扫码关注
串联电容BUCK变换器SCB Series Capacitor BUCK Converter，如图1所示。占空比为0.5时，两组开关管Q1、Q3与Q2、Q4交替开通关断，在不同模式工作时，飞跨电容Cf分别充、放电，保持电荷平衡。在不同占比工作时，SCB变换器的工作状态并不相同，下面分别进行论述。
图1 串联电容BUCK变换器
1、占空比D=0.5工作过程
变换器工作的占空比D=0.5时，每个开关周期，其工作状态包括两个模式：模式1-->模式2，如此循环往复。
（1）模式1：Q1、Q3管导通，Q2、Q4管关断
Q1、Q3管导通，Q2、Q4管关断，输出电感L1激磁，输入电压通过Cf向输出负载提供能量，同时对Cf充电。L2通过Q3管续流去磁，将存储能量转移到输出负载。因此，输出负载电流由输入电源和电感L2共同提供，如图2所示。
电感L1激磁，电感L2去磁，则有：
图2 模式1等效电路
（2）模式2：Q2、Q4管导通，Q1、Q3管关断
Q2、Q4管导通，Q1、Q3管关断，输出电感L1去磁，将存储能量转移到输出负载。Cf放电，对L2激磁，如图3所示。
电感L1去磁，电感L2激磁，则有：
图3 模式2等效电路
在每个开关周期，模式 1时Cf充电，模式2时Cf放电，维持Cf电荷平衡。同时，根据每个开关周期，电感L1、L2磁通平衡（伏秒值平衡）原理，有：
求解，得到：
若两组开关管Q1、Q3与Q2、Q4工作占空比D=0.5，则有：
这种工作状态，实现输入电压与输出电压的降压变比为4倍。
2、占空比D<0.5<>工作过程
变换器工作在占空比D<0.5<>，每个开关周期，其状态包括四个模式：模式1-->模式3-->模式2-->模式3，如此循环往复。
（1）模式1：Q1、Q3管导通，Q2、Q4管关断
这种模式工作状态，如图4所示。
图4 模式1等效电路
（2）模式3：Q3、Q4管导通，Q1、Q2管关断
Q3、Q4管导通续流，Q1、Q2管关断，电感L1、L2同时去磁，输入电源和Cf都不向输出负载传输能量，如图5所示。
图5 模式3等效电路
（3）模式2：Q2、Q4管导通，Q1、Q3管关断
这种模式工作状态，如图6所示。
图6 模式2等效电路
（4）模式3：Q3、Q4管导通，Q1、Q2管关断
这种模式工作状态，如图7所示。
图7 模式3等效电路
3、占空比D>0.5工作过程
变换器工作在占空比D>0.5，每个开关周期，其工作状态包括四个模式：模式4-->模式1-->模式4-->模式2，如此循环往复。
（1）模式4：Q1、Q2管导通，Q3、Q4管关断
Q1、Q2管导通，L1、L2同时激磁，向输出负载传递能量，Cf充电，如图8所示。
图8 模式4等效电路
（2）模式1：Q1、Q3管导通，Q2、Q4管关断
这种模式工作状态，如图9所示。
图9 模式1等效电路
（3）模式4：Q1、Q2管导通，Q3、Q4管关断
这种模式工作状态，如图10所示。
图10 模式4等效电路
（4）模式2：Q2、Q4管导通，Q1、Q3管关断
这种模式工作状态，如图11所示。
图11 模式2等效电路
