开关电容DC/DC变换器的理论研究

=Q12

QL=Q′=2Q11′=2Q12′

K=0.5

η=M/K=2VL/Vs(14)

式（14）表明，二阶串并电容组合开关电容变换器效率在电压变比相同的情况下，比基本开关电容变换器的效率提高了一倍。同理可以推导出n阶串并电容组合开关电容DC/DC变换器的效率为η=M/K=nVL/Vs，在电压变比相同的条件下比基本开关电容变换器的效率提高n倍，且当电压变比在本征电压变比（仅由电路结构确定）附近时可以得到较高的效率，而在其它电压变比的情况下效率仍然不高，尤其在0.5M1的范围内，由于有MK的限制，不能采用串并电容组合结构，因而采用单级的电容结构无法提高变换器的效率，而且由于二极管正向压降的影响，还会使效率更低。采用多级的串并电容组合结构可以进一步改善开关电容DC/DC变换器的效率，以图1的统一模型为例，可以推导出效率的公式为

η=M/K=M/(15)

由式（15）可知，对于各种电压变比的电压变换，只要选取适当的多级串并电容组合结构，均可获得较高的效率。例如，对于＋5V/＋12V的升压变换，当n1=1，n2=1，n3=2时即可获得接近90％的效率。

6 结语

近年来，开关电容DC/DC变换器获得了较大的发展，各种新型拓扑和控制方法层出不穷，开关电容DC/DC变换技术也逐渐走向成熟,由于受到电容器制造技术的限制,这种变换器只适合于小功率的电压变换。随着科学技术的不断进步，在不久的将来，开关电容DC/DC变换器必将在诸如航空航天电器、医疗仪器、机器人、通信设备、便携式电脑等领域获得广泛的应用。