[发明专利]一种输出浮地输入并联高增益Boost变换电路及切换方法

权利要求书

1.一种输出浮地输入并联高增益Boost变换电路的切换方法，该输出浮地输入并联高增益Boost变换电路包括输入、功率变换、负载三个部分；

功率变换部分由模块一与模块二组成，模块一、模块二结构对称；其中模块一中第一耦合电感原边绕组L₁₁，其同名端与输入的正极相连，第一耦合电感原边绕组L₁₁异名端与第一钳位二极管D_CC1阳极以及第一开关管S₁漏极相连，第一钳位二极管D_CC1阴极与第一钳位电容C_C1以及第一耦合电感副边绕组L₁₂同名端相连，副边绕组异名端与第一输出二极管D_C1阳极相连，第一输出二极管D_C1阴极与第一输出电容C₁以及负载一端相连；

模块二中第二耦合电感原边绕组L₂₁同名端与输入的负极相连，第二耦合电感原边绕组L₂₁异名端与第二钳位二极管D_CC2阴极以及第二开关管S₂源极相连，第二钳位二极管D_CC2阳极与第二钳位电容C_C2以及第二耦合电感副边绕组L₂₂同名端相连，副边绕组异名端与第二输出二极管D_C2阴极相连，第二输出二极管D_C2阳极与第二输出电容C₂以及负载另一端相连；

模块一、模块二在输入端并联，变换电路的输出端由第一输出电容C₁、输入端以及第二输出电容C₂串联为负载供电，使得变换电路增益得到提高，器件应力降低；模块二输出地为变换器输出地，变换器输出地不直接与输入地相连；

第一钳位二极管D_CC1、第二钳位二极管D_CC2及第一钳位电容C_C1、第二钳位电容C_C2组成的无源钳位电路的存在，吸收耦合电感漏感能量，有效降低因耦合电感漏感导致的开关管两端电压尖峰；

其特征在于，该方法包括以下步骤：

模态1[t₀-t₁]：在t₀时刻前，第一开关管S₁关断，第二开关管S₂均处于导通状态；在t₀时刻模块一中漏感电流与励磁电感电流相等，副边绕组电流在t₀时刻下降到0，第一输出二极管D_C1自然关断，减轻了二极管反向恢复问题；t₀时刻，S₁、S₂维持导通状态，模块一、模块二中励磁电感、漏感电流均在输入电压作用下线性上升；

模态2[t₁-t₂]：在t₁时刻第一开关管S₁关断，第二开关管S₂继续导通；此时模块一中漏感储存的能量经第一钳位二极管D_CC1迅速向第一钳位电容C_C1释放，同时，第一开关管S₁被第一钳位电容C_C1钳位，有效降低了第一开关管电压尖峰；模块二中漏感与励磁电感在输入电压作用下继续充电，电流线性上升；

模态3[t₂-t₃]：第一开关管S₁关断，t₃时刻模块一中漏感能量释放完毕，第一钳位二极管D_CC1关断，第一钳位电容与第一耦合电感副边绕组电流联合为第一输出电容供电；模块二中第二开关管S₂继续导通，第二耦合电感原边励磁电感与漏感在输入电压作用下线性上升；当模块一中第一开关管S₁关断时，此模态结束；

模态4[t₃-t₄]：t₄时刻，第一开关管S₁导通，模块一由于漏感的存在导致漏感电流上升率受到限制，第一开关管S₁实现了零电流开通,在漏感电流逐渐上升的同时，第一耦合电感副边绕组电流逐渐下降；模块二中第二开关管S₂继续导通，第二耦合电感原边励磁电感与漏感在输入电压的作用下线性上升；当模块一中漏感电流上升到与励磁电感电流相等时，第一耦合电感副边绕组电流下降到0，此模态结束；

模态5-8的分析如上同；

基于上述输出浮地输入并联高增益Boost变换电路，可衍生出一类n相输出浮地输入并联高增益Boost变换电路，所提n相输出浮地输入并联高增益Boost变换电路，两模块结构仍对称，模块一中每一相共享同一个钳位电容，每相耦合电感副边绕组并联；增益与输出浮地输入并联高增益Boost变换电路相同，输入电流为n相电流的叠加；

所述变换电路运行在电感电流连续模式下时，模块一、模块二相当于两个独立的耦合电感升压变换电路，由于结构的对称性，先以变换器模块一为分析对象；在整个开关周期中模块一可分为两个模态，DT_S即第一开关管导通模态，其中D为变换器开关管导通占空比；第一耦合电感中励磁电感在输入电压作用下充电储能，(1-D)T_S即第一开关管关断，第一耦合电感中励磁电感放电；

第一开关管S₁导通时，励磁电感L_m1充电电压为：

V_{Lm1_C}＝V_in (1)

第一开关管S₁关断时，励磁电感放电，此时励磁电感放电电压为：

其中，n为耦合电感匝比，V_C1为模块一中第一输出电容电压，在整个周期中第一耦合电感中励磁电感满足伏秒平衡定则：

可得模块一输出、输入之间关系为：

同理可得模块二输出、输入之间关系为：

其中，V_C2为模块二中第二输出电容电压，变换器输出电压V_o可以表示为：

V_o＝V_C1+V_C2-V_in (6)

将式(4)、(5)代入(6)可得变换电路输入、输出关系为：