[发明专利]一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器

摘要

本发明公开了一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器，包括第一电源、第二电源、第三电源、第四电源、第五电源、第一电感、第二电感、第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、开关管、负载及n个开关电容单元，n为1、2、3…n，当n大于或等于2时，该n个开关电容单元在输出端级联，开关电容单元由第2n+2电容、第2n+3电容、第2n+1二极管和第2n+2二极管构成为一个二端口网络。本发明具有很强的延展性能，可以根据级联开关电容单元的数目来提高电压增益，大幅度降低开关管和二极管的电压应力，同时本发明还可以提供多个电源输入的接口。

主权项

一种基于开关电容单元的多输入高增益Z源变换器，其特征在于：所述Z源变换器包括第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)、第五电源(Vi5)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、开关管(S)、负载(R)及n个开关电容单元，n为1、2、3…n，当n大于或等于2时，该n个开关电容单元在输出端级联，开关电容单元由第2n+2电容(C2n+2)、第2n+3电容(C2n+3)、第2n+1二极管(D2n+1)和第2n+2二极管(D2n+2)构成为一个二端口网络，其中，第2n+2电容(C2n+2)的负极引出a号端子，第2n+1二极管(D2n+1)的阳极和第2n+3电容(C2n+3)的负极连接，并引出b号端子，第2n+2电容(C2n+2)的正极、第2n+1二极管(D2n+1)的阴极和第2n+2二极管(D2n+2)的阳极连接，并引出c号端子，第2n+3电容(C2n+3)的正极和第2n+2二极管(D2n+2)的阴极连接，并引出d号端子；所述第一电源(Vi1)的正极和第一二极管(D1)的阳极连接，其负极分别与第二电容(C2)的负极和第二电感(L2)的一端连接；所述第一二极管(D1)的阴极分别与第一电感(L1)的一端和第一电容(C1)的正极连接；所述第二电源(Vi2)的负极和第一电感(L1)的另一端连接，其正极分别与第二电容(C2)的正极、第五电源的负极(Vi5)连接；当n等于1时，所述第五电源(Vi5)的正极分别与开关管(S)的漏极、第二二极管(D2)的阳极和开关电容单元的a号端子连接，所述第三电源(Vi3)的负极分别与开关管(S)的源极、第三电容(C3)的负极和负载(R)的一端连接，其正极分别与第一电容(C1)的负极和第四电源(Vi4)的负极连接，所述第四电源(Vi4)的正极与第二电感(L2)的另一端连接，所述第二二极管(D2)的阴极分别与第三电容(C3)的正极和开关电容单元的b号端子连接，该开关电容单元的d号端子与负载(R)的另一端连接；当n大于或等于2时，第二个开关电容单元与第一个开关电容单元级联，即第二个开关电容单元的a号端子、b号端子分别与第一个开关电容单元的c号端子、d号端子连接，以此类推，直至第n个开关电容单元的a号端子、b号端子分别与第n‑1个开关电容单元的c号端子、d号端子连接，第n个开关电容单元的d号端子与负载(R)的另一端连接；其中，在单个输入的情况下，所述Z源变换器只需要一个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意一个电源作为输入，而其他四个电源短接或输入值为零；同理，在双输入的情况下，所述Z源变换器只需要两个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意两个电源作为输入，而其他三个电源短接或输入值为零；同理，在三输入的情况下，所述Z源变换器只需要三个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意三个电源作为输入，而其他两个电源短接或输入值为零；同理，在四输入的情况下，所述Z源变换器只需要四个电源，其他电源短接或输入值为零，即第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)中保留任意四个电源作为输入，而其他电源短接或输入值为零；同理，在五输入的情况下，所述Z源变换器第一电源(Vi1)、第二电源(Vi2)、第三电源(Vi3)、第四电源(Vi4)和第五电源(Vi5)均保留。