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高效降压三增益式开关电容DC/DC变换器的设计

0引言IC技术的迅速发展,使得微型化、小型化成为开关电源的发展趋势.开关变换器小型化的关键是磁性元件(电感或变压器)的小型化和微型化,软开关技术虽然已将开关电源的开关工作频率由20多年前的几十kH z提高到500 kH z以上,大大提高了电源效率,减小了电源体积,但进一步提高开关频率不仅受到了器件特性的限制,而且磁性元件的体积无法做到更小.因而减少磁性元件成为倍受关注的另一有效途径.减少磁性元件的基本思路是发展无感变换器,这是近10年来电力电子发展的一个重要方向.D C/D C开关电容变换器是一种典型的无感变换器,它是一种将电容和一定数量的开关组合起来,利用电容的充放电实现对开关的控制,并通过电容和开关的组合实现许多不同变比的电路.这些变换器只以电容为主要储能元件,因此被称为开关电容变换器.D C/D C开关电容变换器的主要优点是重量轻、体积小、功率密度高,可以集成在一块半导体芯片上,但因它的早期电路功率小,效率低,纹波较大,工...  (本文共5页) 阅读全文>>

《电气应用》2007年09期
电气应用

开关电容变换器组成原理及发展趋势

小型化是开关电源的发展趋势之一,而开关变换器小型化的关键是减少磁性元件(电感或变压器)的体积和重量。虽然软开关技术已将开关电源的开关工作频率提高到几百千赫兹甚至兆赫兹的级别,大大减小了开关电源的体积,但是,进一步提高开关频率不仅受到了器件特性的限制,而且磁性元件的体积无法做到更小。因而减少磁性元件成为开关电源小型化的另一有效的途径。开关电容变换器是一种典型的无磁性元件变换器,它由电容和一定数量的开关组成,电容为主要的储能元件,通过开关控制电容的充放电时间,实现电能变换,因此开关电容变换器符合开关电源小型化的要求。开关电容变换器最早出现在20世纪70年代初,但受当时器件生产水平所限,没有得到重视。在MOSFET和多层陶瓷电容成功推出市场后,开关电容变换器的实现成为可能,近十几年来得到了迅速的发展[1,2]。开关电容变换器具有体积小、重量轻、功率密度高等优点,并且可以集成于一块半导体芯片上。基于上述优点,开关电容变换器在小功率场合得...  (本文共7页) 阅读全文>>

《电子学报》2005年11期
电子学报

一类零电流谐振开关电容变换器的特性分析

1引言近年来,开关电容变换器在电力电子电路中的应用受到越来越多的关注.和传统的开关变换器相比,开关电容变换器不含磁性元件(电感或变压器),仅以电容作为储能元件,因此具有体积小,重量轻,高效率和高功率密度等优点,而且可以集成在一块半导体IC芯片上[1~6].然而,传统开关电容变换器中开关电流的幅值非常大,从而造成严重的EMI.为了降低开关电流应力和EMI污染,文献[7]提出一种新型的开关电容变换器拓扑结构—谐振开关电容变换器,即把一个小电感与开关电容串联,利用谐振使所有开关器件实现零电流开通和关断.另一方面,添加一个小电感对系统集成的影响不大,而且还可以减少开关电容的容量,有利于系统的小型化.近年来,谐振开关电容变换器的发展迅速,拓扑结构多种多样,能够满足不同变压比的要求[8].由于绝大部分文章都是基于理想电路模型对谐振开关电容变换器进行分析,忽略了电路中各种寄生参数的影响,因此实验结果与计算结果之间存在明显的差异[3~9].文献...  (本文共4页) 阅读全文>>

《半导体学报》1980年80期
半导体学报

一种新的高性能开关电容排序电路

1引言目前,在工程实际中存在着许多问题.其中,有些问题可以采用数值计算来解决,而其它大部分问题往往无法用数值计算的方法来完成.随着科学技术的发展,这类非数值问题的应用越来越广泛,如何更为有效地处理这些非数值问题已成为工程研究的重要课题.排序就是一个基本的非数值问题.简单地说,排序就是一个将无序表调整为有序表的过程.随着研究的发展和深入,排序已经被应用于许多领域的处理系统中,如分类、查找、模式识别等多种系统[1~3].这些系统往往要处理大量的数据,同时需要进行实时处理,这就对系统的性能有了更高的要求.目前,虽然排序的方法较多,如冒泡法、快速排序法等[4],但由于这些算法都较难以用VLSI来实现,所以排序工作主要采用软件依靠数字计算机来完成.这样,一方面大大限制了系统的工作速度,难以进行实时处理;另一方面,也限制了排序方法的应用领域.为此,本文提出了一种易于VLSI实现的模拟型排序电路.模拟型的VLSI主要有电压型和电流型两种电路....  (本文共5页) 阅读全文>>

《电力电子技术》1999年06期
电力电子技术

开关电容变换器功率限制及单片集成设计

1 引 言开关变换器是目前电力电子技术的研究热点之一,开关电容变换器具有结构简单和控制方便等优点,由于不含磁性元件,使其更易单片集成,有利于缩小变换器的体积、提高功率密度[1,2]。近年来,开关电容DCDC变换器控制芯片已经商品化,但是在使用时必须在芯片外添置电容器网络。显然,如果能够将这类变换器的控制电路、功率开关和电容网络实现单片集成,就能进一步减小变换器的体积。单片开关电容DCDC变换器的困难在于电容网络的集成化,因为大容量的电容器需要较大的面积,这对于制造工艺提出了较高要求。研究表明,对于一定的输出功率,通过提高开关频率的方法可以减小所需电容器的容量[2],但是,开关频率不能无限制地提高,因此,开关频率和电容器容量之间必然需要折衷考虑。本文结合一个二阶开关电容DCDC变换器,探讨了单片集成开关电容DCDC变换器的输出功率的限制及设计对策。2 二阶开关电容DCDC变换器的组成和工作原理图1为二阶开关电容DCDC...  (本文共4页) 阅读全文>>

《山东工业大学学报》1960年10期
山东工业大学学报

开关电容网络的机辅分析与设计

开关电容网络的机辅分析与设计林勇,周晓雁(山东工业大学自动化工程系济南250061)(山东工业大学电子工程系济南250061)摘要介绍了开关电容网络计算机辅助分析与设计的方法,将时变拓扑变成时不变拓扑,便可把经典的时不变分析法应用于开关电容网络;利用开关电容网络的数据取样特征,可借用数字滤波器的设计方法,在z域对其进行设计,讨论了各种变换的稳定性和增益响应特性,给出了设计实例.关键词数字滤波器,计算机辅助分析,计算机辅助设计,/开关电容中囹分类号TN713.7;TP391.72ogl言开关电容网络具有时变性质,不能直接用传统的电路分析程序,在两相时钟的情况下,网络的拓扑结构有两种状态,一种对应着偶相脉冲,另一种对应着奇相脉冲,因此,可以把具有双相开关的时变开关电容网络视为互相关联的两个时不变网络,以一种拓扑结构的状态作为确定另一种拓扑结构的初始条件[‘],从而可以用计算机辅助分析.另外一种分析方法是从拓扑结构上将奇、偶两个网络结...  (本文共4页) 阅读全文>>