一种谐振开关电容变换器制造技术

本发明专利技术公开一种谐振开关电容变换器。本发明专利技术提供的谐振开关电容变换器包括：第一电感开关串联支路、第二电感二极管串联支路、第三电感二极管串联支路、第二开关、第二二极管、第四二极管、第一谐振电容、第二谐振电容和储能电容。本发明专利技术提供的谐振开关电容变换器实现了两组谐振电流同时存在的“电荷平衡”模态，不仅能够实现开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，而且电压传输效率高，电压调节范围宽，能够实现线性调压，即便在轻载条件下仍然能够实现高效率、宽范围的线性调压。

【技术实现步骤摘要】
一种谐振开关电容变换器
本专利技术涉及直流-直流变换器领域，特别是涉及一种谐振开关电容变换器。
技术介绍
传统的开关电容变换器具有工作模态变化时的高瞬时电流尖峰、开关管硬通断产生的开关损耗以及负载和输出电压的线性调节范围小等缺点。为了解决上述问题，通常采用控制导通电阻、控制占空比、控制频率、使用可控电流源等方法，然而上述方法须牺牲较大的传输效率，尤其是在所需的电压增益偏离电路理论值的场合中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种谐振开关电容变换器，不仅能够实现开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，而且电压传输效率高，电压调节范围宽，能够实现线性调压，即便在轻载条件下仍然能够实现高效率、宽范围的线性调压。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种谐振开关电容变换器，所述谐振开关电容变换器包括：第一电感开关串联支路、第二电感二极管串联支路、第三电感二极管串联支路、第二开关、第二二极管、第四二极管、第一谐振电容、第二谐振电容和储能电容，其中，输入电压正极分别与所述第一电感开关串联支路的第一端和所述第二电感二极管串联支路的第一端连接，所述第二开关的输入端与第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二开关的输出端与输入电压负极连接，所述第二电感二极管串联支路的第二端分别与所述第二二极管的阳极及所述第一谐振电容的第一端连接，所述第一谐振电容的第二端与所述第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电感二极管串联支路的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述输入电压负极连接，所述第三电感二极管串联支路的第二端分别与所述第四二极管的阳极和所述第二谐振电容的第一端连接，所述第二谐振电容的第二端与第一谐振电容的第二端连接，所述第四二极管的阴极为输出电压正极端，所述储能电容的第二端为输出电压负极端；流过所述第二电感二极管串联支路的电流从所述第二电感二极管串联支路的第一端流向所述第二电感二极管串联支路的第二端，流过所述第三电感二极管串联支路的电流从所述第三电感二极管串联支路的第一端流向所述第三电感二极管串联支路的第二端。可选的，所述输入电压负极与接地端连接，所述输出电压负极端与所述接地端连接。可选的，所述第一电感开关串联支路包括第一谐振电感和第一开关，其中，所述第一开关的输入端与所述输入电压正极连接，所述第一开关的输出端与所述第一谐振电感的一端连接，所述第一谐振电感的另一端与所述第二开关的输入端连接。可选的，所述第一电感开关串联支路包括第一谐振电感和第一开关，其中，所述第一谐振电感的一端与所述输入电压正极连接，所述第一谐振电感的另一端与所述第一开关的输入端与，所述第一开关的输出端与所述第二开关的输入端连接。可选的，所述第二电感二极管串联支路包括第二谐振电感和第一二极管，其中，所述第二谐振电感的一端与所述输入电压正极连接，所述第二谐振电感的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极连接。可选的，所述第二电感二极管串联支路包括第二谐振电感和第一二极管，其中，所述第一二极管的阳极与所述输入电压正极连接，所述第一二极管的阴极与所述第二谐振电感的一端连接，所述第二谐振电感的另一端与所述第二二极管的阳极连接。可选的，所述第三电感二极管串联支路包括第三谐振电感和第三二极管，其中，所述第三二极管的阳极与所述第二二极管的阴极连接，所述第三二极管的阴极与所述第三谐振电感的一端连接，所述第三谐振电感的另一端与所述第四二极管的阳极连接。可选的，所述第三电感二极管串联支路包括第三谐振电感和第三二极管，其中，所述第三谐振电感的一端与所述第二二极管的阴极连接，所述第三谐振电感的另一端与所述第三二极管的阳极连接，所述第三二极管的阴极与所述第四二极管的阳极连接。可选的，所述储能电容的电容值大于10倍的所述第一谐振电容的电容值，且所述储能电容的电容值大于10倍的所述第二谐振电容的电容值。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的谐振开关电容变换器包括：第一电感开关串联支路、第二电感二极管串联支路、第三电感二极管串联支路、第二开关、第二二极管、第四二极管、第一谐振电容、第二谐振电容和储能电容。输入电压正极分别与所述第一电感开关串联支路的第一端和所述第二电感二极管串联支路的第一端连接，所述第二开关的输入端与第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二开关的输出端与输入电压负极连接，所述第二电感二极管串联支路的第二端分别与所述第二二极管的阳极及所述第一谐振电容的第一端连接，所述第一谐振电容的第二端与所述第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电感二极管串联支路的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述输入电压负极连接，所述第三电感二极管串联支路的第二端分别与所述第四二极管的阳极和所述第二谐振电容的第一端连接，所述第二谐振电容的第二端与第一谐振电容的第二端连接，所述第四二极管的阴极为输出电压正极端，所述储能电容的第二端为输出电压负极端；流过所述第二电感二极管串联支路的电流从所述第二电感二极管串联支路的第一端流向所述第二电感二极管串联支路的第二端，流过所述第三电感二极管串联支路的电流从所述第三电感二极管串联支路的第一端流向所述第三电感二极管串联支路的第二端。本专利技术提供的谐振开关电容变换器实现了两组谐振电流同时存在的“电荷平衡”模态，不仅能够实现开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，而且电压传输效率高，电压调节范围宽，能够实现线性调压，即便在轻载条件下仍然能够实现高效率、宽范围的线性调压。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种谐振开关电容变换器的电路图；图2为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器的工作波形图；图3为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器在第一个模态下的等效电路图；图4为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器在第二个模态下的等效电路图；图5为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器在第三个模态下的等效电路图；图6为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器的理论增益曲线图；图7为本专利技术实施例提供的谐振开关电容变换器的仿真增益曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种谐振开关电容变换器，不仅能够实现开关管ZCS开通和二极管ZCS关断，而且电压传输效率高，电压调节范围宽，能够实现线性调压，即便在轻载条件下仍然能够实现高效率、宽范围的线性调压。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例提供的一种谐振开关电容变换器的电路图。如图1所示，一种谐振开关电容变换器，所述谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振开关电容变换器，其特征在于，所述谐振开关电容变换器包括：第一电感开关串联支路、第二电感二极管串联支路、第三电感二极管串联支路、第二开关、第二二极管、第四二极管、第一谐振电容、第二谐振电容和储能电容，其中，输入电压正极分别与所述第一电感开关串联支路的第一端和所述第二电感二极管串联支路的第一端连接，所述第二开关的输入端与第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二开关的输出端与输入电压负极连接，所述第二电感二极管串联支路的第二端分别与所述第二二极管的阳极及所述第一谐振电容的第一端连接，所述第一谐振电容的第二端与所述第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电感二极管串联支路的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述输入电压负极连接，所述第三电感二极管串联支路的第二端分别与所述第四二极管的阳极和所述第二谐振电容的第一端连接，所述第二谐振电容的第二端与第一谐振电容的第二端连接，所述第四二极管的阴极为输出电压正极端，所述储能电容的第二端为输出电压负极端；流过所述第二电感二极管串联支路的电流从所述第二电感二极管串联支路的第一端流向所述第二电感二极管串联支路的第二端，流过所述第三电感二极管串联支路的电流从所述第三电感二极管串联支路的第一端流向所述第三电感二极管串联支路的第二端。...

【技术特征摘要】
1.一种谐振开关电容变换器，其特征在于，所述谐振开关电容变换器包括：第一电感开关串联支路、第二电感二极管串联支路、第三电感二极管串联支路、第二开关、第二二极管、第四二极管、第一谐振电容、第二谐振电容和储能电容，其中，输入电压正极分别与所述第一电感开关串联支路的第一端和所述第二电感二极管串联支路的第一端连接，所述第二开关的输入端与第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二开关的输出端与输入电压负极连接，所述第二电感二极管串联支路的第二端分别与所述第二二极管的阳极及所述第一谐振电容的第一端连接，所述第一谐振电容的第二端与所述第一电感开关串联支路的第二端连接，所述第二二极管的阴极分别与所述第三电感二极管串联支路的第一端和所述储能电容的第一端连接，所述储能电容的第二端与所述输入电压负极连接，所述第三电感二极管串联支路的第二端分别与所述第四二极管的阳极和所述第二谐振电容的第一端连接，所述第二谐振电容的第二端与第一谐振电容的第二端连接，所述第四二极管的阴极为输出电压正极端，所述储能电容的第二端为输出电压负极端；流过所述第二电感二极管串联支路的电流从所述第二电感二极管串联支路的第一端流向所述第二电感二极管串联支路的第二端，流过所述第三电感二极管串联支路的电流从所述第三电感二极管串联支路的第一端流向所述第三电感二极管串联支路的第二端。2.根据权利要求1所述的谐振开关电容变换器，其特征在于，所述输入电压负极与接地端连接，所述输出电压负极端与所述接地端连接。3.根据权利要求1所述的谐振开关电容变换器，其特征在于，所述第一电感开关串联支路包括第一谐振电感和第一开关，其中，所述第一开关的输入端与所述输入电压正极连接，所述第一开关的输出端与所述第一谐振电感的一端连接，所述第一谐振电感的另一端与所述第二开关的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李守翔，王向周，郑戍华，谢文浩，张言溪，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11