电容矩阵DC-DC升压技术

摘要

电容矩阵DC-DC升压技术，属于电源技术领域。在磁场换能方式中，开关器件承受的应力较大，EMI设计困难，存在铜损、铁损、漏磁，因此提出利用电容矩阵传递能量。电路结构由二极管、电容、MOSFET构成矩阵，采用单片机控制，固定脉宽调频稳压方式。电容矩阵的行轮流充电，各列并联不间断向负载供电。用2个独立电源供电时效率比单电源供电方式高。输出可以由单片机程序设定为正弦、方波、直流或其他波形。应用于中小功率正弦逆变电源或直流升压电路。

主权项

一种由电容、二极管、三极管构成的直流升压矩阵电路及其控制方法，矩阵的特征为：输出电源与矩阵的连接只在第一行电容的一端和最后一行电容的一端，输入电源与矩阵只在第一列电容的一端和最后一列电容的一端通过三极管连接，同一行相邻2列的电容由2只同向二极管并联且相邻2行的二极管为共用二极管，同一列的各个电容同向串联且在最后一行电容的一端连接有2只二极管，前述矩阵的控制方法是能让同一行的每只电容形成充电回路的2只三极管同时导通，且接于第一列电容的三极管和最后一列电容的三极管一一对应导通使得各行电容是轮流充电的。(1)权利要求1所述的“输出电源与矩阵的连接”方法是：第一行的电容3(C3)的正极、电容2(C2)的正极通过二极管2(D2)、电容1(C1)的正极通过二极管1(D1)二极管2(D2)并联到输出电源(Uout)正极，最后一行的电容9(C9)通过二极管11(D11)、电容8(C8)通过二极管10(D10)、电容7(C7)通过二极管9(D9)并联到输出电源(Uout)负极。(2)权利要求1所述的“输入电源与矩阵”连接方法是：第一列的电容3(C3)通过开关4(S4)、电容6(C6)通过开关5(S5)、电容9(C9)通过开关6(S6)并联到输入电源(Uin)负极，最后一列的电容1(C1)通过开关1(S1)、电容4(C4)通过开关2(S2)、电容7(C7)通过开关3(S3)并联到输入电源(Uin)正极。(3)权利要求1所述的“同一行相邻2列的电容”连接方法是：电容3(C3)的正极接有二极管2(D2)的负极且D2的正极接有电容2(C2)的正极，电容3(C3)的负极接有二极管4(D4)的负极且D2的正极接有电容2(C2)的负极，二极管4(D4)是第一行电容1(C1)、电容2(C2)和第二行电容6(C6)的共用二极管。(4)权利要求1所述的“同一列的各个电容同向串联”方法是：第一列的电容3(C3)的负极与电容6(C6)的正极连接，电容6(C6)的负极与电容9(C9)的正极连接，第二列的电容2(C2)的负极与电容5(C5)的正极连接，电容5(C5)的负极与电容8(C8)的正极连接，第三列的电容1(C1)的负极与电容4(C4)的正极连接，电容4(C4)的负极与电容7(C7)的正极连接。(5)权利要求1所述的“矩阵的控制方法”是：单电源供电时，控制脉冲的占空比小于50％，在第一个控制脉冲的低电平期间接通第一行电容的三极管1(S1)、三极管4(S4)，在第二个控制脉冲的低电平期间接通第二行电容的三极管2(S2)、三极管5(S5)，在第三个控制脉冲的低电平期间接通第三行电容的三极管3(S3)、三极管6(S6)，此后重复上述步骤，由第一电源和第二电源供电时，控制脉冲占空比约为50％，第一个控制脉冲期间接通第一电源的开关(S1S5)断开第二电源的开关(S4S8)，第二个控制脉冲期间断开第一电源的开关(S1S5)接通第二电源的开关(S3S7)，第三个控制脉冲期间接通第一电源的开关(S2S6)断开第二电源的开关(S3S7)，第四个控制脉冲期间断开第一电源的开关(S2S6)接通第二电源的开关(S4S8)，此后重复上述步骤。