源的正极，第一电感LI和第二电感L2的输出端分别接第一功率开关SI和第二功率开关S2的漏极，第一功率开关SI和第二功率开关S2的源极接输入电源的负极；两个功率开关S1、S2的栅极分别接各自的控制器;
[0031]第一电感LI的输出端接第一倍压单元的第一接口，同时与所有偶次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连，第4个倍压单元的第二端口作为变换器输出端的正极，第4个单元的第三端口作为变换器输出端的负极；第二电感L2的输出端接第一倍压单元的第四接口，同时与所有奇次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连。
[0032]所述倍压单元是由两个二极管和两个电容构成的具有四个端口的单元，上侧二极管的阳极作为第一端口，上侧二极管阴极与电容的节点作为第二端口，下侧电容与下侧二极管阳极的节点作为第三端口，下侧二极管阴极作为第四端口。
[0033]所述的非隔离型高增益DC/DC变换器相比于传统的Boost升压变换器具有8倍的增益比。该变换器输入端连接电压供电模块(如光伏电池、燃料电池等)，输出电压为可控的高压直流电。
[0034]根据功率开关状态的不同，可以将电路分为3种工作状态:
[0035]模态1:功率开关S1、S2均导通，此时低压电源通过功率开关SI和功率开关S2分别向电感LI和电感L2充电;二极管01、02、03、04、05、06、07、08均关断。
[0036]模态2:控制器控制功率开关SI导通，S2关断，此时电感L2的电流一部分通过二极管D2及低压输入电源向电容C2充电，一部分通过电容C4、二极管D6、开关SI及低压电源向电容C6充电，一部分通过电容Cl、二极管D3、开关SI及低压电源向电容C3充电，另一部分通过电容C5、二极管D7、开关SI及低压电源向电容C7充电，一部分流经电容C5、二极管D7、电容C8，该过程中低压输入电源、电感L2、电容C4、Cl、C5、C8均处于放电状态，电容C2、C6、C3、C7处于充电状态；此时功率开关SI保持开通状态，低压电源通过功率开关SI向电感LI充电；二极管D1、D5、D4、D8均关断。
[0037]模态3:控制器控制功率开关SI导通，S2关断，此时电感LI的电流一部分通过二极管Dl及低压输入电源向电容Cl充电，一部分通过电容C2、二极管D4、开关S2及低压电源向电容C4充电，一部分通过电容C3、二极管D5、开关S2及低压电源向电容C5充电，另一部分通过电容C6、二极管D8、开关S2及低压电源向电容C8充电，一部分流经电容C7、二极管D8、电容C6，该过程中低压输入电源、电感L1、电容C2、C6、C3、C7处于放电状态，电容C4、Cl、C5、C8均处于充电状态；此时功率开关S2保持开通状态，低压电源通过功率开关S2向电感L2充电；二极管D2、D6、D3、D7均关断。
[0038]在上述三个工作过程中，由电容C7、C8向负载供电。
[0039]综上所述，该拓扑解决了变换器升压能力不够，工作效率不高，开关器件电压应力高等问题，并且增益可调，可灵活应用于对升压能力要求高的场合。
[0040]实施范例仅仅是为了工作原理阐述简单而采用了具有4组倍压单元的高增益DC/DC变换器，在实际的应用中，能够根据实际应用情况合理选择倍压单元的个数，以达到优化效率和成本的目的。
[0041]本实用新型使用的功率开关为开关器件，功率开关的开启与关闭受到控制器的控制，上述具有8倍于传统Boost变换器升压能力的直流变换器，由控制器控制两相功率开关的占空比每相之间相位相差180°，其各相占空比大小根据输入输出关系决定。
【主权项】
1.一种非隔离型高增益DC/DC变换器，包含第一电感L1、第二电感L2、两个功率开关S1、S2和η个倍压单元，其特征在于，第一电感LI和第二电感L2的输入端同时接输入电源的正极，第一电感LI和第二电感L2的输出端分别接第一功率开关SI和第二功率开关S2的漏极，第一功率开关SI和第二功率开关S2的源极接输入电源的负极；两个功率开关S1、S2的栅极分别接各自的控制器；第一电感LI的输出端接第一倍压单元的第一端口，同时与所有偶次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连，第η个倍压单元的第二端口作为变换器输出端的正极，第η个单元的第三端口作为变换器输出端的负极；第二电感L2的输出端接第一倍压单元的第四接口，同时与所有奇次倍压单元的上下两个电容之间的节点相连； η个倍压单元按顺序从左到右依次相连，即第一个倍压单元的第二端口接第二个倍压单元的第一端口，第一个倍压单元的第三端口接第二个倍压单元的第四端口 ；第二个倍压单元的第二端口接第三个倍压单元的第一端口，第二个倍压单元的第三端口接第三个倍压单元的第四端口 ；以此类推，一直到第η个倍压单元；各功率开关的栅极分别接各自的控制器；η为自然数，取值范围为η多I。2.根据权利要求1所述一种非隔离型高增益DC/DC变换器，其特征在于，所述倍压单元是由两个二极管和两个电容构成的具有四个端口的单元，上侧二极管的阳极作为第一端口，上侧二极管阴极与电容的节点作为第二端口，下侧电容与下侧二极管阳极的节点作为第三端口，下侧二极管阴极作为第四端口。3.根据权利要求1所述一种非隔离型高增益DC/DC变换器，其特征在于，每相功率开关驱动相位之间相差180°。
【专利摘要】一种非隔离型高增益DC/DC变换器，包含两个功率电感，两个功率开关和n个倍压单元；所述倍压单元是由两个二极管和两个电容构成的具有四个端口的单元，上侧二极管的阳极作为第一端口，上侧二极管阴极与电容的节点作为第二端口，下侧电容与下侧二极管阳极的节点作为第三端口，下侧二极管阴极作为第四端口。与现有的非隔离型高增益升压变换器相比，本实用新型电路拓扑、变换器控制器设计及实现方案简单，不含有变压器及耦合电感，EMI特性好。本实用新型实现了可调的高增益，变换器中每增加一个倍压单元都可在原电路的增益基础之上增加两倍的基础增益。本实用新型电路拓扑简单，并且可以大幅降低开关器件的电压应力，变换器整体工作效率得到了提高。
【IPC分类】H02M3/156
【公开号】CN204947901
【申请号】CN201520742957
【发明人】邾玢鑫, 任路路, 吴袭, 吴昊, 马鹏姬
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月23日