谐振串联型开关电容dc／dc变换器

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1、弟4b巷弟ll期电力电于技术Vo1．46，No．112012年11月PowerElectronicsNovember2012谐振串联型开关电容DC／DC变换器夏守行(浙江工贸职业技术学院，电子工程系，浙江温州I325003)摘要：根据向串联电容逐个充电能升压的原理，提出一种串联谐振型开关电容直流变换器．以谐振充电、恒流放电工作方式，降低了浪峰电流和变换损耗。根据RLC电路响应规律，采用近似值方法，解出了输出电压、变换效率和充电平均电流的数学表达式，可知这种谐振型变换器在一定范围内可通过调频方式调压．是一种体积小、效率高的

2、直流变换器，并用实验验证了电路及其分析的正确性。关键词：变换器：开关电容；谐振；调频调压中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)11-0047—03ResonantTandemSwitched—capacitorDC／DCConverterXIAShou—xing(ZhejiangIndustry&TradeVocationalc0，Wenzhou325003，China)Abstract：Accordingtotheprinciplethatifseriescapacitorsarec

3、hargedonebyone，itsvoltagewillbeboosted，atandemswitched—capacitorDC／DCconverterispresented．Inordertoreduceswitchingloss，resonanttechnologiesofmoreeficientconversionareintroduced．ThroughthelawofRLCcircuitresponse，andthemethodofequalenergyandequalcharge，theoutputvol

4、tage，conversionefficiencyandaveragechargingcurrentarefiguredout．Asaresult，thiskindofresonantconvertercanadjustthevoltagebyfrequencymodulationandisaDC／DCconverterwhichissmallandveryeficient．Thecorrectnessofthecircuitandresultofanalysisareverifiedbyexperiment．Keywo

5、rds：converter；switched—capacitor；resonance；frequencymodulatedvoltage1引言2主电路开关电容直流变换器是以电容为储能元件的图1示出谐振型2倍压主电路拓扑结构，G，功率变换器。其体积小、重量轻、效率高且易于集为低压端EMI滤波元件，G，，为高压端EMI成。但硬开关控制方式的开关电容变换器存在开滤波元件。谐振电容C。，c2与C，间用厶相连。关电流大、EMI问题严重等缺点。谐振型开关电容直流变换器【卜z】对于开关损耗、EMI和电流应力等，I_性能有所改善．但同时

6、存在一个问题：对于升压式RE电路，电容充电时。该电容不能同时向负载放电，只能由输出电容向负载供电，变换器输出电流占￡为谐振电感，电感量为￡；C，C2的电容量均为C。空比就会较小．势必导致工作电流峰值变大。使阻图l主电路拓扑结构性损耗变大。采用双相的电路结构【，】可使电流占Fig．1Topologystructureofmaincircuit空比增大一倍，但功率器件数量也相应增加一倍。电路工作波形如图2所示，工作分4个模态：根据向串联电容逐个充电能升压的原理．参考模态IVT，VD。导通，VT2，VD2关断，电源电文献[4]

7、，在此提出一种谐振串联型开关电容DC／流通过￡，L：，VT，，VD向C谐振充电，同时电源DC变换器．电路在对谐振电容充电的同时。能以恒和串联向负载供电，即图2波形时段；流方式向负载放电，可增大工作电流占空比，从而模态IIvT仍然导通，VT2，VD继续关断，减小谐振峰值电流，降低阻性损耗，提高变换效率。由于VD的反向阻断，VT无电流，电路为C，c2串联向负载放电．即图2波形t3~t时段；模态IIIVT1，VD1关断，VT2，VD2导通，电源向定稿日期：2012—05—31作者简介：夏守行(1969一)，男，浙江温州人，硕士

8、，副教充电，同时与C串联向负载供电，类同模态I；授．研究方向为电力电子拓扑及其控制。模态IV类同模态II。47乖0导1l制／JJ1xI、2012年11月PowerElectronies模态II至模态IV．历经总时间为。式中：为电路谐振固有周期，To／2=~rlto。简言之，电源轮流向电容充电，电容串联升压在i两个过零