si材料半导体器件，存在工作频率不够高，器件损耗较大的问题。

针对上述问题，本发明提供一种高升压比的Boost电路，来实现更高的升压比，更高的效率以及更小的体积和重量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种高升压比的Boost电路。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种高升压比的Boost电路，包括输入直流电压端Ui和输出直流电压端Uo，该电路包括变压器T、功率开关MOS管Q、二极管D和电容C，所述变压器T的公共端与输入直流电压端Ui的正极相连，变压器T的低压端与功率开关MOS管Q的漏极相连，变压器T的高压端与二极管D的阳极相连，所述二极管D的阴极、电容C的正极和输出直流电压端Uo的正极相连接在一起，所述输入直流电压端Ui的负极、功率开关MOS管Q的源极、电容C的负极和输出输出直流电Uo的负极相连接在一起。

优选的，所述变压器T为高频自耦变压器。

优选的，所述高频自耦变压器的最高工作频率不低于200kHz。

优选的，所述功率开关MOS管Q为SiC材料的MOS管。

优选的，所述二极管D为SiC材料的高频肖特基二极管。

本发明的有益效果是:

本发明采用高频自耦变压器替代了传统的Boost电路中的电感，实现更高的升压比；采用工作频率高、损耗小的SiC半导体器件替代传统的Si材料半导体器件，实现更高的效率和更小的体积和重量。

附图说明

图1为本发明的高升压比的Boost电路的原理图；

图2为本发明的高频自耦变压器的原理图；

图3为传统的Boost电路图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

如图1所示，一种高升压比的Boost电路，包括输入直流电压端Ui和输出直流电压端Uo，该电路包括变压器T、功率开关MOS管Q、二极管D和电容C，所述变压器T的公共端1与输入直流电压端Ui的正极相连，变压器T的低压端2与功率开关MOS管Q的漏极相连，变压器T的高压端3与二极管D的阳极相连，所述二极管D的阴极、电容C的正极和输出直流电压端Uo的正极相连接在一起，所述输入直流电压端Ui的负极、功率开关MOS管Q的源极、电容C的负极和输出输出直流电Uo的负极相连接在一起。

如图2所示，所述变压器T为高频自耦变压器。

所述高频自耦变压器的最高工作频率不低于200kHz，记高频自耦变压器的高压端3与公共端1之间线圈匝数为n1,低压端2与公共端1之间线圈匝数为n2，变压器变比为n=n1/n2，高频自耦变压器的具体结构采用已公知的内容。

所述功率开关MOS管Q为SiC材料的MOS管。

所述二极管D为SiC材料的高频肖特基二极管。

SiC器件自身损耗小有利于效率提高，SiC器件工作频率可达200kHz以上甚至兆赫兹，更高的工作频率可以采用重量更轻、体积更小的滤波电感和电容；SiC器件散热优于传统的Si材料器件且可工作于更高的温度，因此散热器件可更轻小。

本发明原理

本发明中，如图1所示，设一个控制周期内开关管Q闭合导通的时间记为t_on，截止断开的时间记为t_off，控制的脉宽调制信号PWM占空比为D，则。在电路稳态时的一个工作周期内,高频自耦变压器的铁芯磁通增加的量与其磁通的减小量大小相等，不考虑符号，两种情况下磁通变化量都记作；设变压器T的高压端3与公共端1之间线圈匝数为n1,变压器T的高压端3与公共端1之间的电压大小为U1，变压器T的低压端2与公共端1之间线圈匝数为n2，变压器T的低压端2与公共端1之间的电压大小为U2，则变压器变比为：。

功率开关MOS管Q闭合导通时，变压器T的低压侧即低压端2与公共端1之间的电压U2：

（1）；

功率开关MOS管Q截止断开时，易知自耦变压器T高压侧即高压端3与公共端1之间的电压等于输出电压Uo与输入电压Ui之差，也恒定，所以有：

（2）；

综合式(1)和式(2)，可得：

（3）；

由式（3）可得：本发明的高升压比的Boost电路输出电压与输入电压之间关系为：

（4）；

在本发明的Boost电路中，在输入端加上直流电压Ui，就可按式(4)在输出端得到到输出电压Uo；为了便与比较，图3中给出了传统的Boost电路图，从式中可以看出，相较于传统的Boost电路，输出电压在大小上提高了倍的输入电压Ui，升压效率得到了显著的提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。