[发明专利]软开关非隔离型开关电容调节器

说明书

技术领域

本发明公开了软开关非隔离型开关电容调节器，属于电力电子器件的技术领域。

背景技术

随着信息产业技术的迅猛发展，中央处理器(CPU)的应用越来越广泛。CPU的功耗近似地与它的供电电压平方和工作频率成正比。为了降低功耗，必须降低其供电电压。由于CPU中集成的硅晶体越来越多，其供电电流I_CC越来越大。与此同时，随着用户对计算机性能的要求越来越高，CPU的运算速度越来越快，随之其工作频率也越来越高，所以CPU的电流变化率越来越高。因此这就需要为CPU供电的电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)在具有高效率的同时具有很好的动态特性。针对下一代CPU设计的VRM需要满足以下指标：（1）输出电压越来越低，将低于1V；（2）负载电流越来越大，将超过130A；（3）负载电流变化率越来越高，甚至超过2A/ns。

目前的VRM大多采用多相交错并联Buck拓扑。为了满足越来越高的动态性能要求，如果保持开关频率不变，必须增加输出滤波电容使其能提供足够的动态能量，但这会增加变换器的体积和成本。提高开关频率可以减小输出滤波电容，但是其效率由于开关损耗和同步整流管体二极管损耗的增加而降低。

除了CPU以外，其他用电设备，如高速内存、LED显示器等对其供电电源动态性能的要求也越来越高，而传统电路拓扑已不能满足要求。因此，对高动态特性、高效率和高功率密度直流电源的研究有着很重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了软开关非隔离型开关电容调节器。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容；

其中，所述第一功率开关管、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，电容、第三功率开关管串联连接的支路并联在电感两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端。

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容；

其中，所述第一功率开关管、电容、第三功率开关管依次串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，电感并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端。

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容；

其中，所述第一功率开关管、第三功率开关管串联连接的支路并联在直流电压源两端，电容、电感串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在电感两端。

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容；

其中，所述第一功率开关管、电容、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在电感两端，第三功率开关管并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

软开关非隔离型开关电容调节器同时具备开关电容模态和调压模态，因为采用电容作为传递能量的元件，具有动态响应快的优点。调压模态克服了传统开关电容变换器输出电压不可调的缺点。通过控制功率开关管的驱动信号可以实现其软开关，从而提高软开关非隔离型开关电容调节器的效率。

附图说明

图1为具体实施例一的电路图。

图2为具体实施例一的主要波形图。

图3至图7为具体实施例一所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。

图8为具体实施例二的电路图。

图9为具体实施例二的主要波形图。

图10至图14为具体实施例二所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。