[0001] 本发明涉及电力电子变换技术，具体涉及一种升流型直流电流/电流变换电路。

[0002] 当前日常的用电设备或仪器通常采用恒压供电方式，电能变换方式也是采用交流/直流变换、电压/电压转换或电压/电流转换。随着科学技术的发展和新型供电技术领域的拓展，恒流供电的需求日益显现，特别是在未来水下信息系统中，恒流供电方式将显示其独特的优势。在这类供电系统中，不可避免要用到把某一电流值转换为其他电流值（电流/电流）的变换装置。这就要求设计一种直流电流/电流变换电路来实现这一功能，但是如何实现上述直流电流/电流变换电路，则是一项亟待解决的技术问题。

[0009] 实施例一：如图1所示，本实施例的升流型直流电流/电流变换电路包括输入端接入电容C、电子开关Q、续流二极管DT以及储能及能量转换电感L，输入端接入电容C串接在外部恒流源的输出端，输入端接入电容C的正极依次串接电子开关Q、储能及能量转换电感L后作为升流型直流电流/电流变换电路的正极输出端，输入端接入电容C的负极作为升流型直流电流/电流变换电路的负极输出端，续流二极管DT的正极与输入端接入电容C的负极相连、正极连接在电子开关Q、储能及能量转换电感L之间。本实施例的升流型直流电流/电流变换电路的基本原理是调节电子开关Q的占空比来调节输出电流与输入电流的比值，进而间接调节输出电流值。本实施例的电路创新点在于利用输入端接入电容C的充放电的功能，将其巧妙地放置在工作电路的前端，和恒流源一起为工作电路（负载RL）提供电流，储能及能量转换电感L起到储能及能量转换的功能，电路的工作原理是调节控制电子开关Q的PWM脉冲占空比，从而控制电子开关Q的通断时间比，进而调节输出电流与输入电流的比值，理论上输出电流不小于输入电流，从而达到输出电流大于输入电流的目的。

[0010] 参见图1，输入端接入电容C是本实施例的核心器件，具有储能作用和能量转换功能；在电子开关Q断开期间，输入电流向输入端接入电容C充电，输入端接入电容C将电能存储起来；在电子开关Q闭合期间，输入端接入电容C放电、将电能转换至储能及能量转换电感L。储能及能量转换电感L是储能和转换电感，同时具有滤波作用；电子开关Q导通期间输入端接入电容C和外部的恒流源同时向储能及能量转换电感L充电，储能及能量转换电感L将能量存储起来；电子开关Q断开期间，储能及能量转换电感L通过RL和续流二极管DT向负载RL提供电流，完成能量转换。续流二极管DT是续流二极管，电子开关Q导通期间，续流二极管DT上加反向电压，续流二极管DT不导通；电子开关Q断开期间，续流二极管DT导通起续流作用。电子开关Q是由PWM脉冲信号控制的电子开关，通常当控制脉冲为高电平时，电子开关Q导通；低电平时，电子开关Q截止（断开）。图1中的RL是负载电阻，表示用电设备，其工作电压为Vo。

[0011] 参见图1，本实施例中还包括脉冲宽度调制电路PWM，电子开关Q的控制端与脉冲宽度调制电路PWM相连。若要实现电流/电压转换，可以在输出端取样电压值反馈至PWM的误差电压输入端，通过调整占空比间接调整输出电压使之稳定在某一值。本实施例中，脉冲宽度调制电路PWM根据基准电压vref和比较电压vf的相对值输出占空比为D的脉冲信号，其中vref是基准电压，vf是比较电压，在输出端取样电压值Vo反馈至脉冲宽度调制电路PWM的误差电压输入端（作为比较电压vf），通过调整占空比间接调整输出电压使之稳定在某一值。

[0012] 图1中除电子开关Q为开关模型以外，其余部件均为普通元器件，在实际应用中电子开关Q的开关模型可以根据需要采用双极型晶体管、或场效应管、或IGBT；脉冲宽度调制电路PWM则可以使用各种PWM集成电路来实现。

[0013] 图2所示为图1电路中相关节点的波形示意图，其中：Ii为输入电流，Vg为加到电子开关Q控制极的控制电压（开关控制脉冲），IQ为流过储能及转换电感L的电流，Vi为输入电压，IL为储能及转换电感L电流，Io为输出电流，Vo为输出电压。图1中来自恒流源的输入电流Ii为恒定值，电子开关Q为由一定频率（周期为T）的脉冲来控制，在脉冲高电平时段（ton），开关闭合。在脉冲低电平时段（toff），电子开关Q为关断，则本实施例的升流型直流电流/电流变换电路的输出电流Io与输入电流Ii的关系如下：Io=((toff /ton)/ton)Ii=(T/ton)Ii                                                （1）式（1）中，Io表示电子开关Q的输出电流，toff表示脉冲低电平时段，ton表示脉冲高电平时段，Ii表示电子开关Q的输入电流（来自恒流源）。

[0014] 若设占空比为D=ton/T，其中T表示周期，ton表示脉冲高电平时段，则（1）式可变换为如下式（2）所示形式：Io= Ii/D（0控制脉冲低电平时段，电子开关Q截止，恒流源将电流全部用于给储能电容C充电。经过截止时间toff后，控制电路输出正脉冲，电子开关Q导通。因续流二极管DT存在，此时恒流源电流与输入端接入电容C释放的电流一同流经储能及能量转换电感L，为负载电阻RL供电。
储能及能量转换电感L中的电流逐渐上升，储能及能量转换电感L两端的电压约为Vi－Vo，储能及能量转换电感L将电能转化为磁能储存起来。经过导通时间ton后，电子开关Q截止，恒流源再次为输入端接入电容C充电。因储能及能量转换电感L中电流不能突变，这时储能及能量转换电感L两端产生右端正左端负的自感电势抗拒电流下降。续流二极管DT正向偏置导通，储能及能量转换电感L、负载电阻RL和续流二极管DT构成回路，回路电流值缓慢下降。储能及能量转换电感L中储存的磁能转化为电能释放出来供给负载电阻RL，经过截止时间toff后，重复上述过程，最终达到电路稳定工作。实验证明，该电路在额定工作功率的条件下转换效率可达90%以上，且只要接上适当的反馈电路即可实现电流/电压转换。

[0015] 实施例二：本实施例与实施例一基本相同，其主要区别为：本实施例中，本实施例的升流型直流电流/电流变换电路不包含集成的脉冲宽度调制电路PWM，电子开关Q的控制端与外部的PWM输出设备的输出端相连。

[0016] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。