谐振串联型开关电容DC／DC变换器

由图2和图4可知，在ωT1≈π／8时，模态II和IV的时间约为零，则T2≈T3，f≈0．8f0，也说明工作频率上限fh=0．8f0。
一个T内，输出消耗电量为ILT，电源输入电流两次，每次充电电源消耗电量为图2中Q1的面积，有：Q1=Q2+Q3-2Q4，Q3=Q5+2Q4，ILT=Q2+ Q5。电路变换效率η=UoILT／(2QiUi)×100％=Uo／(2Ii)×100％；充电时段L2平均电流iL2=Q1／T2=(T／T2)(Uo／RL)。

4 实验结果
实验采用图1主电路，VD1，VD2采用1N5821型肖特基二极管，其UVD≈0．4 V(2．5 A时)，功率MOSFET管采用IRF3205，其Ron=8mΩ，Ui=12 V，C=4．4 μF，Cs=C3=470 μF，L1=0．6 mH，L3=0．9 mH，rL3=8 mΩ，RL=6．8 Ω，为降低RC1和rs，C1，C2和Cs不能采用普通铝电解电容，原因是其等效内阻太大，应采用低阻电容。谐振电感采用6匝粗铜漆包线线圈，实验时调节电感长度，使f0≈67 kHz，f≈54 kHz，则L≈1μH。
在RL=6．8 Ω时，实验测得输出电压和效率与频率的关系分别如图5a，b所示。可见，约在fh／4～fh的范围内实验值与理论分析符合得很好，但在fh／4以下时，由于电路发生了潜电路效应，实验与理论相关逐渐增大。约在fh／2～fh的范围，可使变换效率基本上超过90％。

当开关频率为45 kHz时，测得波形如图6所示。可见，输入电流频率是2倍开关频率，基本能实现零电流关断，iC3的负值即为IL3成分，接近直线，说明IL3基本为恒流；uA波形上升阶段为谐振充电，接近正弦谐振波形，由于iL2由充电电流iC1和IL3组成，则充电开始和结束波形只能分别接近于谷点和峰点，波形下降阶段基本为直线，说明电容为恒流IL3放电；uB为叠加波形。

5 结论
通过理论研究分析和实验表明，这种谐振串联型开关电容DC／DC变换器，在一定调频控制范围内，能达到较高的效率。对于2倍压电路，升压时电源充电电流频率是开关频率的2倍，向负载放电电流是连续的，降低了充放电的峰值电流，降低了阻性损耗，提高了变换效率。