一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器。包括五个电容和依次串联的六组功率开关组，每组功率开关组包括两个源极相互串联的功率开关管；两个相邻的功率开关组串联后的两端均连接有电容；驱动电路与各个功率开关管的栅极相连接。当降压变换器时，输入端连接在六组功率开关组的两端，输出端连接在任一电容的两端；当升压变换器时，输入端连接在任一电容的两端，输出端连接在八组功率开关组的两端。本实用新型专利技术仅以电容作为储能元件，不含有磁性元件，实现输入输出1/2、3/2、1/3和2/3等多种变比，降低了变换器的体积，具有等效内阻小、功率密度高的特点；并且具有体积小、重量轻、电源效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器
本技术涉及了一种AC-AC变换器，尤其是涉及一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器。
技术介绍
传统的交流电能变换通常采用电磁变压器，具有电气隔离、效率高、容量大等优点，但也存在体积大、音频噪声大、谐波污染等缺点。同时传统的电磁变压器满足不了电气电子设备小型化的要求。 电力电子系统集成化的关键技术之一是磁性元件(电感或变压器)的小型化和微型化，在软开关技术下提高开关频率无疑是一个十分有效的措施，这样电路中电感和变压器的体积都可以缩小，整个电路的性能都得到提升；然而，当开关频率达到400kHz-500kHz左右时，主开关与磁性元件的损耗增加，转换效率下降，电磁噪声加大，用于抑制噪声的滤波电容的体积随着增大，再提高开关频率，只能带来负面的影响，因此，通过提高开关频率的方式减小电源体积己经没有余地。 减少磁性元件的基本思路是发展无感变换器，开关电容型AC-AC变换器就是一种典型的无感变换器，它是将电容和一定数量的功率开关组合起来，电容的充放电通过对功率开关的控制实现，由电容和功率开关的组合实现许多不同变比的电路。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，深入研宄开关电容型AC-AC变换器原理，本技术的目的在于提供一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器，设计了结构简单、控制简便、成本低廉的新型电子变压器来取代传统的变压器。 本技术采用的技术方案是: 包括五个电容和依次串联的六组功率开关组，每组功率开关组包括两个源极相互串联的功率开关管； 六组功率开关组依次分别为第一功率开关组、第二功率开关组、第三功率开关组、第四功率开关组、第五功率开关组和第六功率开关组；五个电容分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容； 第一电容并联在第一功率开关组和第二功率开关组串联后的两端，第二电容并联在第三功率开关组和第四功率开关组串联后的两端，第三电容并联在第五功率开关组和第六功率开关组串联后的两端，第四电容并联在第二功率开关组和第三功率开关组串联后的两端，第五电容并联在第四功率开关组和第五功率开关组串联后的两端。 当所述的变换器为变比1/2降压变换时，输入端连接在第四电容和第五电容串联后的两端，输出端连接在第一电容、第二电容和第三电容中任意一个电容的两端；当所述的变换器为变比3/2升压变换时，输入端连接在第四电容和第五电容串联后的两端，输出端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端；当所述的变换器为变比1/3降压变换时，输入端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端，输出端连接在第四电容和第五电容中任意一个电容的两端；当所述的变换器为变比2/3降压变换时，输入端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端，输出端连接在第四电容和第五电容串联后的两端。 所述的变换器的输入端与220V的50Hz市电连接，输出端与负载电阻连接。 所述的六组功率开关组中的每个功率开关管均由驱动电路提供PWM信号进行驱动，驱动电路与各个功率开关管的栅极相连接。 本技术采用上述技术方案，具有以下有益效果: 本技术仅以电容作为储能元件，驱动信号控制功率开关管的导通与关断，从而控制电容的充放电时间，实现了输入输出1/2、3/2、1/3和2/3等多种变比，降低了变换器的体积与重量，提高了功率密度，等效内阻减轻。 本技术由于不含有磁性元件，因此具有体积小、重量轻、电源效率高等优点。 【附图说明】 图1是本技术为本变压器输出输入电压变比为1/2的电路拓扑图。 图2是本技术为本变压器输出输入电压变比为3/2的电路拓扑图。 图3是本技术为变压器时输出输入电压变比为1/3的电路拓扑图。 图4是本技术为变压器时输出输入电压变比为2/3的电路拓扑图。 图5是本技术中功率开关管接收驱动的PWM信号波形图。 图中！U1、输入电压，&、负载电阻，U。、输出电压，D、PWM信号的占空比，TS、PWM信号周期。 【具体实施方式】 下面结合附图对技术的技术方案进行详细说明。 如图1、图2、图3、图4所示，包括五个电容和依次串联的六组功率开关组，每组功率开关组包括两个源极相互串联的功率开关管；六组功率开关组依次分别为第一功率开关组、第二功率开关组、第三功率开关组、第四功率开关组、第五功率开关组和第六功率开关组；五个电容分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容。 如图1?图4所示，六组功率开关组:第一功率开关组31包括源极相互串联的功率开关管M1和功率开关管M 2，第二功率开关组S2包括源极相互串联的功率开关管M 3和功率开关管M4,第三功率开关组S3包括源极相互串联的功率开关管M 5和功率开关管M 6，第四功率开关组S4包括源极相互串联的功率开关管M 7和功率开关管M 8，第五功率开关组&包括源极相互串联的功率开关管M9和功率开关管M 1(|，第六功率开关组S6包括源极相互串联的功率开关管M11和功率开关管M 12。并且如图1?图4所不，五个电容分别为第一电容C1'第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C 5。 第一电容C1并联在第一功率开关组和第二功率开关组串联后的两端，第二电容C2并联在第三功率开关组和第四功率开关组串联后的两端，第三电容C3并联在第五功率开关组和第六功率开关组串联后的两端，第四电容C4并联在第二功率开关组和第三功率开关组串联后的两端，第五电容(:5并联在第四功率开关组和第五功率开关组串联后的两端。 五个电容分别在电路结构的两侧，第一电容、第二电容、第三电容等3个电容在一侦牝第四电容、第五电容这2个电容在另一侧，故称这种电路结构为2-3型。 如图1所示，当所述的变换器为变比1/2降压变换时，输入端连接在第四电容和第五电容串联后的两端，输出端连接在第一电容、第二电容和第三电容中任意一个电容的两端；电路中各电容两端的电压等于输入电压&的1/2，并且不含有直流分量，变换后的输出电压U。为输入电压u ,的1/2，可以实现固定电压变比1/2。 如图2示，当所述的变换器为变比3/2升压变换时，输入端连接在第四电容和第五电容串联后的两端，输出端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端；电路中各电容两端的电压等于输入电压4的1/2，并且不含有直流分量，变换后的输出电压U。为输入电压Ui的3/2，可以实现固定电压变比3/2。 如图3所示，当所述的变换器为变比1/3降压变换时，输入端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端，输出端连接在第四电容和第五电容中任意一个电容的两端；电路中各电容两端的电压等于输入电压&的1/3，并且不含有直流分量，变换后的输出电压U。为输入电压u ,的1/3，可以实现固定电压变比1/3。 如图4所示，当所述的变换器为变比2/3降压变换时，输入端连接在第一电容、第二电容和第三电容串联后的两端，输出端连接在第四电容和第五电容串联后的两端；电路中各电容两端的电压等于输入电压七的1/3，并且不含有直流分量，变换后的输出电压U。为输入电压Ui的2/3，可以实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种2‑3型多种变比开关电容型AC‑AC变换器，其特征在于：包括五个电容和依次串联的六组功率开关组，每组功率开关组包括两个源极相互串联的功率开关管；六组功率开关组依次分别为第一功率开关组、第二功率开关组、第三功率开关组、第四功率开关组、第五功率开关组和第六功率开关组；五个电容分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容；第一电容并联在第一功率开关组和第二功率开关组串联后的两端，第二电容并联在第三功率开关组和第四功率开关组串联后的两端，第三电容并联在第五功率开关组和第六功率开关组串联后的两端，第四电容并联在第二功率开关组和第三功率开关组串联后的两端，第五电容并联在第四功率开关组和第五功率开关组串联后的两端。

【技术特征摘要】
1.一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器，其特征在于:包括五个电容和依次串联的六组功率开关组，每组功率开关组包括两个源极相互串联的功率开关管； 六组功率开关组依次分别为第一功率开关组、第二功率开关组、第三功率开关组、第四功率开关组、第五功率开关组和第六功率开关组；五个电容分别为第一电容、第二电容、第三电容、第四电容和第五电容； 第一电容并联在第一功率开关组和第二功率开关组串联后的两端，第二电容并联在第三功率开关组和第四功率开关组串联后的两端，第三电容并联在第五功率开关组和第六功率开关组串联后的两端，第四电容并联在第二功率开关组和第三功率开关组串联后的两端，第五电容并联在第四功率开关组和第五功率开关组串联后的两端。2.根据权利要求1所述的一种2-3型多种变比开关电容型AC-AC变换器，其特征在于:当所述的变换器为变比1/2降压变换时，输入端连接在第四电容和第五电容串联后的两端，输出端连接在第一电容、...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡慧，阎晗，由甲川，包莅庭，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33