CN102710121B - 软开关非隔离型开关电容调节器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了软开关非隔离型开关电容调节器，属于电力电子器件的技术领域。所述软开关非隔离型开关电容调节器包括功率开关管、电感、电容、输出滤波电容。软开关非隔离型开关电容调节器在一个周期内工作在两个主要的开关模态，其中一个模态是开关电容模态，采用电容作为传递能量的元件，具有动态响应快的优点；另一个模态是调压模态，通过调节功率开关管的占空比调节输出电压，克服了传统开关电容变换器输出电压不可调的缺陷。同时，通过控制功率开关管的驱动信号实现其零电压开关，提高了变换器的效率。

Description

软开关非隔离型开关电容调节器

技术领域

本发明公开了软开关非隔离型开关电容调节器，属于电力电子器件的技术领域。

背景技术

随着信息产业技术的迅猛发展，中央处理器(CPU)的应用越来越广泛。CPU的功耗近似地与它的供电电压平方和工作频率成正比。为了降低功耗，必须降低其供电电压。由于CPU中集成的硅晶体越来越多，其供电电流I_CC越来越大。与此同时，随着用户对计算机性能的要求越来越高，CPU的运算速度越来越快，随之其工作频率也越来越高，所以CPU的电流变化率越来越高。因此这就需要为CPU供电的电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)在具有高效率的同时具有很好的动态特性。针对下一代CPU设计的VRM需要满足以下指标：(1)输出电压越来越低，将低于1V；(2)负载电流越来越大，将超过130A；(3)负载电流变化率越来越高，甚至超过2A/ns。

目前的VRM大多采用多相交错并联Buck拓扑。为了满足越来越高的动态性能要求，如果保持开关频率不变，必须增加输出滤波电容使其能提供足够的动态能量，但这会增加变换器的体积和成本。提高开关频率可以减小输出滤波电容，但是其效率由于开关损耗和同步整流管体二极管损耗的增加而降低。

除了CPU以外，其他用电设备，如高速内存、LED显示器等对其供电电源动态性能的要求也越来越高，而传统电路拓扑已不能满足要求。因此，对高动态特性、高效率和高功率密度直流电源的研究有着很重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了软开关非隔离型开关电容调节器。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，电容、第三功率开关管串联连接的支路并联在电感两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容与电感在回路中串联，输出电压V_o由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，因此第三功率开关管是零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管为零电压开通，电容与负载电路串联后再与直流电压源并联、电感也并联在直流电压源两端，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管为零电压开通。

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电容、第三功率开关管依次串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，电感并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端：

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容、电感与负载电路在回路中串联连接，输出电压由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，第三功率开关管零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管为零电压开通，电容与负载电路串联后再与直流电压源并联，电感并联在电容两端，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管实现零电压开通。

一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电容、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在电感两端，第三功率开关管并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端，

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容、电感与负载电路在回路中串联，输出电压由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，第三功率开关管是零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管实现零电压开通，电容与电感串联后并联在直流电压源两端，负载电路与电感并联，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管是零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管实现零电压开通。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

软开关非隔离型开关电容调节器同时具备开关电容模态和调压模态，因为采用电容作为传递能量的元件，具有动态响应快的优点。调压模态克服了传统开关电容变换器输出电压不可调的缺点。通过控制功率开关管的驱动信号可以实现其软开关，从而提高软开关非隔离型开关电容调节器的效率。

附图说明

图1为具体实施例一的电路图。

图2为具体实施例一的主要波形图。

图3至图7为具体实施例一所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。

图8为具体实施例二的电路图。

图9为具体实施例二的主要波形图。

图10至图14为具体实施例二所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。

图15为具体实施例三的电路图。

图16为具体实施例三的主要波形图。

图17至图21为具体实施例三所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。

图22为具体实施例四的电路图。

图23为具体实施例四的主要波形图。

图24至图28为具体实施例四所示软开关非隔离型开关电容调节器在各开关模态下对应的等效电路图。

图中标号说明：V_in为直流电压源，L为电感，C为电容，C_o为输出滤波电容，R_L为负载电阻，S₁、S₂、S₃分别为第一、第二、第三功率开关管，C_S1、C_S2、C_S3分别为第一、第二、第三寄生电容，D_S1、D_S2、D_S3分别为第一、第二、第三寄生二极管。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

软开关非隔离型开关电容调节器，包括第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃、电感L、电容C、输出滤波电容C_o。第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂、第三功率开关管S₃为MOS管或者IGBT管。第一功率开关管S₁两端并接有第一寄生二极管D_S1、第一寄生电容C_S1，第二功率开关管S₂两端并接有第二寄生二极管D_S2、第二寄生电容C_S2，第三功率开关管S₃两端并接有第三寄生二极管D_S3、第三寄生电容C_S3。输入端与直流电压源V_in连接，输出端与负载电路连接。负载电路为负载电阻R_L。负载电阻R_L两端的电压V_o为该软开关非隔离型开关电容调节器的输出电压。

具体实施例一：

如图1所示的软开关非隔离型开关电容调节器：直流电压源V_in、第一功率开关管S₁、电感L串联连接，电容C、第三功率开关管S₃串联连接的支路并联在电感L两端，第二功率开关管S₂、输出滤波电容C_o串联连接的支路并联在第三功率开关管S₃两端，负载电阻R_L并联在输出滤波电容C_o两端。

由图2可知，该软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态，分别在[t₀，t₁]、[t₁，t₂]、[t₂，t₃]、[t₃，t₄]。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。

在分析之前，作如下假设：(1)所有功率开关管均为理想器件；(2)所有电感、电容均为理想元件；(3)输出电容足够大，输出可近似认为是一个电压源V_o，V_o为输出电压。

1.开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，此时的等效电路如图3所示。第三功率开关管S₃导通，电容C与电感L在回路中串联，输出电压V_o可以由第三功率开关管S₃的占空比进行调节。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个调压变换器，工作在调压模态。

2.开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，此时的等效电路图如图4所示。在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断。电感电流i_L给第三寄生电容C_S3充电，同时给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电，因此第三功率开关管S₃是零电压关断。

3.开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，此时的等效电路图如图5所示。在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管D_S1、第二寄生二极管D_S2，此时开通第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂为零电压开通。电容C与负载电路串联后再与直流电压源V_in并联、电感L也并联在直流电压源V_in两端。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，具有良好的动态特性。

4.开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，此时的等效电路图如图6所示。在t₃时刻，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂关断，电感电流i_L给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2充电，同时给第三寄生电容C_S3放电，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂零电压关断。t₄时刻到下一开关周期之前的等效电路如图7所示，第三寄生电容C_S3放电结束，此时开通第三功率开关管S₃为零电压开通。

根据电感的伏秒平衡，可以得到该变换器的输入输出电压满足关系式(1)：

$V_o=\frac{1}{D}{V}_{\mathrm{in}}---\left(1\right)$

其中，D为第三功率开关管S₃的占空比。

具体实施例二：

如图8所示的软开关非隔离型开关电容器：直流电压源V_in、第一功率开关管S₁、电容C、第三功率开关管S₃串联连接，第二功率开关管S₂、输出滤波电容C_o串联连接的支路并联在第三功率开关管S₃两端，电感L并联在由电容C、第二功率开关管S₂组成的串联支路的两端，负载电阻R_L并联在输出滤波电容C_o两端。

由图9可知，该软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态，分别在[t₀，t₁]、[t₁，t₂]、[t₂，t₃]、[t₃，t₄]。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。

在分析之前，作如下假设：(1)所有功率开关管均为理想器件；(2)所有电感、电容均为理想元件；(3)输出电容足够大，输出可近似认为是一个电压源V_o，V_o为输出电压。

1.开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，此时的等效电路图如图10所示。第三功率开关管S₃导通，电容C、电感L与负载电路在回路中串联连接，输出电压可以由第三功率开关管S₃的占空比进行调节。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个调压变换器，工作在调压模态。

2.开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，此时的等效电路图如图11所示。在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断。电感电流i_L给第三寄生电容C_S3充电，同时给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电，第三功率开关管S₃零电压关断。

3.开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，此时的等效电路图如图12所示。在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管D_S1、第二寄生二极管D_S2，此时开通第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂为零电压开通。电容C与负载电路串联后再与直流电压源V_in并联，电感L并联在电容两端。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，具有良好的动态特性。

4.开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，此时的等效电路图如图13所示。在t₃时刻，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂关断，电感电流i_L给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2充电，同时给第三寄生电容C_S3放电，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂零电压关断。t₄时刻到下一开关周期之前的等效电路如图14所示，第三寄生电容C_S3放电结束，此时开通第三功率开关管S₃可以实现零电压开通。

根据电感的伏秒平衡，可以得到该变换器的输入输出电压满足关系式(2)：

$V_o=\frac{1}{1+D}{V}_{\mathrm{in}}---\left(2\right)$

其中，D为第三功率开关管S₃的占空比。

具体实施例三：

如图15所示的软开关非隔离型开关电容器：直流电压源V_in、第一功率开关管S₁、第三功率开关管S₃串联连接，电容C、电感L串联连接的支路并联在第三功率开关管S₃两端，第二功率开关管S₂、输出滤波电容C_o串联连接的支路并联在电感L两端，负载电阻R_L并联在输出滤波电容C_o两端。

由图16可知，该软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态，分别在[t₀，t₁]、[t₁，t₂]、[t₂，t₃]、[t₃，t₄]。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。

在分析之前，作如下假设：(1)所有功率开关管均为理想器件；(2)所有电感、电容均为理想元件；(3)输出电容足够大，输出可近似认为是一个电压源V_o，V_o为输出电压。

1.开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，此时的等效电路图如图17所示：第三功率开关管S₃导通，电容C与电感L在回路中串联，输出电压可以由第三功率开关管S₃的占空比进行调节。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个调压变换器，工作在调压模态。

2.开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，此时的等效电路图如图18所示：在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断。电感电流i_L给第三寄生电容C_S3充电，同时给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电，第三功率开关管S₃零电压关断。

3.开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，此时的等效电路图如图19所示：在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管D_S1、第二寄生二极管D_S2，此时开通第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂可以实现零电压开通。电容C与电感L串联后并联在直流电压源V_in两端，负载电路与电感L并联。此时软开关非隔离型电容调节器可以看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，具有良好的动态特性。

4.开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，此时的等效电路图如图20所示：在t₃时刻，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂关断，电感电流i_L给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2充电，同时给第三寄生电容C_S3放电，因此第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂是零电压关断。t₄时刻到下一开关周期之前的等效电路图如图21所示，第三寄生电容C_S3放电结束，此时开通第三功率开关管S₃可以实现其零电压开通。

根据电感的伏秒平衡，可以得到该变换器的输入输出电压满足关系式(3)：

V_o＝DV_in          (3)

其中，D为第三功率开关管S₃的占空比。

具体实施例四：

如图22所示的软开关非隔离型开关电容调节器：直流电压源V_in、第一功率开关管S₁、电容C、电感L串联连接，第二功率开关管S₂、输出滤波电容C_o串联连接的支路并联在电感L两端，第三功率开关管S₃、输出滤波电容C_o串联连接的支路并联在L、C串联支路的两端，负载电阻R_L并联在输出滤波电容C_o两端。

由图23可知，该软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态，分别在[t₀，t₁]、[t₁，t₂]、[t₂，t₃]、[t₃，t₄]。下面对各开关模态的工作情况进行具体分析。

在分析之前，作如下假设：(1)所有功率开关管均为理想器件；(2)所有电感、电容均为理想元件；(3)输出电容足够大，输出可近似认为是一个电压源V_o，V_o为输出电压。

1.开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，此时的等效电路图如图24所示：第三功率开关管S₃导通，电容C、电感L与负载电路在回路中串联，输出电压可以由第三功率开关管S₃的占空比进行调节。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个调压变换器，工作在调压模态。

2.开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，此时的等效电路图如图25所示：在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断。电感电流i_L给第三寄生电容C_S3充电，同时给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电，第三功率开关管S₃是零电压关断。

3.开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，此时的等效电路图如图26所示：在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管D_S1、第二寄生二极管D_S2，此时开通第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂可以实现零电压开通。电容C与电感L串联后并联在直流电压源V_in两端，负载电路与电感L并联。此时软开关非隔离型开关电容调节器可以看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，具有良好的动态特性。

4.开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，此时的等效电路图如图27所示：在t₃时刻，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂关断，电感电流i_L给第一寄生电容C_S1、第二寄生电容C_S2充电，同时给第三寄生电容C_S3放电，第一功率开关管S₁、第二功率开关管S₂是零电压关断。t₄时刻到下一开关周期之前的等效电路图如图28所示，第三寄生电容C_S3放电结束，此时开通第三功率开关管S₃实现零电压开通。

根据电感的伏秒平衡，可以得到该变换器的输入输出电压满足关系式(4)：

$V_o=\frac{D}{1+D}{V}_{\mathrm{in}}---\left(4\right)$

其中，D为第三功率开关管S₃的占空比。

综上所述，本发明所涉及的软开关非隔离型开关电容调节器中的每个变换器均是开关电容变换器与调压变换器的结合，并且输入输出之间没有电气隔离，因此称之为非隔离型开关电容调节器。变换器包含了两个主要的工作模态，分别是开关电容模态和调压模态。开关电容模态使其具备了开关电容变换器动态性能好的优点，能量在该模态中可以迅速传递，同时调压模态使其输出电压可以通过调节开关管的占空比进行调节。而且通过控制开关管的驱动信号可以实现其软开关，从而提高变换器的效率。

Claims (3)

1.一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，其特征在于所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，电容、第三功率开关管串联连接的支路并联在电感两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容与电感在回路中串联，输出电压V_o由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，因此第三功率开关管是零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管为零电压开通，电容与负载电路串联后再与直流电压源并联、电感也并联在直流电压源两端，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管为零电压开通。

2.一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，其特征在于所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电容、第三功率开关管依次串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在第三功率开关管两端，电感并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端：

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容、电感与负载电路在回路中串联连接，输出电压由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，第三功率开关管零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容C_S1、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管为零电压开通，电容与负载电路串联后再与直流电压源并联，电感并联在电容两端，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管实现零电压开通。

3.一种软开关非隔离型开关电容调节器，其输入端与直流电压源连接，输出端与负载电路连接，其特征在于所述软开关非隔离型开关电容调节器包括：第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、电感、电容、输出滤波电容，所述第一功率开关管的漏极、源极之间并接有第一寄生电容、第一寄生二极管，所述第二功率开关管的漏极、源极之间并接有第二寄生电容、第二寄生二极管，所述第三功率开关管的漏极、源极之间并接有第三寄生电容、第三寄生二极管；

其中，所述第一功率开关管、电容、电感串联连接的支路并联在直流电压源两端，第二功率开关管、输出滤波电容串联连接的支路并联在电感两端，第三功率开关管并联在由电容、第二功率开关管组成的串联支路的两端，

软开关非隔离型开关电容调节器在每个开关周期都有4个开关模态：

开关模态1：在[t₀，t₁]时间段内，第三功率开关管导通，电容、电感与负载电路在回路中串联，输出电压由第三功率开关管的占空比进行调节，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个调压变换器，工作在调压模态，

开关模态2：在[t₁，t₂]时间段内，在t₁时刻，第三功率开关管S₃关断，电感电流i_L给第三寄生电容充电，同时给第一寄生电容、第二寄生电容放电，第三功率开关管是零电压关断，

开关模态3：在[t₂，t₃]时间段内，在t₂时刻，第一寄生电容、第二寄生电容放电结束，电感电流i_L流经第一寄生二极管、第二寄生二极管，此时开通第一功率开关管、第二功率开关管实现零电压开通，电容与电感串联后并联在直流电压源两端，负载电路与电感并联，此时软开关非隔离型开关电容调节器看作一个开关电容变换器，工作在开关电容模态，

开关模态4：在[t₃，t₄]时间段内，在t₃时刻，第一功率开关管、第二功率开关管关断，电感电流i_L给第一寄生电容、第二寄生电容充电，同时给第三寄生电容放电，第一功率开关管、第二功率开关管是零电压关断，第三寄生电容放电结束，此时开通第三功率开关管实现零电压开通。