新型升压变换器拓扑结构的拓展方法及装置与流程

本公开涉及变换器，尤其涉及一种新型升压变换器拓扑结构的拓展方法及装置。

背景技术：

1、传统升压(boost)变换器由于其操作简单和元件数量低而被广泛应用。理论上，它的电压增益可以从1(占空比＝0时)扩展到无穷大(占空比＝1时)。然而，当其以较高的占空比运行时，由于寄生元件的存在，其电压增益会急剧下降。此外，其半导体器件上的电压应力很高，等于输出电压。

2、相关技术中，将传统boost变换器和开关电容变换器进行简单的级联连接可以克服传统boost变换器的上述缺点。然而，进行简单的级联连接后得到的升压变换器拓扑结构中，需要后级的开关电容变换器中的半导体器件承担等于输出电压的电压应力，导致其电压应力过高。

技术实现思路

1、本公开提供一种新型升压变换器拓扑结构的拓展方法及装置、电子设备和存储介质，以至少解决相关技术中后级的开关电容变换器中的半导体器件的电压应力过高的技术问题。本公开的技术方案如下：

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种新型升压变换器拓扑结构的拓展方法，包括：

3、获取待拓展升压变换器拓扑结构，其中，所述待拓展升压变换器拓扑结构包括级联连接的第一升压变换器以及开关电容变换器，所述第一升压变换器包括第一功率开关，所述开关电容变换器包括第二功率开关；

4、将所述第二功率开关转移至所述第一功率开关所处的升压回路中，得到开关转移后的升压变换器拓扑结构；

5、根据电流关系，将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，得到拓展后的升压变换器拓扑结构。

6、可选的，所述第一升压变换器还包括第一电感、第一二极管和第一电容；在所述待拓展升压变换器拓扑结构中，所述第一电感的第一端为所述待拓展升压变换器拓扑结构的正输入端，所述第一电感的第二端分别与所述第一功率开关的第一端和所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第一电容的正极之间的连接点与所述开关电容变换器的正输入端连接，所述开关电容变换器的正输出端为所述第一升压变换器的正输出端，所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极和所述开关电容变换器的负极之间的连接点为所述待拓展升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

7、所述将所述第二功率开关转移至所述第一功率开关所处的升压回路中，得到开关转移后的升压变换器拓扑结构，包括：

8、控制所述第二功率开关的第一端的连接位置保持不变，将所述第二功率开关的第二端的连接位置转移至分别与所述第一电感的第二端、所述第一功率开关的第一端和所述第一二极管的正极连接。

9、可选的，所述开关电容变换器为第二升压变换器，所述第二升压变换器还包括第二电感、第二二极管、第二电容和第一电阻；在所述开关转移后的升压变换器拓扑结构中，所述第二电感的第一端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，所述第二电感的第二端分别与所述第二二极管的正极和所述第二功率开关的第一端连接，所述第二二极管的负极、所述第二电容的正极与所述第一电阻的第一端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的正输出端，所述第二电容的负极、所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极以及所述第一电阻的第二端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

10、所述将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，包括：

11、将所述第二电容的负极的连接位置转移至分别与所述第二电感的第一端、所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接。

12、可选的，所述开关电容变换器为准z源变换器，所述准z源变换器还包括第三电感、第四电感、第三二极管、第四二极管、第三电容、第四电容、第五电容和第二电阻；在所述开关转移后的升压变换器拓扑结构中，所述第四电感的第一端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，所述第四电感的第二端分别与所述第四二极管的正极和所述第三电容的负极连接，所述第四二极管的负极分别与所述第三电感的第一端和所述第五电容的正极连接，所述第三电感的第二端分别与所述第三电容的正极、所述第二功率开关的第一端以及所述第三二极管的正极连接，所述第三二极管的负极、所述第四电容的正极和所述第二电阻的第一端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的正输出端，所述第四电容的负极、所述第五电容的负极、所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极以及所述第二电阻的第二端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

13、所述将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，包括：

14、将所述第五电容的负极的连接位置转移至分别与第四电感的第一端、所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，将所述第四电容的负极的连接位置转移至分别与所述第四二极管的负极、所述第三电感的第一端和所述第五电容的正极连接。

15、可选的，所述开关电容变换器为输入并联输出串联型直流直流升压变换器，所述输入并联输出串联型直流直流升压变换器还包括第五电感、第六电感、第五二极管、第六二极管、第六电容、第七电容、第八电容和第三电阻；在所述开关转移后的升压变换器拓扑结构中，所述第五电感的第一端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，所述第五电感的第二端分别与所述第二功率开关的第一端、所述第五二极管的正极以及所述第六电容的负极连接，所述第五二极管的负极分别与所述第六电感的第一端和所述第八电容的正极连接，所述第六电感的第二端分别与所述第六电容的正极和所述第六二极管的正极连接，所述第六二极管的负极、所述第七电容的正极和所述第三电阻的第一端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的正输出端，所述第七电容的负极、所述第八电容的负极、所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极以及所述第三电阻的第二端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

16、所述将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，包括：

17、将所述第八电容的负极的连接位置转移至分别与第五电感的第一端、所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，将所述第七电容的负极的连接位置转移至分别与所述第五二极管的负极、所述第六电感的第一端和所述第八电容的正极连接。

18、可选的，所述开关电容变换器为二次型变换器，所述二次型变换器还包括第七电感、第八电感、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第九电容、第十电容和第四电阻：

19、在所述开关转移后的升压变换器拓扑结构中，所述第八电感的第一端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，所述第八电感的第二端分别与所述第七二极管的正极和所述第九二极管的正极连接，所述第九二极管的负极分别与所述第七电感的第一端和所述第十电容的正极连接，所述第七电感的第二端分别与所述第二功率开关的第一端、所述第七二极管的负极和所述第八二极管的正极连接，所述第八二极管的负极、所述第九电容的正极和所述第四电阻的第一端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的正输出端，所述第九电容的负极、所述第十电容的负极、所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极以及所述第四电阻的第二端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

20、所述将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，包括：

21、将所述第十电容的负极的连接位置转移至分别与第八电感的第一端、所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，将所述第九电容的负极的连接位置转移至分别与所述第九二极管的负极、所述第七电感的第一端和所述第十电容的正极连接。

22、可选的，所述开关电容变换器为二极管型变换器，所述二极管型变换器还包括第九电感、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十一电容、第十二电容、第十三电容和第五电阻：

23、在所述开关转移后的升压变换器拓扑结构中，所述第九电感的第一端分别与所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接，所述第九电感的第二端分别与所述第二功率开关的第一端、所述第十二极管的正极以及所述第十一电容的负极连接，所述第十二极管的负极分别与所述第十一二极管的正极、所述第十二电容的负极和所述第十三电容的正极连接，所述第十一二极管的负极分别与所述第十一电容的正极和所述第十二二极管的正极连接，所述第十二二极管的负极、所述第十二电容的正极和所述第五电阻的第一端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的正输出端，所述第十三电容的负极、所述第一功率开关的第二端、所述第一电容的负极以及所述第五电阻的第二端之间的连接点为所述开关转移后的升压变换器拓扑结构的负输入端和负输出端；

24、所述将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，包括：

25、将所述第十三电容的负极的连接位置转移至分别与第九电感的第一端、所述第一二极管的负极和所述第一电容的正极连接。

26、根据本公开实施例的第二方面，提供一种新型升压变换器拓扑结构的拓展装置，包括：

27、结构获取单元，用于获取待拓展升压变换器拓扑结构，其中，所述待拓展升压变换器拓扑结构包括级联连接的第一升压变换器以及开关电容变换器，所述第一升压变换器包括第一功率开关，所述开关电容变换器包括第二功率开关；

28、开关转移单元，用于将所述第二功率开关转移至所述第一功率开关所处的升压回路中，得到开关转移后的升压变换器拓扑结构；

29、结构扩展单元，用于根据电流关系，将所述第一升压变换器的电容正极连接端与所述开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，得到拓展后的升压变换器拓扑结构。

30、根据本公开实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：

31、处理器；

32、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

33、其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现前述一方面中任一项所述的新型升压变换器拓扑结构的拓展方法。

34、根据本技术的第四方面，提供了一种存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行前述一方面中任一项所述的新型升压变换器拓扑结构的拓展方法。

35、根据本技术的第五方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现前述一方面中任一项所述的方法。

36、综上，本公开实施例提供的方法，通过获取待拓展升压变换器拓扑结构，其中，待拓展升压变换器拓扑结构包括级联连接的第一升压变换器以及开关电容变换器，第一升压变换器包括第一功率开关，开关电容变换器包括第二功率开关；将第二功率开关转移至第一功率开关所处的升压回路中，得到开关转移后的升压变换器拓扑结构；根据电流关系，将第一升压变换器的电容正极连接端与开关电容变换器的电容负极连接端进行合并，得到拓展后的升压变换器拓扑结构。因此，可以保留后级变换器的优势，通过两级升压回路提升变换器的增益，实现高电压增益。其次，可以利用双功率开关来改善后级功率开关电压应力过高的问题，同时，通过电容连接点的合并，降低后端电容所承受的电压应力，其电压增益依然保持级联变换器的电压增益。

37、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，并不能限制本公开。