1.基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:包括输入电源E,所述的输入电源E正端与第一电感L1的一端、第三二极管D2_1的阳极相连;所述的第三二极管D2_1的阴极与第二电感L2的一端、第四二极管D2_2的阴极相连;此时,该变换电路包括两种连接情况:第一种连接情况是,当变换电路包括第一三极管VT1、第二三极管VT2时,所述的第二电感L2的另一端与第二二极管D2的阳极、第二三极管VT2的集电极相连;所述的第二二极管D2的阴极与第二电容C2的正端、输出正端相连;所述的第一电感L1的另一端与第一电容C1的正端、第二电容C2的负端、第四二极管D2_2的阳极、第一三极管VT1的集电极相连;所述的输入电源E的负端与第一三极管VT1的发射极、第二三极管VT2的发射极、第一二极管D1的阴极相连;所述的第一二极管D1的阳极与第一电容C1的阴极、输出负端相连;第二种连接情况是,当第一种连接情况的第一三极管VT1、第二三极管VT2由一个晶体管VT取代,第五二极管D0‑1、第六二极管D0‑2隔断两变换分支电路之间的交叉影响,此时,第二电感L2的另一端与第二二极管D2的阳极、第六二极管D0‑2阳极相连;第二二极管D2的阴极与第二电容C2的正端、输出正端相连;第一电感L1的另一端与电容C1的正端、第二电容C2的负端、第四二极管D2_2的阳极、第五二极管D0‑1阳极相连;第五二极管D0‑1阴极与第六二极管D0‑2阴极、晶体管VT集电极相连;输入电源E的负端与晶体管VT的发射极、第一二极管D1的阴极相连;第一二极管D1的阳极与第一电容C1的阴极、输出负端相连,形成第一三极管VT1、第二三极管VT2同频并同时开通关断方式;其中,在第一种连接情况下,第一三极管VT1、第二三极管VT2同频互补开关工作方式是第一三极管VT1、第二三极管VT2在相同的工作周期内互补导通。
2.根据权利要求1所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:假定所述的第一三极管VT1、第二三极管VT2的工作频率相同,且均按PWM工作方式,第一三极管VT1的占空比为σ1,第二三极管VT2的占空比为σ2,工作周期为T,有σ1、 0≤σ1、σ2≤1,ton为开关管在开关周期T内的开通时间;按照电路一般工作状态,两开关管按照相同工作频率工作,但在非同步工作方式下,在一个控制周期内,按照第一开关管、第二开关管的工作状态,电路有4种工作状态,分别对应0~t1阶段,t1~t2阶段,t2~t3阶段,t3~t4阶段,其中,
0~t1阶段,对应于第一三极管VT1被驱动导通,第二三极管VT2无驱动信号关断;t1~t2阶段,对应于第一三极管VT1、第二三极管VT2均被驱动导通;t2~t3阶段,对应于第二三极管VT2被驱动导通,第一三极管VT1无驱动信号关断;t3~t4阶段,对应于第一三极管VT1、第二三极管VT2均无驱动信号而关断;0~t4等于两开关管的工作周期T。
3.根据权利要求2所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:在所述的0~t1阶段,第一三极管VT1被驱动导通,第二三极管VT2无驱动信号关断,此时,第一三极管VT1导通,输入电源E给第一电感L1激励,iL1按照指数规律上升,iL1路径:输入电源E正端→第一电感L1→第一三极管VT1→输入电源E负端,电源电压为Ui,有方程:第二三极管VT2关断,第二电感L2所储存的磁场能量向第二电容C2传递,iL2路径:第二电感L2→第二二极管D2→第二电容C2→第四二极管D2_2→第二电感L2,第二电容C2两端电压为UC2,第一电容C1两端电压为UC1,有方程:电路输出电压UO:
UO=UC1+UC2 (3)。
4.根据权利要求3所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:在所述的t1~t2阶段,第一三极管VT1、第二三极管VT2均被驱动导通,此时第一三极管VT1导通,同上,输入电源E给第一电感L1激励,iL1按照指数规律上升,iL1路径:输入电源E正端→第一电感L1→第一三极管VT1→输入电源E负端,有方程(1);
第二三极管VT2导通,输入电源E给第二电感L2激励,iL2按照指数规律上升,iL2路径:输入电源E正端→第三二极管D2_1→第二电感L2→第二三极管VT2→输入电源E负端,有方程:输出电压仍如公式(3)所示。
5.根据权利要求4所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:在所述的t2~t3阶段,第二三极管VT2被驱动导通,第一三极管VT1无驱动信号关断,此时第一三极管VT1关断,输入电源E和第一电感L1所储存的磁场能量向第一电容C1传递,iL1路径:输入电源E正端→第一电感L1→第一电容C1→第一二极管D1→输入电源E负端,有方程:第二三极管VT2导通,输入电源E给第二电感L2激励,iL2按照指数规律上升,iL2路径:E正端→D2_1→第二电感L2→第二三极管VT2→输入电源E负端,有方程(4);
输出电压仍如公式(3)所示。
6.根据权利要求5所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:在所述的t3~t4阶段,第一三极管VT1、第二三极管VT2均无驱动信号而关断,此时,第一三极管VT1关断,输入电源E和第一电感L1所储存的磁场能量向第一电容C1传递,iL1路径:输入电源E正端→第一电感L1→第一电容C1→第一二极管D1→输入电源E负端,有方程(5);
第二三极管VT2关断,第二电感L2所储存的磁场能量向第二电容C2传递,iL2路径:第二电感L2→第二二极管D2→第二电容C2→第四二极管D2_2→第二电感L2,有方程(2);
输出电压仍如公式(3)所示;
由上述分析可知,第一三极管VT1和第一电感L1、第一电容C1、第一二极管D1构成一部分的变换电路,在第一三极管VT1的开关过程中,第一电容C1两端电压UC1由方程(1)、(5)决定,为便于分析重写如下:
获得第一电容C1两端电压UC1:
第二三极管VT2和第二电感L2、第三二极管D2_1、第四二极管D2_2、第二二极管D2、第二电容C2构成另一部分的变换电路,在第二三极管VT2的开关过程中,第二电容C2的输出电压UC2由方程(2)、(4)决定,为便于分析重写如下:获得第二电容C2的输出电压UC2:
由方程(6)、(7)得到电路输出电压:若第一三极管VT1、第二三极管VT2的占空比相等且均为σ,电路输出电压UO:
7.根据权利要求6所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:假定第一三极管VT1、第二三极管VT2的占空比相等,经过分析,获得电路元件的参数定额;
1)第一三极管VT1、第二三极管VT2的参数定额假定从电源向负载传递的最大功率为Pm,电源输出最大电流为Iim,Pm=Ui×Iim,第一三极管VT1、第二三极管VT2的电流定额IVT1、IVT2确定为:IVT1=IVT2≥Iim/2;
第一三极管VT1、第二三极管VT2的电压定额UVT1e、UVT2e确定为:
2)第一电感L1、第二电感L2的参数定额第一电感L1、第二电感L2流过的最大电流为Iim/2,按照在控制周期内占空比最大时的电感电流变化5%计算,第一电感L1、第二电感L2感值确定为:
3)输出电容第一电容C1、第二电容C2的参数定额第一电容C1、第二电容C2的额定电压分别表示为UC1e、UC2e,确定为:按照输出电压变化5%计算,第一电容C1、第二电容C2的串联等效电容 它对输出负载电阻RF放电,等效电容为:
第一电容C1、第二电容C2根据输出等效电容值,确定两电容的容值,可取两电容容值相等;σmin为变换电路最小占空比;
4)第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D2_1、第四二极管D2_2的参数定额:D1通过全部的变换电路电流,其电流定额ID1e、电压定额UD1e确定为:ID1e≥Iim;
第二二极管D2的参数按照第二电感L2中流过的电流确定,电流定额ID2e、电压定额UD2e确定为:
ID2e≥Iim/2;
第三二极管D2_1、第四二极管D2_2的电流定额ID2_1e、ID2_2e;电压定额UD2_1e、UD2_2e分别为:ID2_1e=ID2_2e≥Iim/2;
5)当第一三极管VT1、第二三极管VT2由一个晶体管VT取代,第五二极管D0‑1、第六二极管D0‑2隔断两变换分支电路之间的交叉影响时,除第五二极管D0‑1、第六二极管D0‑2两元件外,各元件参数一致;因第五二极管D0‑1、第六二极管D0‑2流过的电流均流过开关管T,确定电流定额ID0‑1、ID0‑2为:
ID0‑1=ID0‑2≥Iim/2
电压定额UD0‑1、UD0‑2为:
UD0‑1=UD0‑2≥Ui。
8.根据权利要求7所述的基于叠加输出的高增益直流电压变换电路,其特征在于:在该变换电路上增添相同的叠加单元电路,所述的叠加单元电路包括如下部件:二极管、电感Ln、开关管VTn、电容Cn,其中二极管包括Dn、Dn_1和Dn_2;所述的叠加单元电路连接方式为:Dn_1的阴极与电感Ln的一端、Dn_2的阴极相连,电感Ln的另一端与Dn的阳极、开关管VTn的集电极相连,Dn的阴极与电容Cn的正端、输出正端相连,Dn_2的阳极与电容Cn的负端相连,Dn_1的阳极、Dn_2的阳极按照级连方式分别连接变换电路二极管D2_1的阴极、输出正端,开关管VTn的发射极与变换电路输入电源E的负端相连,此处说明中,n>2;由此,获得电路输出电压n表示电路所增添叠加单元电路的单元数目。