[发明专利]一种含有软开关的非隔离型高增益DC/DC变换器

权利要求书

1.一种含有软开关的非隔离型高增益DC/DC变换器，其特征在于：

包含两个功率电感L₁、L₂，两个功率开关S₁、S₂，软开关辅助电路；

第一电感L₁、第二电感L₂的输入端均接输入电源V_in的正极，第一电感L₁、第二电感L₂的输出端分别接第一功率开关S₁的漏极、第二功率开关S₂的漏极，第一功率开关S₁、第二功率开关S₂的源极接输入电源V_in的负极，第一功率开关S₁、第二功率开关S₂的栅极分别接各自的控制器；

软开关辅助电路包括二极管D₁、二极管D₂、电容C₁；二极管D₁、二极管D₂串联，电容C₁的上端与二极管D₁、D₂串联的节点相连，第一电感L₁的输出端接二极管D₁的阳极，第二电感L₂输出端接电容C₁的下端、然后再与二极管D1a的阳极相接，二极管D₂的阴极接二极管D_1a的阴极；

电容C_1a、C_1b串联，电容C_1a上端与二极管D₁、D_1a并联节点相连，电容C_1b下端与D_1b阳极相接；

第一电感L₁输出端与所有奇数个倍增单元的上下两个电容之间的节点相连；

第n个倍增单元的第二端口作为变换器输出端的正极，第n个单元的第三端口作为变换器输出端的负极；

第二电感L₂的输出端与所有偶数倍增单元的上下两个电容之间的节点相连；

根据功率开关状态的不同，分为6种工作模态：

模态1：功率开关S₁、S₂均导通，此时低压电源通过功率开关S₁和功率开关S₂分别向电感L₁和电感L₂充电；电容C_2a、C_2b均在向输出端放电；二极管D₁、D₂、D_1a、D_1b、D_2a、D_2b均关断；

模态2：控制器控制功率开关S₁关断，S₂导通，此时二极管D₁导通，电感L₁的电流通过二极管D₁给电容C₁充电，后经S₂流回电源负极；这时电容C₁电压上升，当U_c1＝U_c1b时充电完成，二极管D₁关断；该过程中开关S₁实现零电压关断，低压输入电源、电感L₁、电容C_2a、C_2b均处于放电状态，电容C₁处于充电状态；此时功率开关S₂保持导通状态，低压电源通过功率开关S₂向电感L₂充电；二极管D₂、D_1a、D_2a、D_1b、D_2b均关断；

模态3：同模态2功率开关S₁关断，S₂导通，当模态2中的电容C₁充电完成时，二极管D₁关断，此时电感L₁的电流在经过C_1a、C_1b之间的节点时分流，一部分通过电容C_1a、二极管D_2a、电容C_2a及开关S₂流回电源负极，电容C_1a放电，电容C_2a充电；一部分通过电容C_1b、二极管D_1b流回电源负极，此时电容C_1b处于充电状态；该过程中低压输入电源、电感L₁、电容C_1a、C_2b处于放电状态，电容C_1b、C_2a均处于充电状态；此时功率开关S₂保持导通状态，低压电源通过功率开关S₂向电感L₂充电；二极管D₁、D₂、D_2b均关断；

模态4：同模态1，功率开关S₁、S₂均导通，此时低压电源通过功率开关S₁和功率开关S₂分别向电感L₁和电感L₂充电；电容C_2a、C_2b均在向输出端放电；二极管D₁、D₂、D_1a、D_1b、D_2a、D_2b均关断；

模态5：控制器控制功率开关S₁导通，S₂关断，此时电感L₂的电流通过电容C₁、二极管D₂、电容C_1a及开关S₁流回电源负极，电容C₁放电，电容C_1a充电，当电容C₁的电压U_c1下降至0时，二极管D₂关断，电容C₁充电完成；该过程中开关S₂实现零电压关断，低压输入电源、电感L₂、电容C₁放电，电容C_1a处于充电状态，此时功率开关S₁保持导通状态，低压电源通过功率开关S₁向电感L₁充电；二极管D₁、D_1a、D_2a、D_1b、D_2b均关断；模态6：当模态5的中的C₁放电完成时，二极管D₂关断，此时二极管D_1a导通，此时电感L₂的电流在经过D_1a阳极下端的结点时分流，一部分通过二极管D_1a、电容C_1a及开关S₁流回电源负极，电容C_1a充电；另一部分电流通过电容C_2b，二极管D_2b、电容C_1b以及开关S₁流回电源负极，电容C_1b、C_2a放电，电容C_2b处于充电状态，二极管D₁、D₂、D_1b、D_2a均关断。