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状态I S1导通，S2截至，C1被Vs充电，C2向负载放电； 状态II S1截至，S2导通，C1向C2和负载放电，补充的储能。 本文在基本开关电容变换器工作原理的基础上，提出了适用于桥式电路，可以为高端驱动电路中自举电容充电的开关电容变换器，电路拓扑结构如图3所示。 图3中Vs为直流电源，为低端开关管的驱动电路供电，同时通过开关电容网络给高端驱动电路中的自举电容充电。C1为源电容，C2、C3、C4为负载电容，Si( i 等于1，2，…，8)为MOSFET开关管，Di （i等于1，2，…，6）的作用是为防止Si 关断期间MOSFET的体内寄生反向二极管导通，标号A和B 表示该端口彼此连接在一起，SP1、SP2 和SP3分别接高端驱动电路中的自举电容。 图3所示开关电容变换器共有四个工作状态：状态I 开关S1、S2导通，其它开关管都关断， 电源Vs给电容C1充电； 状态II 开关S3、S4导通，其它开关管都关断，电容C1向C2放电，补充C2的储能； 状态III 开关S5、S6导通，其它开关管都关断，电容C1向C3放电，补充C3的储能； 状态IV 开关S7、S8导通，其它开关管都关断，电容C1向C4放电，补充C4的储能。 四个工作状态的工作逻辑，即四组开关管的导通顺序如图4所示。 3 控制方法 采用DIONICS 公司生产的光伏MOSFET 驱动芯片来驱动开关电容变换器中8 个MOSFET 开关管，其驱动电路如图5所示。
脉冲信号由单片机产生，通过单片机I/O 口输出4组时序如图6所示的脉冲信号波形来控制4 组开关管的通断，使开关电容变换器按上面分析的4个工作状态和时序进行工作。 4 仿真和实验结果 采用PSPICE 软件对主电路进行仿真，用PROTEUS软件对单片机进行仿真。 仿真参数为：独立电压源Vs ＝18V，开关管Si通态电阻Ron＝6 Ω，电容C1＝C2=C3=C4=10 µF，S1,S2的开关周期为T＝72 µs , ton=24 µs , 开关管S3,S4,S5,S6,S7,S8的周期为T＝216 µs，ton=24 µs。单片机I/O口输出波形及电容上的电流和电压波形如图8、图9 所示。 S5、S6 与S7、S8 的控制信号波形与图7 中S3、S4的控制信号波形相同，仅导通时间不同，各自的导通顺序和图6中分析完全一样。 实验中单片机型号为ATTiny26，通过编程输出四组控制信号，8 个MOSFET 开关管都采用 BS107A， 光伏驱动芯片采用DIONICS 的DIG-11-8-30-DD，实验参数和仿真参数相同。实验波形如图10、图11所示。 (责任编辑：admin) |