【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及dc-dc变换器领域，具体涉及一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器。
技术介绍
1、高增益dc-dc变换器在光伏发电等分布式发电领域发挥着不可或缺的作用。此外，在低功耗能量收集领域，输入电压下限低的高增益dc-dc变换器也可以把能量收集模块输出的mv级低电压升压至无线传感器所需电压，并满足其所需的功率要求。传统boost变换器由于器件寄生参数的影响，当占空比趋近于1时也无法实现较高的电压增益，不适合在电压增益需求很高的场合应用。现有技术中提出了一种电压增益为2/(1-d)^2的三电感高增益boost变换器，该变换器电压增益有限，电感充电回路含有多个二极管，不适合mv级低输入电压应用场景(cn113346744b)。
技术实现思路
1、为解决现有高增益dc-dc变换器存在的问题，本专利技术提出一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器。
2、本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。
3、一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，包括一个直流电源、一个基本高增益dc-dc变换器、n个电压增益扩展单元、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一nmos管q1、第二nmos管q2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4；
4、其中，基本高增益dc-dc变换器的正极性输入端与第一电感l1、第一电容c1和第二电容c2的一端连接，第一电感l1的另
5、n个电压增益扩展单元均一端连接基本高增益dc-dc变换器的正极性输入端，另一端连接第二nmos管q2的漏极。
6、进一步地，第一nmos管q1和第二nmos管q2为共地型且同时导通、关断，包括两种工作模式；
7、第一工作模式中，第一nmos管q1和第二nmos管q2同时导通，为电感充电提供通路；
8、第二工作模式中，第一nmos管q1和第二nmos管q2同时关断，电感充电回路断开，电感开始放电，并将储存的能量转移到电容和负载。
9、进一步地，第一工作模式中，基本高增益dc-dc变换器的第一nmos管q1和第二nmos管q2开通，第一二极管d1、第二二极管d2和第四二极管d4截止，第三二极管d3导通，直流电源电压uin通过第一nmos管q1向第一电感l1充电，通过第一电容c1、第三二极管d3和第二nmos管q2向第二电感l2充电，通过第二电容c2和第二nmos管q2向第三电感l3充电，同时，第三电容c3向负载供电。
10、进一步地，第二工作模式中，基本高增益dc-dc变换器的第一nmos管q1和第二nmos管q2关断，第一二极管d1、第二二极管d2和第四二极管d4导通，第三二极管d3截止，为第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3提供续流通路，直流电源电压uin和第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3将能量转移到第三电容c3和负载。
11、进一步地，第n个电压增益扩展单元包括第n+1电容cn+1、第n+2电感ln+2、第n+2二极管dn+2和第k+n二极管dk+n，其中，k为可扩展高增益dc-dc变换器中电感的数量；
12、当n＝1时，第n个电压增益扩展单元中，第n+1电容cn+1一端与基本高增益dc-dc变换器的正极性输入端连接，另一端与第n+2电感ln+2的一端和第二二极管d2的阴极连接，第n+2电感ln+2的另一端与第n+2二极管dn+2和第k+n二极管dk+n的阳极连接，第n+2二极管dn+2的阴极与电感lk的一端和电容ck-1的一端连接，第k+n二极管dk+n的阴极与第二nmos管q2的漏极连接；
13、当n>1时，第n个电压增益扩展单元中，第n+1电容cn+1一端与基本高增益dc-dc变换器的正极性输入端连接，另一端与第n+2电感ln+2的一端和第n-1个电压增益扩展单元中的第n+1二极管dn+1的阴极连接，第n+2电感ln+2的另一端与第n+2二极管dn+2和第k+n二极管dk+n的阳极连接，第n+2二极管dn+2的阴极与第n+1个电压增益扩展单元中的第n+3电感ln+3的一端和第n+1个电压增益扩展单元中第n+2电容cn+2的一端连接，第k+n二极管dk+n的阴极与第二nmos管q2的漏极连接。
14、进一步地，所述高增益dc-dc变换器中电容电压应力为其中，表示第i电容ci的电压应力，i的取值范围从1到k-1，k为可扩展高增益dc-dc变换器中电感的数量，uin表示可扩展高增益dc-dc变换器的输入电压，d表示第一nmos管q1和第二nmos管q2的导通占空比。
15、进一步地，所述高增益dc-dc变换器中电感电流应力为其中，表示第j电感lj的电流应力，j的取值范围从1到k，k为可扩展高增益dc-dc变换器中电感的数量，io表示可扩展高增益dc-dc变换器的输出电流，d表示第一nmos管q1和第二nmos管q2的导通占空比。
16、进一步地，所述高增益dc-dc变换器在实际应用当中为了减小电路中寄生参数的影响，采用在参数取值范围内寄生参数最小的器件。
17、进一步地，所述基本高增益dc-dc变换器的电压增益g1＝1/(1-d)^3，其中d为所述第一nmos管q1和第二nmos管q2的导通占空比。
18、进一步地，所述包括n个电压增益扩展单元的变换器电压增益g2＝1/(1-d)^(3+n)，其中d为所述第一nmos管q1和第二nmos管q2的导通占空比。
19、相比与现有技术，本专利技术的优点在于：
20、该变换器可以实现较高的电压增益，适用于电压增益需求较大的场合。变换器中的两个功率开关管为共地型且同时导通、关断，控制简单。变换器具有很宽的输入电压范围，输入电压下限可低至200mv，有效的拓宽了变换器的使用范围。
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1.一种宽输入电压范围的可扩展高增益DC-DC变换器，其特征在于，包括一个直流电源、一个基本高增益DC-DC变换器、n个电压增益扩展单元、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；
2.根据权利要求1所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益DC-DC变换器，其特征在于，第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2为共地型且同时导通、关断，包括两种工作模式；
3.根据权利要求2所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益DC-DC变换器，其特征在于，第一工作模式中，基本高增益DC-DC变换器的第一NMOS管Q1和第二NMOS管Q2开通，第一二极管D1、第二二极管D2和第四二极管D4截止，第三二极管D3导通，直流电源电压Uin通过第一NMOS管Q1向第一电感L1充电，通过第一电容C1、第三二极管D3和第二NMOS管Q2向第二电感L2充电，通过第二电容C2和第二NMOS管Q2向第三电感L3充电，同时，第三电容C3向负载供电。
...【技术特征摘要】
1.一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，其特征在于，包括一个直流电源、一个基本高增益dc-dc变换器、n个电压增益扩展单元、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第一nmos管q1、第二nmos管q2、第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4；
2.根据权利要求1所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，其特征在于，第一nmos管q1和第二nmos管q2为共地型且同时导通、关断，包括两种工作模式；
3.根据权利要求2所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，其特征在于，第一工作模式中，基本高增益dc-dc变换器的第一nmos管q1和第二nmos管q2开通，第一二极管d1、第二二极管d2和第四二极管d4截止，第三二极管d3导通，直流电源电压uin通过第一nmos管q1向第一电感l1充电，通过第一电容c1、第三二极管d3和第二nmos管q2向第二电感l2充电，通过第二电容c2和第二nmos管q2向第三电感l3充电，同时，第三电容c3向负载供电。
4.根据权利要求2所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，其特征在于，第二工作模式中，基本高增益dc-dc变换器的第一nmos管q1和第二nmos管q2关断，第一二极管d1、第二二极管d2和第四二极管d4导通，第三二极管d3截止，为第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3提供续流通路，直流电源电压uin和第一电感l1、第二电感l2和第三电感l3将能量转移到第三电容c3和负载。
5.根据权利要求1所述的一种宽输入电压范围的可扩展高增益dc-dc变换器，其特征在于，第n个电压增益扩展单元包括第n+1...
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