开关电容DCDC变换器的设计方法.pdfVIP

电子学报990426 电子学报 ACTA ELECTRONICA SINICA 1999年 第4期 第27卷 Vol.27 No.4 1999 开关电容DC-DC变换器的设计方法 刘　健　陈治明　严百平 　　【提要】　在对开关电容DC-DC变换器进行稳态分析的基础上，研究了面向设计 的几个关键技术问题，提出了开关电容DC-DC变换器的设计方法，并通过了实验和仿 真的手段加以验证. 　　关键词:开关电容网络，DC-DC变换器，效率，设计 Design on Switched Capacitor DC-DC Converters Liu Jian,Chen Zhiming,Yan Baiping (Xian University of Technology,Xian 710048) 　　Abstract:　On the basis of steady analysis of switched capacitor DC-DC converters, the steps to design a switched capacitor DC-DC converter with desired performance are presented.Some technical problems for designing are discussed.An example with its experimental results shows that the designing method is feasible. 　　Key words:　Switched capacitor network,DC-DC converters,Efficiency,Design 一、引　　言 　　开关电容DC-DC变换器仅依靠功率开关和电容网络就能实现电压变换，因此有利 1 于电子仪器和设备的小型化 ［］.作者曾指出这类变换器的效率仅取决于其拓扑结构和 1 输出输入电压变化，而与控制方式无关 ［］；利用等效电量关系，避免了列写和求解 2 2 复杂的状态方程 ［］，从而简化了分析过程 ［］；文献［5 ］，指出开关电容DC-DC变 换器存在脉宽调节(PWM)模式、频率调节(FM)模式和过渡模式三种工作模式，并揭示 了级联低压差线性稳压器是这类变换器的最佳形式. 　　本文在已取得的研究成果的基础上，结合一个例子，提出一种实用的设计方法.计 算机仿真和实验结果表明该方法的可行性. 二、开关电容DC-DC变换器的效率和工作模式 　　图 1所示的多级串并电容组合结构开关电容DC-DC变换器(MSP-SC DC-DC变换器) 2 可以表示为开关电容DC-DC变换器的统一模型 ［］.图中C 为n 阶串并电容组合(SP)结 i i file:///E|/qk/dianzixb/dian99/dian9904/990426.htm（第 1／13 页）2010-3-22 17:00:34 电子学报990426 构(n 为其中独立电容的个数),m为SP结构的级数. i 图1　(a)MSP-SC DC-DC变换器的组成，(b)控制时序 　　开关电容DC-DC变换器的效率η等于实际电压变比M与其拓扑结构决定的本征电 1 压变比K之比，而与所采用的控制方法无关 ［］.即 (1) 因此将开关电容前级工作在固定开关频率和导通比的工作状态，