一种高增益Cuk变换器及其控制方法与流程

一种高增益cuk变换器及其控制方法
技术领域
1.本发明主要涉及变换器技术领域，具体涉及一种高增益cuk变换器及其控制方法。


背景技术：

2.现有技术中，刻蚀机在对芯片进行刻蚀的过程中，需要芯片带高压正电荷吸附电子，刻蚀完成后需要芯片上带高压负电荷排斥电子。在实现高压直流的过程中，可以借助的方式有很多种：（1）将交流电经变压器升压后再经过整流形成高压直流电；（2）将低压直流电经逆变器变成交流电，再经过变压器升压后整流形成高压直流电；（3）采用电力电子中的dc-dc变换实现升压。但现有技术的升压变换器存在如下缺点：（1）采用将直流逆变经变压器升压再整流的方式，其中的步骤较多容易产生较大的能量损耗；（2）直接将交流升压再整流，在高压的环境下器件将面临严重的应力问题；（3）变换器的输出emi较高、电压增益较小、实现较高增益时所需的占空比较大、电路结构复杂，成本高。
3.因此，如何设计一种电压增益大、应力小、输出emi小、能量损耗少、电路结构简单及成本低的增压变换器，是待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的问题，提供一种高增益cuk变换器及其控制方法。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种高增益cuk变换器，包括电源vg、开关管s、电阻r、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、第六二极管d6、第七二极管d7、输出二极管do、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、倍压电容c、寄生二极管ds、寄生电容cs；其中，电源vg的正极端分别与第一电感l1的第一端以及第一二极管d1的正极端电连接，电源vg的负极端分别与开关管s的第二端、寄生二极管ds的正极端、寄生电容cs的第二端、第四电感l4的第二端、第七二极管d7的负极端及电阻r的第二端电连接；第二二极管d2的正极端分别与第一二极管d1的负极端及第二电感l2的第一端电连接，第二二极管d2的负极端分别与第一电感l1的第二端及第三二极管d3的正极端电连接；第一电感l1的第一端与第一二极管d1的正极端电连接；第三二极管d3的负极端与第二电感l2的第二端电连接；第四二极管d4的正极端分别与输出二极管do的负极端、第五二极管d5的正极端和第三电感l3的第一端电连接，第四二极管d4的负极端分别与倍压电容c的第一端、开关管s的第一端、寄生二极管ds的负极端、寄生电容cs的第一端、第三二极管d3的负极端和第二电感l2的第二端和电连接；第六二极管d6的正极端分别与第五二极管d5的负极端及第四电感l4的第一端电连接，第六二极管d6的负极端分别与第三电感l3的第二端及第七二极管d7的正极端电连接；第五二极管d5的正极端与第三电感l3的第一端电连接；第七二极管d7的负极端与第四电感l4的第二端电连接；
第五电感l5的第一端分别与倍压电容c的第二端和输出二极管do的正极端电连接，第五电感l5的第二端与电阻r的第一端电连接；其中，开关管s的第三端连接控制电路，电阻r的第一端和第二端形成输出端。
6.优选地，所述开关管s为mos管，所述开关管s的第一端为漏极，所述开关管s的第二端为源极，开关管s的第三端为栅极。
7.优选地，所述控制电路采用pi控制。
8.第二方面，本技术实施例提供了一种高增益cuk变换器的控制方法，包括如下步骤：生成控制信号，将所述控制信号传输至开关管s的第三端；根据所述控制信号控制开关管s的通断，使得所述变换器在一个工作周期内交替工作于多种工作模态。
9.优选地，所述多种工作模态为五种工作模态，所述五种工作模态分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态。
10.优选地，所述第一工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第七二极管d7和输出二极管do导通，第一电感l1、第二电感l2、电感l3和电感l4的释放能量并给倍压电容c充电，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。
11.优选地，所述第二工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，寄生电容cs、第三电感l3、和第四电感l4发生谐振。
12.优选地，所述第三工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第五二极管d5和第七二极管d7导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4储存能量，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性增大。
13.优选地，所述第四工作模态为：开关管s导通，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，第三电感l3和第四电感l4释放能量，流经第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。
14.优选地，所述第五工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3和第六二极管d6导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4给寄生电容cs充电直至倍压电容c的电压与第三电感l3的电压相等。
15.与现有技术相比，本发明的高增益cuk变换器具有以下优点：（1）寄生电容cs、第三电感l3和第四电感l4构成谐振网络，实现了开关管s的零电压开关（zvs）；当开关关闭时，倍压电容c通过第四二极管d4充电；当开关断开时，施加到第三电感l3和第四电感l4的电压高于传统的cuk电路，在实现了高增益的同时，降低了器件的电压应力；（2）电路中仅用一个开关管及电路元件就实现了高增输出的变换器结构，节省了成本的同时，还简化了电路结构；（3）开关管在导通和断开的模式下，能够实现五种不同的工作模态，实现了模式的多种变化，扩展了变换器的应用场景；（4）第一电感l1和第二电感l2的并联设计，使得电路在ccm模态时可以降低输出电流纹波；（5）与其他高增益变换器相比，具有电路结构简单、控制方案简单、功率器件少、效率高、成本低，开关损耗小、输出emi低等优点。
附图说明
16.通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式。附图用来
提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
17.图1为现有技术的cuk斩波电路的电路图；图2为现有技术的基于软开关的cuk变换器的电路图；图3为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的电路图；图4为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的控制电路图；图5为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的一个工作周期的波形图；图6为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的第一工作模态电路图；图7为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的第二工作模态电路图；图8为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的第三工作模态电路图；图9为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的第四工作模态电路图；图10为根据本技术一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的第五工作模态电路图；图11为根据本技术另一示例性实施例提供的一种高增益cuk变换器的控制方法的流程图。
具体实施方式
18.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
19.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
22.参照图1，为现有技术的cuk斩波电路，其电压增益由下述公式（1）得出：
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（1）；其中，d为开关s的占空比，其电压增益m只与开关s的占空比有关，当d大于0.5时，该变换器为升压模式；当d小于0.5时，该变换器为降压模式。
23.参照图2，现有技术的一种cuk变换器的电路图，该变换器包括两个电感、两个电容、两个二极管、一个寄生二极管、两个寄生电容、两个开关管，一个电阻负载r，该变换器的结构结合了cuk斩波电路的优点，显著的提升了变换器的转换效率，但其还是存在输出emi较高、电压增益较小、实现较高增益时所需的占空比较大、电路结构复杂和成本高等的问题。
24.基于此，本技术实施例提供一种高增益cuk变换器，下面结合附图进行说明。
25.参照附图3，一种高增益cuk变换器，包括电源vg、开关管s、电阻r、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、第六二极管d6、第七二极管d7、输出二极管do、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、倍压电容c、寄生二极管ds、寄生电容cs；其中，电源vg的正极端分别与第一电感l1的第一端以及第一二极管d1的正极端电连接，电源vg的负极端分别与开关管s的第二端、寄生二极管ds的正极端、寄生电容cs的第二端、第四电感l4的第二端、第七二极管d7的负极端及电阻r的第二端电连接；第二二极管d2的正极端分别与第一二极管d1的负极端及第二电感l2的第一端电连接，第二二极管d2的负极端分别与第一电感l1的第二端及第三二极管d3的正极端电连接；第一电感l1的第一端与第一二极管d1的正极端电连接；第三二极管d3的负极端与第二电感l2的第二端电连接；第四二极管d4的正极端分别与输出二极管do的负极端、第五二极管d5的正极端和第三电感l3的第一端电连接，第四二极管d4的负极端分别与倍压电容c的第一端、开关管s的第一端、寄生二极管ds的负极端、寄生电容cs的第一端、第三二极管d3的负极端和第二电感l2的第二端和电连接；第六二极管d6的正极端分别与第五二极管d5的负极端及第四电感l4的第一端电连接，第六二极管d6的负极端分别与第三电感l3的第二端及第七二极管d7的正极端电连接；第五二极管d5的正极端与第三电感l3的第一端电连接；第七二极管d7的负极端与第四电感l4的第二端电连接；第五电感l5的第一端分别与倍压电容c的第二端和输出二极管do的正极端电连接，第五电感l5的第二端与电阻r的第一端电连接；其中，开关管s的第三端连接控制电路，电阻r的第一端和第二端形成输出端。
26.具体地，电源vg为直流电源，用于向第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4储存能量并向倍压电容c提供能量，而后给开关管s和电阻r充电。
27.优选地，所述开关管s为mos管，所述开关管s的第一端为漏极，所述开关管s的第二端为源极，开关管s的第三端为栅极；寄生二极管ds是并联在开关管s的源极和漏极上，其实普通高速二极管，它的作用是当管子的负载是感性负载时，泄放感性负载产生的反向感生电流，从而起到保护开关管s的作用。
28.参照图4，本实施例的变换器的控制电路采用pi控制，输出为pwm（脉冲宽度调制，是一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或mos管栅极的偏置，来实现晶体管或mos管导通时间的改变，从而实现开关稳压电源输出的改变）信号。
29.具体地，本实施例的变换器，控制电路开关管s的导通和断开，使得变换器在一个工作周期内可以交替工作于五种工作模态，参照图5，示出了本发明变换器在一个工作周期内的波形图。其中，在t
0-t1时间段内，变换器处于第一工作模态；在t
1-t2时间段内，变换器处于第二工作模态；在t
2-t3时间段内，变换器处于第三工作模态；在t
3-t4时间段内，变换器处于第四工作模态；在t
4-t5时间段内，变换器处于第五工作模态，五个工作模式的具体详情如下：（1）在t
0-t1时间段内，变换器处于第一工作模态，如图6所示，该工作模式下，开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第七二极管d7和输出二极管do导通，它们的导通电流相同，且从t0时刻开始，流经它们的电流线性减小，此时，电容c两端的电压满足如下关系：
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（2）；其中，表示输出电压，表示开关管s的寄生电容cs两端的电压。
30.同时，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4分别通过输出二极管do释放能量从而给倍压电容c充电；由于，第一电感l1和第二电感l2储存的能量大于第三电感l3和第四电感l4储存的能量，所以第一电感l1和第二电感l2的电流纹波小于第三电感l3和第四电感l4的纹波；此时，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电压通过下述公式表示：
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（3）；
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（4）；其中，公式中表示直流电源输入信号，、、、和分别表示第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4和第五电感l5两端的电压。当流经二极管do、二极管d5和二极管d7的电流下降为0时，第一工作模态结束。
31.（2）在t
1-t2时间段内，变换器处于第二工作模态，此时，开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，寄生电容cs、第三电感l3、和第四电感l4发生谐振；参照图5，谐振电流可以看作是半正弦曲线，该模式下的持续时间为谐振时间的一半，谐振时间为：
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（5）；其中，公式中的为寄生电容的容值，其中的为第三电感的电感值；当谐振结束时，第二工作模态结束。
32.（3）在t
2-t3时间段内，变换器处于第三工作模态，如图8所示，此时，第一二极管d1、第三二极管d3、第五二极管d5和第七二极管d7导通，开关管s完全关闭，此时，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4两端的电压由下述公式表示：
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（6）；
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（7）；在该工作模态下，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4开始储存能量，流经它们的电流从t2时刻开始线性增加，公式中表示直流电源输入信号。
33.（4）在t
3-t4时间段内，变换器处于第四工作模态，如图9所示，此时，开关管s的驱动信号开始不为0，驱动信号使得开关管s实现zvs开通，此时，电路中第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电压由下述公式表示：
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（8）；
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（9）；在该工作模态下，第三电感l3和第四电感l4开始释放能量，流经他们的电流持续线性减小。当驱动信号为0时，第四工作模态结束；其中，为第五电感l5两端的电压，公式中表示直流电源输入信号。
34.（5）在t
3-t4时间段内，变换器处于第五工作模态，如图10所示，此时，开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3和第六二极管d6导通，由于寄生电容cs与开关管s并联，当开关管s断开时，电感开始对寄生电容cs进行充电，当倍压电容c的电压与第三电感l3的电压相等时，第五工作模态结束。
35.图5给出了各个模态的具体参数变化情况，其中，为开关管的驱动电压，为寄生电容ds两端的电压，为流经寄生二极管ds的电流，、、和分别为流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流。
36.本实施例中，根据公式（2）和（4），可以得到倍压电容c两端的电压为：
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（10）；同时，根据伏秒平衡原理，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4两端的电压应在一个周期内满足以下条件：
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（11）；参照图5，电感的电压在第二工作模态中呈非线性变换，为了简化计算，该工作模态下可以认为是伏秒平衡，因此，公式（11）又可以表示为：
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（12）；由此，可以计算得出本实施例的高增益cuk变换器的电压增益为：
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（13）；约束条件为：
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（14）；其中，公式中表示直流电源输入信号，t为一个工作周期的持续时间，d为一个工作周期内开关管s的占空比，为第二模态的一半谐振时间，为第一模态的工作时长，为第三模态的工作时长，为第五工作模态的工作时长；根据、、和得到其在一个工作周期内的占比分别为：，，，。
37.本实施例中，当开关管s的占空比较大或太小时，开关管s的zvs特性可能会丢失。其中，当占空比太小时，开关电压将在第二工作模态期间谐振倍增；当占空比太大时，开关电压在第二工作模态期间不能谐振为零，所以，为了计算的准确性和方便性，本实施例中占空比仅以最大占空比为例，并将开关管s选择为软开关，当驱动信号到来时开关电压能够再次谐振为零，这样开关电压在第二工作模态内就只有一个完全谐振，在此情况下，就可以直接计算谐振周期而不用计算谐振幅度，可以保证计算的准确性和高效性。
38.在本技术实施例的另一些实施方式中提供一种高增益cuk变换器的控制方法，下面结合附图进行说明。
39.在本技术实施例的另一些实施方式中提供的方法，与本技术前述实施例提供的高增益cuk变换器出于相同的发明构思，具有相同的有益效果。
40.请参考图11，其示出了本技术的另一些实施方式所提供的一种控制方法的示意图。由于方法实施例基本相似于结构实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见上述结构实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。
41.如图11所示，一种高增益cuk变换器的控制方法，可以包括如下步骤：s1101：生成控制信号，将控制信号传输至开关管s的第三端；s1102：根据所述控制信号控制开关管s的通断，使得所述变换器在一个工作周期内交替工作于多种工作模态。
42.具体地，多种工作模态为五种工作模态，五种工作模态分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态。
43.具体地，第一工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第七二极管d7和输出二极管do导通，第一电感l1、第二电感l2、电感l3和电感l4的释放能量并给倍压电容c充电，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。
44.具体地，第二工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，寄生电容cs、第三电感l3、和第四电感l4发生谐振。
45.具体地，第三工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第五二极管d5和第七二极管d7导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4储存能量，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性增大。
46.具体地，第四工作模态为：开关管s导通，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，第三电感l3和第四电感l4释放能量，流经第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。
47.具体地，第五工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3和第六二极
管d6导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4给寄生电容cs充电直至倍压电容c的电压与第三电感l3的电压相等。
48.与现有技术相比，本发明的高增益cuk变换器具有以下优点：（1）寄生电容cs、第三电感l3和第四电感l4构成谐振网络，实现了开关管s的零电压开关（zvs）；当开关关闭时，倍压电容c通过第四二极管d4充电，当开关断开时，施加到第三电感l3和第四电感l4的电压高于传统的cuk电路，在实现了高增益的同时，降低了器件的电压应力；（2）电路中仅用一个开关管及电路元件就实现了高增输出的变换器结构，节省了成本的同时，还简化了电路结构；（3）开关管在导通和断开的模式下，能够实现五种不同的工作模态，实现了模式的多种变化，扩展了变换器的应用场景；（4）第一电感l1和第二电感l2的并联设计，使得电路在ccm模态时可以降低输出电流纹波；（5）与其他高增益变换器相比，具有电路结构简单、控制方案简单、功率器件少、效率高、成本低，开关损耗小、输出emi低等优点。
49.需要说明的是，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
50.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
51.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
52.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
53.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，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单元中。
54.所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
55.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种高增益cuk变换器，其特征在于，包括电源v
g
、开关管s、电阻r、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、第六二极管d6、第七二极管d7、输出二极管d
o
、第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3、第四电感l4、第五电感l5、倍压电容c、寄生二极管d
s
、寄生电容c
s
；其中，电源v
g
的正极端分别与第一电感l1的第一端以及第一二极管d1的正极端电连接，电源v
g
的负极端分别与开关管s的第二端、寄生二极管d
s
的正极端、寄生电容c
s
的第二端、第四电感l4的第二端、第七二极管d7的负极端及电阻r的第二端电连接；第二二极管d2的正极端分别与第一二极管d1的负极端及第二电感l2的第一端电连接，第二二极管d2的负极端分别与第一电感l1的第二端及第三二极管d3的正极端电连接；第一电感l1的第一端与第一二极管d1的正极端电连接；第三二极管d3的负极端与第二电感l2的第二端电连接；第四二极管d4的正极端分别与输出二极管d
o
的负极端、第五二极管d5的正极端和第三电感l3的第一端电连接，第四二极管d4的负极端分别与倍压电容c的第一端、开关管s的第一端、寄生二极管d
s
的负极端、寄生电容c
s
的第一端、第三二极管d3的负极端和第二电感l2的第二端和电连接；第六二极管d6的正极端分别与第五二极管d5的负极端及第四电感l4的第一端电连接，第六二极管d6的负极端分别与第三电感l3的第二端及第七二极管d7的正极端电连接；第五二极管d5的正极端与第三电感l3的第一端电连接；第七二极管d7的负极端与第四电感l4的第二端电连接；第五电感l5的第一端分别与倍压电容c的第二端和输出二极管d
o
的正极端电连接，第五电感l5的第二端与电阻r的第一端电连接；其中，开关管s的第三端连接控制电路，电阻r的第一端和第二端形成输出端。2.根据权利要求1所述的一种高增益cuk变换器，其特征在于，所述开关管s为mos管，所述开关管s的第一端为漏极，所述开关管s的第二端为源极，开关管s的第三端为栅极。3.根据权利要求1所述的一种高增益cuk变换器，其特征在于，所述控制电路采用pi控制。4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：生成控制信号，将所述控制信号传输至开关管s的第三端；根据所述控制信号控制开关管s的通断，使得所述变换器在一个工作周期内交替工作于多种工作模态。5.根据权利要求4所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述多种工作模态为五种工作模态，所述五种工作模态分别为第一工作模态、第二工作模态、第三工作模态、第四工作模态和第五工作模态。6.根据权利要求5所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述第一工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第七二极管d7和输出二极管d
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导通，第一电感l1、第二电感l2、电感l3和电感l4的释放能量并给倍压电容c充电，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。7.根据权利要求5所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述第二工
作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，寄生电容c
s
、第三电感l3、和第四电感l4发生谐振。8.根据权利要求5所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述第三工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3、第五二极管d5和第七二极管d7导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4储存能量，流经第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4的电流线性增大。9.根据权利要求5所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述第四工作模态为：开关管s导通，第一二极管d1、第三二极管d3、第四二极管d4和第六二极管d6导通，第三电感l3和第四电感l4释放能量，流经第三电感l3和第四电感l4的电流线性减小。10.根据权利要求5所述的一种高增益cuk变换器的控制方法，其特征在于，所述第五工作模态为：开关管s断开，第一二极管d1、第三二极管d3和第六二极管d6导通，第一电感l1、第二电感l2、第三电感l3和第四电感l4给寄生电容c
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充电直至倍压电容c的电压与第三电感l3的电压相等。

技术总结
本申请公开了一种高增益Cuk变换器及其控制方法，变换器包括电源V


技术研发人员：乐卫平 林桂浩 唐亚海
受保护的技术使用者：深圳市恒运昌真空技术有限公司
技术研发日：2023.08.14
技术公布日：2023/9/20