[发明专利]高效率的开关电容器电源和方法

权利要求书

1.一种开关电容器SC变换器系统，包括至少两个SC子电路，所述至少两个SC子电路的输出电压串联连接，

其中，所述至少两个SC子电路包括：

第一SC子电路，其具有可变电压变换增益，将输入电压变换为具有高分辨率的小离散电压阶跃的输出电压；和

第二SC子电路，其将输入电压变换为接近所需输出电压的输出电压，并且其中

所述第一SC子电路和所述第二SC子电路的输出电压之和紧密地遵循所需输出电压。

2.根据权利要求1所述的SC变换器系统，其中，所述第二SC子电路被配置为基于所述SC变换器的预定的期望输出电压值将所述SC变换器系统的输入电压变换为输出电压。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中每个SC子电路包括与所有其他SC子电路的输入端口串联连接的输入端口，其中每个SC子电路的所述输入端口连接到电压源。

4.根据权利要求3所述的SC变换器系统，其中所述电压源是有源电压源。

5.根据权利要求3所述的SC变换器系统，其中所述电压源是单独的功率变换电路的输出电压。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中每个SC子电路包括至少一个电容器，并且其中所述SC变换器系统被配置为使得每个SC子电路的每个电容器在完全充电或接近完全充电的状态下操作。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中所述SC子电路被配置为被控制以提供具有恒定直流(DC)性质的或具有可变阶跃性质的可控输出电压。

8.根据权利要求7所述的SC变换器系统，其中所述SC子电路被配置为被控制以提供具有所述可变阶跃性质的可控输出电压，以及具有所述可变阶跃性质的所述输出电压紧密地遵循模拟波形。

9.根据权利要求8所述的SC变换器系统，其中所述模拟波形是时域中的整流正弦波。

10.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中每个SC子电路包括至少一个电容器和至少一个有源开关，并且其中所述SC变换器系统不包括任何电感器。

11.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中所述SC变换器系统不包括任何磁体。

12.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中每个SC子电路包括至少一个SC核心单元，所述SC核心单元包括输入端口、接地节点，和级联连接的两个相同的装置，

其中所述至少一个SC核心单元的每个相同装置包括：

电容器；

两个完全可控的单向开关，其将所述电容器的两端分别连接到所述SC核心单元装置的所述输入端口的正节点；和

一个完全受控的双向开关，其将所述电容器的一端连接到所述SC核心单元的接地节点。

13.根据权利要求1至2中任一项所述的SC变换器系统，其中所述至少两个SC子电路包括：被配置为执行电压阶跃降低的SC子电路，和被配置为执行电压阶跃升高的SC子电路。

14.根据权利要求13所述的SC变换器系统，其中所述SC变换器系统被配置为使得所述SC子电路配置为执行电压阶跃升高，并且配置为执行电压阶跃降低的所述SC子电路可以单独操作或组合起来提供所述SC变换器系统的动态受控的可变输出电压。

15.一种用于根据权利要求1至14中任一项所述的SC变换器系统的控制方法，所述控制方法包括改变所述第一SC子电路的电压变换增益以动态地改变所述第一SC子电路的输出电压。