CN115189571A - 一种基于耦合电感的高增益变换器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于耦合电感的高增益变换器及其控制方法，变换器包括电源、开关电容模块、第一开关管、第二开关管和直流负载；开关电容模块包括四个二极管和两个电容；第一二极管的负极与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与第一二极管的正极连接；第一二极管的负极与第四二极管的正极连接，第二二极管的负极与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极与第四二极管的负极连接；第一开关管的第一端与第二二极管的正极连接，第二开关管的第一端与第一二极管的正极连接。本发明提供的变换器，开关电容模块中的二极管承受的电压应力小。

Description

一种基于耦合电感的高增益变换器及其控制方法

技术领域

本发明属于变换器技术领域，具体涉及一种基于耦合电感的高增益变换器及其控制方法。

背景技术

Boost变换器（直流-直流升压变换器）的实际电压增益受电路寄生参数的影响，电压增益存在一定上限，且较大增益对应的占空比越接近1，功率管的电流应力和电压应力较大，导致系统效率严重下降。而现有的基于耦合电感的Boost变换器，可获得更高的电压增益，但由于漏感的存在，使得二极管承受极大的反向恢复电压。

发明内容

本发明针对现有的基于耦合电感的Boost变换器，由于漏感存在使二极管承受的电压应力大的问题，提供一种基于耦合电感的高增益变换器及其控制方法。

根据本发明的第一方面，提供一种基于耦合电感的高增益变换器，包括电源、开关电容模块、耦合电感模块、开关管、输出模块和直流负载；

所述开关电容模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容和第二电容；

第一二极管的负极与第一电容的第一端连接，第一电容的第二端与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与第四二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与第三二极管的正极连接，第三二极管的负极与第四二极管的负极连接；

耦合电感模块包括第一耦合电感和第二耦合电感；第一耦合电感包括第一一次侧和第一二次侧，第二耦合电感包括第二一次侧和第二二次侧；开关管包括第一开关管和第二开关管；第一一次侧的第一端与电源的正极连接，第一一次侧的第二端与第一开关管的第一端连接，第一开关管的第二端与电源的负极连接；第二一次侧的第一端与电源的正极连接，第二一次侧的第二端与第二开关管的第一端连接，第二开关管的第二端与电源的负极连接；第一开关管的第一端与第二二极管的正极连接，第二开关管的第一端与第一二极管的正极连接；

输出模块包括输出电容；第一二次侧与第二二次侧串联，并给输出电容提供能量；输出模块的输入端与第三二极管的负极连接，输出模块的输出端与直流负载连接。

可选的，输出模块还包括第五二极管和第六二极管，输出电容包括第三电容、第四电容和第五电容；

第三电容、第四电容和第五电容依次串联，串联后与直流负载并联；第五二极管的正极连接于第三电容、第四电容之间；第一二次侧的第一端连接于第四电容和第五电容之间，第一二次侧的第二端与第二二次侧的第二端连接，第二二次侧的第一端与第五二极管的负极、第六二极管的正极连接，第六二极管的负极连接于第五电容和直流负载之间；第三二极管的负极与第五二极管的正极连接。

可选的，第一耦合电感还包括第一互感和第一漏感；第一互感并联于第一一次侧的两端，第一一次侧的第二端通过第一漏感与第一开关管的第一端连接；

第二耦合电感还包括第二互感和第二漏感；第二互感并联于第二一次侧的两端，第二一次侧的第二端通过第二漏感与第二开关管的第一端连接。

可选的，第一一次侧的第一端与第一二次侧的第一端互为同名端；第二一次侧的第一端与第二二次侧的第一端互为同名端。

可选的，所述第一开关管为MOS管，第一开关管的第一端为第一开关管的漏极，第一开关管的第二端为第一开关管的源极；

所述第二开关管为MOS管，第二开关管的第一端为第二开关管的漏极，第二开关管的第二端为第二开关管的源极。

根据本发明的第二方面.提供一种基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，包括如下步骤：

生成第一控制信号和第二控制信号；

第一控制信号控制第一开关管的通断，第二控制信号控制第二开关管通断，并使变换器在一个工作周期内包括第一工作模态和第二工作模态，第一工作模态和第二工作模态交替进行。

可选的，所述第一工作模态为：

第一开关管导通、第二开关管导通，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管关断，电源给第一耦合电感和第二耦合电感充电；第三电容、第四电容、第五电容给直流直流负载Ro提供能量。

可选的，所述第二工作模态包括第二工作模态Ⅰ，所述第二工作模态Ⅰ为：

第一开关管关断、第二开关管导通，第二二极管、第四二极管、第六二极管导通，第一二极管、第三二极管、第五二极管关断，电源给第二耦合电感充电；电源通过第一耦合电感和第二耦合电感给第五电容充电；电源和第一耦合电感给第二电容充电；电源、第一耦合电感和第一电容给第三电容充电；电源、第一耦合电感、第一电容和第四电容给直流直流负载Ro提供能量。

可选的，所述第二工作模态包括第二工作模态Ⅱ，所述第二工作模态Ⅱ为：

第一开关管导通、第二开关管关断，第一二极管、第三二极管和第五二极管导通，第二二极管、第四二极管和第六二极管关断；电源给第一耦合电感充电；电源通过第一耦合电感和第二耦合电感给第四电容充电；电源和第二耦合电感给第一电容充电；电源、第二耦合电感和第二电容给第三电容充电；电源、第二耦合电感、第二电容和第五电容串联给直流直流负载Ro提供能量。

有益效果：本发明提供的一种基于耦合电感的高增益变换器，开关电容模块中的第一二极管、第二二极管承受的电压应力小；第一电容和第二电容互补，通过控制第一开关管、第二开关管180°交错导通，对第一电容、第二电容交替充电、稳定前置。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的电路示意图。

图2示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的开关电容模块的电路示意图。

图3示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的开关电容模块的电路示意图。

图4示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的第一工作模态Ⅰ的工作电路图。

图5示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的第二工作模态Ⅰ的工作电路图。

图6示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的第一工作模态Ⅱ的工作电路图。

图7示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器的第二工作模态Ⅱ的工作电路图。

图8示出了本发明实施例的一种基于耦合电感的高增益变换器一个工作周期内开关管的导通时序和输出电容的电压波形示意图。

附图标记：

Vin、电源；

S1、第一开关管；S2、第二开关管；

Np1、第一一次侧；Ns1、第一二次侧；Lm1、第一互感；Lk1、第一漏感；Np2、第二一次侧；Ns2、第二二次侧；Lm2、第二互感；Lk2、第二漏感；

C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；C5、第五电容；

D1、第一二极管；D2、第二二极管；D3、第三二极管；D4、第四二极管；D5、第五二极管；D6、第六二极管；

Ro、直流负载。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

如图1所示，本发明公开实施例所提供的一种基于耦合电感的高增益变换器，其包括电源Vin、开关电容模块、耦合电感模块、第一开关管S1、第二开关管S2、输出模块和直流负载Ro。

具体来说，第一开关管S1为MOS管，第一开关管S1的第一端为第一开关管S1的漏极，第一开关管S1的第二端为第一开关管S1的源极；第二开关管S2为MOS管，第二开关管S2的第一端为第二开关管S2的漏极，第二开关管S2的第二端为第二开关管S2的源极。

具体来说，所述耦合电感模块包括第一耦合电感和第二耦合电感；第一耦合电感包括第一一次侧Np1、第一二次侧Ns1、第一互感Lm1和第一漏感Lk1，第一互感Lm1和第一漏感Lk1在此实施例中的等效电路结构为第一互感Lm1并联于第一一次侧Np1的两端，第一漏感Lk1与第一一次侧Np1串联；第二耦合电感包括第二一次侧Np2、第二二次侧Ns2、第二互感Lm2和第二漏感Lk2，第二互感Lm2和第二漏感Lk2在此实施例中的等效电路结构为第二互感Lm2并联于第二一次侧Np2的两端，第二漏感Lk2与第二一次侧Np2串联。

第一一次侧Np1的第一端与电源Vin的正极连接，第一一次侧Np1的第二端与第一漏感Lk1的第一端连接，第一漏感Lk1的第二端与第一开关管S1的第一端连接，第一开关管S1的第二端与电源Vin的负极连接；第二一次侧Np2的第一端与电源Vin的正极连接，第二一次侧Np2的第二端与第二漏感Lk2的第一端连接，第二漏感Lk2的第二端与第二开关管S2的第一端连接，第二开关管S2的第二端与电源Vin的负极连接。

此实施例中，第一一次侧Np1的第一端与第一二次侧Ns1的第一端互为同名端；第二一次侧Np2的第一端与第二二次侧Ns2的第一端互为同名端。

参考图1、图2所示，具体来说，所述开关电容模块包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电容C1和第二电容C2。

第一二极管D1的正极与第二开关管S2的第一端连接，第一二极管D1的负极与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第二二极管D2的正极连接，第二二极管D2的负极与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与第一二极管D1的正极连接；所述第一二极管D1的负极与第四二极管D4的正极连接，所述第二二极管D2的负极与第三二极管D3的正极连接，第三二极管D3的负极与第四二极管D4的负极连接。

参考图1、图3所示，具体来说，输出模块包括输出电容、第五二极管D5和第六二极管D6；所述输出电容包括第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5。

第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5依次串联，串联后与直流负载Ro并联；第五二极管D5的正极连接于第三电容C3、第四电容C4之间；第一二次侧Ns1的第一端连接于第四电容C4和第五电容C5之间，第一二次侧Ns1的第二端与第二二次侧Ns2的第二端连接，第二二次侧Ns2的第一端与第五二极管D5的负极、第六二极管D6的正极连接，第六二极管D6的负极连接于第五电容C5和直流负载Ro之间；第三二极管D3的负极与第五二极管D5的正极连接。

此实施例提供的基于耦合电感的高增益变换器，在一个周期内，开关管S1、S2的导通时序和输出电容C3、C4、C5的电压波形参考图8所示，变换器依次工作于如下工作模态：

第一工作模态Ⅰ，参考图4所示，控制第一开关管S1、第二开关管S2同时导通，开关电容模块中的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4全部关断，输出模块中的第五二极管D5和第六二极管D6关断；

第二工作模态Ⅰ，参考图5所示，控制第一开关管S1关断、第二开关管S2导通，则第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6导通，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5关断；

第一工作模态Ⅱ，参考图6所示，再控制第一开关管S1、第二开关管S2同时导通，开关电容模块中的第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6全部关断；

第二工作模态Ⅱ，参考图7所示，然后控制第一开关管S1导通、第二开关管S2关断，则第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5导通，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6关断。

第一工作模态Ⅰ和第一工作模态Ⅱ相同，在第一工作模态Ⅰ和第一工作模态Ⅱ下，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6全部关断，从而二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的电压应力消除。

具体来说，当工作于第二工作模态Ⅱ时，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的电压应力开始上升；随后进入下一工作周期，即第一工作模态Ⅰ，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5关断，则第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5的电压应力消除。

当工作于第二工作模态Ⅰ时，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6的电压应力开始上升；随后进入第一工作模态Ⅱ，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6关断，则第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6的电压应力消除。

此实施例中，通过控制第一开关管S1和第二开关管S2的通断，使第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5导通后关断，或使第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6导通后关断；相对于传统变压器中二极管的应力一直上升，此实施中的二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的应力先上升后消除，承受的平均电压应力只有传统变压器中二极管的一半，且此实施例中二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的功率损耗小。

此实施例提供的变换器的输出电压的增益比高，且通过提高耦合电感的匝数比可提高变换器的输出电压的增益比。

当变换器处于稳态时，假设第一开关管S1、第二开关管S2的工作周期相同，工作周期为Ts，第一开关管S1的占空比为D _S1，第二开关管S2的占空比为D _S2，假设D=D _S1 =D _S2，由于第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5的值很大，输出电压不变化，且由于第一漏感Lk1相对于第一互感Lm1很小，第二漏感Lk2相对于第二互感Lm2很小，可以忽略不计，第一耦合电感的耦合系数和第二耦合电感的耦合系数相等，均为1；第一耦合电感的匝数比和第二耦合电感的匝数比均为N，因此，通过对第一耦合电感和第二耦合电感应用伏秒平衡在稳态下可以获得以下关系：

式中，V_in为电源Vin的电压，D为开关管S1、S2的占空比，V_C1为第一电容C1的电压，V_C2为第二电容C2的电压，V_C3为第三电容C3的电压，V_C4为第四电容C4的电压，V_C5为第五电容C5的电压，N为耦合电感的匝数比。

由上式可得电容C1、C2、C3、C4、C5的电压，即：

因此可得直流负载Ro两端的输出电压V₀，

则根据上式可得输入输出电压的增益比M：

此实施例提供的变换器，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的承受的电压应力小；第一电容C1和第二电容C2互补，第四电容C4和第五电容C5互补，通过控制第一开关管S1、第二开关管S2进行180°交错导通，从而对第一电容C1、第二电容C2交替充电、稳定前置；同时由于第一耦合电感和第二耦合电感的作用，对第四电容C4、第五电容C5交替充电，可减少输出电压的波纹；变压器的输出电压的增益比高。

实施例2

本发明公开实施例所提供的一种基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，包括如下步骤：

生成第一控制信号和第二控制信号；

第一控制信号控制第一开关管S1的通断，第二控制信号控制第二开关管S2通断，并使变换器在一个工作周期内包括第一工作模态和第二工作模态。

所述第一工作模态包括第一工作模态Ⅰ和第一工作模态Ⅱ，第一工作模态Ⅰ和第一工作模态Ⅱ相同；所述第二工作模态包括第二工作模态Ⅰ和第二工作模态Ⅱ，第一工作模态和第二工作模态交替进行。

作为本实施例的优选方案，第一控制信号与第二控制信号频率相同，第一控制信号与第二控制信号的相位差为180°，且第一控制信号的占空比、第二控制信号的占空比分别大于0.5；

将第一控制信号传输至第一开关管S1的栅极，并控制第一开关管S1的通断；第二控制信号传输至第二开关管S2的栅极，并控制第二开关管S2通断。

交换器一个工作周期内依次工作于第一工作模态Ⅰ、第二工作模态Ⅰ、第一工作模态Ⅱ和第二工作模态Ⅱ，在一个周期内，开关管S1、S2的导通时序和输出电容的电压波形参考图8所示，第一工作模态Ⅰ为t0到t1时刻，第二工作模态Ⅰ为t1到t2时刻，第一工作模态Ⅱ为t2到t3时刻，第二工作模态Ⅱ为t3到t4时刻，t4到t5时刻为下一周期的第一工作模态Ⅰ。

参考图4所示，第一工作模态Ⅰ为：第一开关管S1导通、第二开关管S2导通，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6关断，电源Vin给第一耦合电感和第二耦合电感充电；第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5串联给直流负载Ro提供能量。

参考图5所示，第二工作模态Ⅰ为：第一开关管S1关断、第二开关管S2导通，第二二极管D2、第四二极管D4、第六二极管D6导通，第一二极管D1、第三二极管D3、第五二极管D5关断，电源Vin给第二耦合电感充电；电源Vin通过第一耦合电感和第二耦合电感给第五电容C5充电；电源Vin和第一耦合电感给第二电容C2充电；电源Vin、第一耦合电感和第一电容C1给第三电容C3充电；电源Vin、第一耦合电感、第一电容C1和第四电容C4串联给直流负载Ro提供能量。

参考图6所示，第一工作模态Ⅱ为:第一开关管S1导通、第二开关管S2导通，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6关断，电源Vin给第一耦合电感和第二耦合电感充电；第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5串联给直流负载Ro提供能量。

参考图7所示，所述第二工作模态Ⅱ为：第一开关管S1导通、第二开关管S2关断，第一二极管D1、第三二极管D3和第五二极管D5导通，第二二极管D2、第四二极管D4和第六二极管D6关断；电源Vin给第一耦合电感充电；电源Vin通过第一耦合电感和第二耦合电感给第四电容C4充电；电源Vin和第二耦合电感给第一电容C1充电；电源Vin、第二耦合电感和第二电容C2给第三电容C3充电；电源Vin、第二耦合电感、第二电容C2和第五电容C5串联给直流负载Ro提供能量。

本实施例提供的控制方法，第一工作模态和第二工作模态交替进行，可使变换器的二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6的电压应力及时消除，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6在一个周期内承受的整体的电压应力小；第一开关管S1、第二开关管S2进行180°交错导通，对第一电容C1、第二电容C2交替充电、稳定前置，第四电容C4、第五电容C5交替充电，可减少输出电压的波纹。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种基于耦合电感的高增益变换器，其特征在于，包括电源（Vin）、开关电容模块、耦合电感模块、开关管、输出模块和直流负载（Ro）；

所述开关电容模块包括第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第四二极管（D4）、第一电容（C1）和第二电容（C2）；

第一二极管（D1）的负极与第一电容（C1）的第一端连接，第一电容（C1）的第二端与第二二极管（D2）的正极连接，第二二极管（D2）的负极与第二电容（C2）的第一端连接，第二电容（C2）的第二端与第一二极管（D1）的正极连接；所述第一二极管（D1）的负极与第四二极管（D4）的正极连接，所述第二二极管（D2）的负极与第三二极管（D3）的正极连接，第三二极管（D3）的负极与第四二极管（D4）的负极连接；

耦合电感模块包括第一耦合电感和第二耦合电感；第一耦合电感包括第一一次侧（Np1）和第一二次侧（Ns1），第二耦合电感包括第二一次侧（Np2）和第二二次侧（Ns2）；开关管包括第一开关管（S1）和第二开关管（S2）；第一一次侧（Np1）的第一端与电源（Vin）的正极连接，第一一次侧（Np1）的第二端与第一开关管（S1）的第一端连接，第一开关管（S1）的第二端与电源（Vin）的负极连接；第二一次侧（Np2）的第一端与电源（Vin）的正极连接，第二一次侧（Np2）的第二端与第二开关管（S2）的第一端连接，第二开关管（S2）的第二端与电源（Vin）的负极连接；第一开关管（S1）的第一端与第二二极管（D2）的正极连接，第二开关管（S2）的第一端与第一二极管（D1）的正极连接；

输出模块包括输出电容；第一二次侧（Ns1）与第二二次侧（Ns2）串联，并给输出电容提供能量；输出模块的输入端与第三二极管（D3）的负极连接，输出模块的输出端与直流负载（Ro）连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合电感的高增益变换器，其特征在于，输出模块还包括第五二极管（D5）和第六二极管（D6），输出电容包括第三电容（C3）、第四电容（C4）和第五电容（C5）；

第三电容（C3）、第四电容（C4）和第五电容（C5）依次串联，串联后与直流负载（Ro）并联；第五二极管（D5）的正极连接于第三电容（C3）、第四电容（C4）之间；第一二次侧（Ns1）的第一端连接于第四电容（C4）和第五电容（C5）之间，第一二次侧（Ns1）的第二端与第二二次侧（Ns2）的第二端连接，第二二次侧（Ns2）的第一端与第五二极管（D5）的负极、第六二极管（D6）的正极连接，第六二极管（D6）的负极连接于第五电容（C5）和直流负载（Ro）之间；第三二极管（D3）的负极与第五二极管（D5）的正极连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于耦合电感的高增益变换器，其特征在于，第一耦合电感还包括第一互感（Lm1）和第一漏感（Lk1）；第一互感（Lm1）并联于第一一次侧（Np1）的两端，第一一次侧（Np1）的第二端通过第一漏感（Lk1）与第一开关管（S1）的第一端连接；

第二耦合电感还包括第二互感（Lm2）和第二漏感（Lk2）；第二互感（Lm2）并联于第二一次侧（Np2）的两端，第二一次侧（Np2）的第二端通过第二漏感（Lk2）与第二开关管（S2）的第一端连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于耦合电感的高增益变换器，其特征在于，第一一次侧（Np1）的第一端与第一二次侧（Ns1）的第一端互为同名端；第二一次侧（Np2）的第一端与第二二次侧（Ns2）的第一端互为同名端。

5.根据权利要求4所述的一种基于耦合电感的高增益变换器，其特征在于，所述第一开关管（S1）为MOS管，第一开关管（S1）的第一端为第一开关管（S1）的漏极，第一开关管（S1）的第二端为第一开关管（S1）的源极；

所述第二开关管（S2）为MOS管，第二开关管（S2）的第一端为第二开关管（S2）的漏极，第二开关管（S2）的第二端为第二开关管（S2）的源极。

6.一种根据权利要求5所述的基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

生成第一控制信号和第二控制信号；

第一控制信号控制第一开关管（S1）的通断，第二控制信号控制第二开关管（S2）通断，并使变换器在一个工作周期内包括第一工作模态和第二工作模态，第一工作模态和第二工作模态交替进行。

7.一种根据权利要求6所述的基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，其特征在于，所述第一工作模态为：

第一开关管（S1）导通、第二开关管（S2）导通，第一二极管（D1）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第四二极管（D4）、第五二极管（D5）和第六二极管（D6）关断，电源（Vin）给第一耦合电感和第二耦合电感充电；第三电容（C3）、第四电容（C4）、第五电容（C5）给直流负载（Ro）提供能量。

8.一种根据权利要求6所述的基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，其特征在于，所述第二工作模态包括第二工作模态Ⅰ，所述第二工作模态Ⅰ为：

第一开关管（S1）关断、第二开关管（S2）导通，第二二极管（D2）、第四二极管（D4）、第六二极管（D6）导通，第一二极管（D1）、第三二极管（D3）、第五二极管（D5）关断，电源（Vin）给第二耦合电感充电；电源（Vin）通过第一耦合电感和第二耦合电感给第五电容（C5）充电；电源（Vin）和第一耦合电感给第二电容（C2）充电；电源（Vin）、第一耦合电感和第一电容（C1）给第三电容（C3）充电；电源（Vin）、第一耦合电感、第一电容（C1）和第四电容（C4）给直流负载（Ro）提供能量。

9.一种根据权利要求6所述的基于耦合电感的高增益变换器的控制方法，其特征在于，所述第二工作模态包括第二工作模态Ⅱ，所述第二工作模态Ⅱ为：

第一开关管（S1）导通、第二开关管（S2）关断，第一二极管（D1）、第三二极管（D3）和第五二极管（D5）导通，第二二极管（D2）、第四二极管（D4）和第六二极管（D6）关断；电源（Vin）给第一耦合电感充电；电源（Vin）通过第一耦合电感和第二耦合电感给第四电容（C4）充电；电源（Vin）和第二耦合电感给第一电容（C1）充电；电源（Vin）、第二耦合电感和第二电容（C2）给第三电容（C3）充电；电源（Vin）、第二耦合电感、第二电容（C2）和第五电容（C5）串联给直流负载（Ro）提供能量。

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