[发明专利]一种开关电容型模块化高降压比直流电源及其控制方法

权利要求书

1.一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于包括：

负载、输入源、由i个上子模块电路组成的上模块化级联电路组串和/或由j个下子模块电路组成的下模块化级联电路组串；

所述上子模块电路包括上层主电容、下层主电容、上开关管、下开关管、上二极管、下二极管、谐振电感、上层谐振电容、下层谐振电容、辅助变压器和三个端口；第一端口a、上层主电容正极以及上开关管的漏极共接，第二端口b、上层主电容负极、下层主电容正极、下开关管源极、辅助变压器原边绕组一端以及上二极管阴极共接，第三端口c、下层主电容负极以及下二极管阳极共接，上开关管源极、下开关管漏极以及上层谐振电容正极共接，上层谐振电容负极、谐振电感一端与辅助变压器原边绕组的另一端共接，上二极管阳极、下二极管阴极以及下层谐振电容负极共接，谐振电感的另一端与下层谐振电容正极相连；

所述下子模块电路包括上层主电容、下层主电容、上开关管、下开关管、上二极管、下二极管、谐振电感、上层谐振电容、下层谐振电容和三个输出端口；第一端口a、上层主电容正极以及上二极管阴极共接，第二端口b、上层主电容负极、下层主电容正极、下二极管阳极、辅助变压器原边绕组一端以及上开关管漏极共接，第三端口c、下层主电容负极以及下开关管源极共接，上二极管阳极，下二极管阴极以及上层谐振电容正极共接，上开关管源极、下开关管漏极以及下层谐振电容负极共接，上层谐振电容负极与谐振电感一端相连，辅助变压器原边绕组的另一端、谐振电感的另一端以及下层谐振电容正极共接；

所述上模块化级联电路组串包含三个上端口，第一上端口与第一个上子模块电路的端口a相连，第二上端口与第i个上子模块电路的端口c相连，第三上端口与第i个上子模块电路的端口b相连；组串内部i个上子模块电路连接方式为：第k-1个上子模块电路的第二端口b与第k个上子模块电路的第一端口a相连，第k-1个上子模块电路的第三端口c与第k个上子模块电路的第二端口b相连，其中2≤k≤i；

所述下模块化级联电路组串包含三个下端口，第一下端口与第一个下子模块电路的端口a相连，第二下端口与第一个下子模块电路的端口b相连，第三下端口与第j个下子模块电路的端口c相连；组串内部j个下子模块电路连接方式为：第k-1个下子模块电路的第二端口b与第k个下子模块电路的第一端口a相连，第k-1个下子模块电路的第三端口c与第k个下子模块电路的第二端口b相连，其中2≤k≤j；

当i≠0且j≠0时，模块化级联电路组串与输入源及负载的连接方式为，上模块化级联电路组串的第一上端口与输入源正极相连，下模块化级联电路组串的第三下端口与输入源负极相连，上模块化级联电路组串的第三上端口、下模块化级联电路组串的第一下端口与负载正极共接，上模块化级联电路组串的第二上端口、下模块化级联电路组串的第二下端口与负载负极共接；

当2≤i且j＝0时，模块化级联电路组串与输入源及负载的连接方式为，上模块化级联电路组串的第一上端口与输入源正极相连，上模块化级联电路组串的第三上端口与负载正极相连，上模块化级联电路组串的第二上端口、负载负极与输入源负极共接；

当i＝0且2≤j时，模块化级联电路组串与输入源及负载的连接方式为，下模块化级联电路组串的第一下端口、负载正极与输入源正极共接，下模块化级联电路组串的第二下端口与负载负极相连，下模块化级联电路组串的第三下端口与输入源负极相连。

2.根据权利要求1所述的一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于，所述电源无中央控制器，每个上子模块电路和下子模块电路内部中还包括一个独立的控制模块，用于控制开关管导通或者关断。

3.根据权利要求1所述的一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于，所述每个上子模块电路和下子模块电路可通过辅助变压器为子模块电路内部的控制模块供电。

4.根据权利要求1所述的一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于，i+j≥3。

5.根据权利要求4所述的一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于，i＝j且i≥2、j≥2。

6.根据权利要求1所述的一种开关电容型模块化高降压比直流电源，其特征在于，所用的上开关管和下开关管可以为全控型功率半导体器件。