[发明专利]一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器

权利要求书

1.一种开关电容型多相高电压增益双向DC-DC变换器，其特征在于：该变换器的主电路拓扑包括n个电感元件L₁、L₂、L₃、…、L_n，3n-1个开关管S₁、S₂、S₃、…、S_n+1和S_Cf1、S_Cf2、S_Cf3、…、S_Cf2n-2，n-1个中间开关电容C_f1、C_f2、…、C_fn-1，n个高压侧电容C₁、C₂、C₃、…、C_n，电源V_high、V_low以及负载R_high、R_low；

其中，n个电感的第一端连接至低压侧电源V_low的正极与负载R_low的一端组成的公共端；第1个电感L₁的第二端连接至开关管S₁的漏极和S_n+1的源极组成的公共端，同时S₁的源极直接与中间开关电容C_fn-1的负极连接；S_n+1的漏极连接至高压侧电容C₁的正极、高压侧电源V_high的正极、负载R_high的一端组成的公共端；V_high的负极、R_high的另一端组成的公共端连接至最后一相开关电容网络中高压侧电容C_n的负极；

第2、3、…、n个电感，开关管S₂、S₃、…、S_n和中间开关电容C_f1、C_f2、…、C_fn-1通过交错并联实现多相扩展；具体的，第i个电感的第二端连接至开关管S_i的漏极与中间电容C_fi-1的正极组成的公共端，同时S_i的源极连接至低压侧电源V_low的负极与负载R_low的另一端组成的公共端；其中，2≤i≤n；

第1个开关电容C_f1的负极连接至开关管S_Cf1的源极和开关管S_Cf2的漏极组成的公共端，同时S_Cf1的漏极与低压侧电源V_low的负极与负载R_low的另一端组成的公共端以及S₂、S₃、…、S_n的源极连接；S_Cf2的源极与高压侧电容C₂的负极相连，同时C₂的正极与电容C₁的负极组成公共端连接至低压侧电源V_low的负极与负载R_low的另一端组成的公共端；

中间开关电容C_f2、C_f3、…、C_fn-1，高压侧电容C₃、C₄、…、C_n和开关管S_Cf3、S_Cf4、…、S_Cf2n-2组成的开关电容网络通过阶梯式连接实现多相扩展；具体的，第j个中间开关电容C_fj的负极连接至开关管S_Cf2j-1的源极和开关管S_Cf2j的漏极组成的公共端，同时S_Cf2j-1的漏极连接至上一个开关电容网络高压侧电容C_j的负极与开关管S_Cf2j-2的源极组成的公共端；S_Cf2j的源极接C_j+1的负极，同时C_j+1的正极与C_j的负极组成公共端连接至开关管S_Cf2j-1的漏极；其中，2≤j≤n-1。