[发明专利]一种开关电容型直流/直流变换器、开关电源及控制方法

说明书

本申请公开了一种开关电容型DC/DC变换器、开关电源及控制方法，包括：可控开关和n个开关电容模块；n个开关电容模块串联后形成变压支路，变压支路与可控开关串联。n为大于等于1的整数；该DC/DC变换器实现不同的电压变比时，n可以取不同的值，例如，当n＝1时，该DC/DC变换器实现的电压变比为2:1；当n＝2时，该DC/DC变换器实现的电压变比为2:1；当n＝3时，该DC/DC变换器实现的电压变比为5:1；当n＝4时，该DC/DC变换器实现的电压变比为8:1；当n＝5时，该DC/DC变换器实现的电压变比为13:1，以此类推。该变换器能实现降压或升压，内部不包括变压器，减小整个变换器的体积。

技术领域

本申请涉及技术领域，尤其涉及一种开关电容型直流/直流DC/DC变换器、开关电源及控制方法。

背景技术

目前，开关电源被广泛应用于各类电气设备中，为电气设备提供符合要求的电能。

例如，应用场景为AI及数据中心时，业务单板的供电电压一般为48V。而业务单板内部的芯片及各类负载的供电电压需要低于48V，即业务单板的供电电压48V并不能直接给芯片及各类负载供电，一般还需要经过至少两级的降压处理，通常第一级降压是将48V降压到12V，第二级降压是将12V降压到5V、3.3V和1.8V等电压为芯片及各类负载供电。

目前，第一级降压使用的直流/直流DC/DC变换器一般采用隔离式拓扑，例如LLC谐振DC/DC变换器，参见图1，该图为一种全桥LLC谐振DC/DC变换器的示意图。

全桥电路的输入端连接的直流电源DC的电压可以为48V，经过LLC谐振电路(谐振电感Lr、谐振电容Cr和励磁电感Lm)输入到变压器的初级绕组，变压器的次级绕组连接整流电路，整流电路输出12V的直流电压为负载R供电，或者12V的输出电压经过第二级降压电路继续进行降压后给芯片或其他负载供电。其中输出端的电容C为滤波电容。

图1所示的DC/DC变换器主要缺点是包括变压器T，由于变压器T需要包括初级绕组、次级绕组和磁芯，体积较小，因此电源的体积较大，厚度也难以变薄，为了降低体积，只能通过增加开关频率来实现，但是增大开关频率会增大功能，导致电源效率降低。一般在实现时，变压器的初级绕组和次级绕组需要耦合，存在重复的耦合电流，需要占用更多的PCB面积来通流，限制电源面积的降低。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本申请提供一种开关电容型直流/直流DC/DC变换器、开关电源及控制方法，能够实现变压，即实现降压或升压，而且内部不包括变压器，可以减小整个变换器的体积。

本申请实施例提供的开关电容型直流/直流DC/DC变换器可以应用于开关电源中，即属于开关电源内部的一个变换器。DC/DC变换器其输入为直流电压，其输出也是直流电压。本申请实施例提供的开关电容型DC/DC变换器可以作为双向DC/DC变换器，既可以从左向右实现降压，又可以从右向左实现升压。

本申请实施例不具体限定开关电源的应用场景，例如服务器、通信基站、光伏设备等各种需要开关电源的应用场景。开关电源最终可以输出负载例如芯片或控制电路等需要的电压。