CN110212780A - 一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路 - Google Patents

一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，用于获取压电器件的能量，包括开关电容阵列控制电路和并联同步开关电容阵列电路。本发明提出的用于压电能量获取的电路结构体积大幅缩小，大幅提升了单位体积的功率提取能力，且在整体功率提取效率上不低于传统P‑SSHI电路，因此更适合于用于IoT节点等体积敏感型应用。

Description

一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路
技术领域
本发明属于微电子科学技术领域，具体涉及一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路。
背景技术
近年来，基于IoT(物联网)的无线传感器节点成为热门的研究课题。由于体积和可靠性的限制，传统锂电池供电成为无线传感器节点长期稳定工作的瓶颈，热电发生器、单太阳能电池和压电能量源等在这一方面有着很大的潜能。压电能量源具有较高的功率密度，且受环境限制较小，非常适合用于IoT传感器节点的供电。
然而，受制于压电器件内部寄生电容的影响，压电转换器的输出不能直接用于负载的供电。因此，压电能量获取技术的关键之一是提升压电能量获取接口电路的功率提取能力来提供更多的能量。在传统的压电能量接口电路中，由于压电器件内部存在一个较大的寄生电容CP，所以在压电器件等效电流源IP的过零点处需要对电容CP进行反向充电，这一过程消耗了较多的能量，严重降低了压电器件的功率输出效率。因此，提升压电能量获取接口电路的功率提取能力成为一个急需解决的问题。为此，我们需要重新设计压电能量获取接口电路以提高功率提取能力。用于提升压电能量获取功率提取能力的传统的电路采用并联同步开关电感(P-SSHI)技术，利用电感与电容的LC并联谐振电路在电流过零点处实现寄生电容CP两端电压的翻转，从而提高能量利用效率。但是，并联同步开关电感技术使用的电感大多可以达到mH量级，占用的体积极大，不利于传感器节点等体积敏感型应用的自供电系统微型化和集成化。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，用于获取压电器件的能量，包括开关电容阵列控制电路和并联同步开关电容阵列电路，其中，
所述开关电容阵列控制电路，用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，从而确定电流源的电流过零点时刻，产生控制所述并联同步开关电容阵列电路的开关的控制信号；
所述并联同步开关电容阵列电路，用于在所述开关电容阵列控制电路的控制下，按照预设顺序使所述并联同步开关电容阵列电路的电容正向并联或反向并联于压电器件的第一电容两端，使得所述第一电容两端的电压在过零点时刻实现翻转。
在本发明的一个实施例中，还包括整流器，串联连接于所述并联同步开关电容阵列电路之后，用于对所述并联同步开关电容阵列电路输出的电压进行整流，同时实现整个所述电路的自供电。
在本发明的一个实施例中，还包括储能电容，并联连接于所述整流器，用于储存经所述整流器整流后的电荷。
在本发明的一个实施例中，所述并联同步开关电容阵列电路包括第一开关和k个开关电容阵列组，k为大于零的整数，每个所述开关电容阵列组均包括第二电容、第二开关、第三开关、第四开关和第五开关，j的取值范围为1～k，所述第一开关并联于所述第一电容两端，其中，
对于每一个所述开关电容阵列组而言，所述第二开关的第一端连接于所述第一电容的第一端，所述第二开关的第二端连接于所述第二电容的第一端，所述第三开关的第一端连接于所述第一电容的第二端，所述第三开关的第二端连接于所述第二电容的第二端，所述第四开关的第一端连接于所述第一电容的第一端，所述第四开关的第二端连接于所述第二电容的第二端，所述第五开关的第一端连接于所述第一电容的第二端，所述第五开关的第二端连接于所述第二电容的第一端。
在本发明的一个实施例中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关和所述第五开关均为CMOS模拟开关。
在本发明的一个实施例中，每一组第二开关和第三开关记为一个第一组合开关，将每一组第四开关和第五开关记为一个第二组合开关，则所述开关电容阵列控制电路，具体用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，确定电流源过零点时刻，当处于过零点时刻时，按照从所述第一组合开关至所述第一组合开关、接着从所述第一组合开关到所述第一开关、再从所述第二组合开关至所述第二组合开关依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容两端的电压翻转，或者按照从所述第二组合开关至所述第二组合开关、接着从所述第二组合开关到所述第一开关、再从所述第一组合开关至所述第一组合开关依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容两端的电压翻转。
本发明的有益效果：
本发明提出的用于压电能力获取的电路结构体积大幅缩小，大幅提升了单位体积的功率提取能力，且在整体功率提取效率上不低于传统P-SSHI电路，因此更适合于用于IoT节点等体积敏感型应用。
以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路的示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路的示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种电压VPN的翻转过程及其对应的脉冲信号产生顺序图；
图5是本发明实施例提供的再一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路的示意图，本实施例提供一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，用于获取压电器件的能量，该电路包括开关电容阵列控制电路和并联同步开关电容阵列电路(简称P-SSHC)，并联同步开关电容阵列电路并联于压电器件的第一电容Cp两端，其中，
所述开关电容阵列控制电路，用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，从而确定电流源IP的电流过零点时刻，产生控制所述并联同步开关电容阵列电路的开关的控制信号；
所述并联同步开关电容阵列电路，用于在所述开关电容阵列控制电路的控制下，按照预设顺序使所述并联同步开关电容阵列电路的电容正向并联或反向并联于压电器件的第一电容Cp两端，使得所述第一电容Cp两端的电压在过零点时刻实现翻转。
具体地，开关电容阵列控制电路检测并联同步开关电容阵列电路两端的电压，从而确定电流源IP的电流过零点时刻，产生并联同步开关电容阵列电路中各开关的开关控制信号，并联同步开关电容阵列电路中的电容C1、C2、…Cj…、Ck在开关电容控制电路的控制下预设顺序并联或反向并联在第一电容Cp两端，使得第一电容Cp两端的电压翻转，其中，k为大于零的整数，j的取值范围为1～k。通过开关电容阵列控制电路检测并联同步开关电容阵列电路两端的电压，确定压电器件的电流过零点时刻，在每一个过零点时刻，使得第一电容Cp两端的电压翻转。
本实施例针对压电能量获取接口电路，提出了一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，将传统压电能量获取接口电路中的P-SSHI电路结构改进为并联同步开关电容阵列电路构成的P-SSHC电路结构。相较于传统P-SSHI电路，本实施例提出的电路结构体积大幅缩小，大幅提升了单位体积的功率提取能力，且在整体功率提取效率上不低于传统P-SSHI电路，因此更适合于用于IoT节点等体积敏感型应用。
在一个实施例中，本实施例的用于压电能量获取的并联同步开关电容电路还可以包括整流器，串联连接于所述并联同步开关电容阵列电路之后，用于对所述并联同步开关电容阵列电路输出的电压进行整流，同时实现整个所述电路的自供电。
在一个实施例中，本实施例的用于压电能量获取的并联同步开关电容电路还可以包括储能电容Cs，并联连接于所述整流器，用于储存经所述整流器整流后的电荷。
进一步地，请参见图2，并联同步开关电容阵列电路包括第一开关Q0和k个开关电容阵列组，每个所述开关电容阵列组均包括第二电容Cj、第二开关Qjn1、第三开关Qjn2、第四开关Qjp1和第五开关Qjp2，所述第一开关Q0并联于所述第一电容Cp两端，其中，
对于每一个所述开关电容阵列组而言，所述第二开关Qjn1的第一端连接于所述第一电容Cp的第一端，所述第二开关Qjn1的第二端连接于所述第二电容Cj的第一端，所述第三开关Qjn2的第一端连接于所述第一电容Cp的第二端，所述第三开关Qjn2的第二端连接于所述第二电容Cj的第二端，所述第四开关Qjp1的第一端连接于所述第一电容Cp的第一端，所述第四开关Qjp1的第二端连接于所述第二电容Cj的第二端，所述第五开关Qjp2的第一端连接于所述第一电容Cp的第二端，所述第五开关Qjp2的第二端连接于所述第二电容Cj的第一端。
本领域技术人员可以根据实际使用需求对k设置不同的数值，例如，k可以为1，也可以为2、3或4，还可以为其它数值，本实施例不对k的具体数值做具体限定，其可以根据实际需求灵活控制。
进一步地，所有第一开关Q0、所有第二开关Qjn1、所有第三开关Qjn2、所有第四开关Qjp1和所有第五开关Qjp2可以均为CMOS模拟开关，也可以为能够实现本实施例目的其它开关。
其中，每一组第二开关Qjn1和第三开关Qjn2由一个控制信号控制其同时断开或闭合，并将每一组第二开关Qjn1和第三开关Qjn2记为一个第一组合开关Qjnx，共包括第一组合开关Q1nx～第一组合开关Qknx；每一组第四开关Qjp1和第五开关Qjp2由一个控制信号控制其同时断开或闭合，并将每一组第四开关Qjp1和第五开关Qjp2记为一个第二组合开关Qjpx，共包括第二组合开关Q1px～第二组合开关Qkpx。
进一步地，具体用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，确定电流源IP过零点时刻，当处于过零点时刻时，按照从所述第一组合开关Q1nx至所述第一组合开关Qknx、接着从所述第一组合开关Qknx到所述第一开关Q0、再从所述第二组合开关Qkpx至所述第二组合开关Q1px依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容Cp两端的电压翻转，或者按照从所述第二组合开关Q1px至所述第二组合开关Qkpx、接着从所述第二组合开关Qkpx到所述第一开关Q0、再从所述第一组合开关Qknx至所述第一组合开关Q1nx依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容Cp两端的电压翻转。
在确定过零点时刻时，脉冲信号控制开关电容阵列组依次按照从第1个第一组合开关Q1nx至第k个第一组合开关Qknx依次完成闭合并断开的动作，之后第一开关Q0完成闭合并断开的动作，之后再按照从第k个第二组合开关Qkpx至第1个第一组合开关Q1px完成闭合并断开的动作，使得第一电容Cp两端的电压发生一次翻转，接着在另一个过零点时刻时，脉冲信号控制开关电容阵列组依次按照从第1个第二组合开关Q1px至第k个第一组合开关Qkpx完成闭合并断开的动作，之后第一开关Q0完成闭合并断开的动作，之后再按照第k个第一组合开关Qknx至第1个第一组合开关Q1nx依次完成闭合并断开的动作，使得第一电容Cp两端的电压再一次发生翻转。
进一步地，请参见图2，假设第二电容Cj的第一端为第二电容Cj的下极板，第二电容Cj的第二端为第二电容Cj的上极板，整个电路共需要2k+1个脉冲信号，即Q1p、Q2p、…Qjp…、Qkp、Q1n、Q2n、…Qjn…、Qkn、Q0，其中，脉冲信号Qjp对应控制第四开关Qjp1和第五开关Qjp2的开合，脉冲信号Qjn对应控制第二开关Qjn1和第三开关Qjn2的开合，脉冲信号Q0控制第一开关Q0的开合；将压电器件(PT)等效为一个交流电流源IP和第一电容CP串联的非理想电流源，电流源IP首先将第一电容CP充电到VS+2VD，其中，VD为后级整流器的导通压降，VS为电路的输出电压。当处于第一个过零点时刻时，第一电容Cp两端的电压VPN由正向向负向翻转，2k+1个脉冲信号按照Q1p、Q2p、…Qjp…、Qkp、Q0、Qkn、…Qjn…、Q2n、Q1n的顺序依次产生，则脉冲信号Q1p、Q2p、…Qjp…、Qkp依次控制从第1个第二组合开关Q1px至第k个第一组合开关Qkpx依次闭合再断开，使得第一电容Cp上的电荷储存到第二电容C1至第二电容Ck上，同时，电压VPN逐步下降；之后脉冲信号Q0控制第一开关Q0处于闭合状态，并使第1个第一组合开关Q1nx至第k个第一组合开关Qknx均处于断开状态，第1个第二组合开关Q1px至第k个第一组合开关Qkpx均处于断开状态，从而清空第一电容Cp上的残余电荷，且电压VPN电压下降为0，之后脉冲信号Q0控制断开第一开关Q0；之后脉冲信号Qkn、…Qjn…、Q2n、Q1n依次控制从第k个第一组合开关Qknx至第1个第一组合开关Q1nx依次闭合再断开，从而使第二电容Ck至第二电容C1对第一电容Cp反向充电，电压VPN逐步上升，随后电流源IP将继续对第一电容Cp充电，直至电压VPN达到-(VS+2VD)，上述过程完成了电压VPN由正向到负向的翻转过程。当处于第二个过零点时刻时，电压VPN由负向向正向翻转，2k+1个脉冲信号按照Q1n、Q2n、…Qjn…、Qkn、Q0、Qkp、…Qjp…、Q2p、Q1p的顺序依次产生，脉冲信号Q1n、Q2n、…Qjn…、Qkn依次控制从第1个第一组合开关Q1nx至第k个第一组合开关Qknx依次闭合再断开，使得第一电容Cp上的电荷储存到第二电容C1至第二电容Ck上，同时，电压VPN逐步下降；之后脉冲信号Q0控制第一开关Q0处于闭合状态，并使第1个第一组合开关Q1nx至第k个第一组合开关Qknx均处于断开状态，第1个第二组合开关Q1px至第k个第一组合开关Qkpx均处于断开状态，从而清空第一电容Cp上的残余电荷，且电压VPN电压下降为0，之后脉冲信号Q0控制断开第一开关Q0；之后脉冲信号Qkp、…Qjp…、Q2p、Q1p依次控制从第k个第二组合开关Qkpx至第1个第一组合开关Q1px依次闭合再断开，从而使第二电容Ck至第二电容C1对第一电容Cp反向充电，电压VPN逐步上升，随后电流源IP将继续对第一电容Cp充电，直至电压VPN达到VS+2VD，上述过程完成了电压VPN由负向到正向的翻转过程。上述两个过程实现了第一电容CP两端的电压翻转，并且电压翻转效率相较于单个开关电容的情况会有较大提升。
本实施例提出的用于压电能力获取的电路结构体积大幅缩小，大幅提升了单位体积的功率提取能力，且在整体功率提取效率上不低于传统P-SSHI电路，因此更适合于用于IoT节点等体积敏感型应用。
为了更好的理解本实施例的技术方案，假设并联同步开关电容阵列电路由4个开关电容阵列组组成，从而，对本技术方案的实现方式和原理做进一步的阐述。
请同时参见图3和图4，图4说明了电压VPN的翻转过程以及对应的脉冲信号产生顺序，整个并联同步开关电容阵列电路共需要9个脉冲信号，即Q1p、Q2p、Q3p、Q4p、Q1n、Q2n、Q3n、Q4n、Q0。当电压VPN由正向向负向翻转时，9个脉冲信号Q1p、Q2p、Q3p、Q4p、Q0、Q1n、Q2n、Q3n、Q4n按顺序依次产生。其中，Q1p、Q2p、Q3p、Q4p将对应的开关依次闭合从而把第一电容Cp上的电荷储存到第二电容C1至第二电容C4上，从图4中可以看出由于第一电容CP上的电荷被转移，电压VPN逐步下降；随后脉冲信号Q0闭合对应的开关从而清空Cp上的残余电荷，电压VPN下降为0；之后Q4n、Q3n、Q2n、Q1n则闭合对应的开关从而使第二电容C4至第二电容C1对第一电容Cp反向充电，电压VPN逐步上升，随后电流源IP将继续对第一电容CP充电直至电压VPN达到VS+2VD，上述过程完成了电压VPN由正向到负向的翻转过程。当电压VPN由负向向正向翻转时，9个脉冲信号Q1n、Q2n、Q3n、Q4n、Q0、Q4p、Q3p、Q2p、Q1p按顺序依次产生，电荷转移的过程与上述翻转过程类似。上述两个过程实现了寄生第一电容CP两端的电压翻转，并且电压翻转效率相较于单个开关电容的情况会有较大提升。
实施例二
本实施例在实施例一的基础上，对本技术方案的实现方式和原理做进一步的阐述。
本发明将传统压电能量获取接口电路中的P-SSHI电路结构改进为并联开关电容构成的P-SSHC电路结构。下面将结合图5简述本发明的工作原理并进行理论推导。
为了简化推导，本实施例假设并联同步开关电容阵列电路只有一个第二电容C1。压电器件等效为一个交流电流源IP和电容CP串联的非理想电流源。对于只有一个第二电容C1的并联同步开关电容阵列电路，假定第二电容C1上的初始电压为0，后级整流器的导通压降为VD。电流源IP首先将第一电容CP充电到VS+2VD。在电流源Ip的第一个过零点时刻，电压VPN由正向向负向翻转。此时第一个脉冲信号Q1p到来，脉冲信号Q1p对应的第四开关Q1p1和第五开关Q1p2闭合，则第二电容C1和第一Cp分享电荷，而总电荷量保持不变，则在第一个脉冲信号Q1p结束后，电压VPN变为：
式中，V(C1)为第二电容C1两端的电压。当脉冲信号Q1p结束时刻，第二个脉冲信号Q0到来，在脉冲信号Q0持续期间内，由于脉冲信号Q1p对应的第四开关Q1p1和第五开关Q1p2已经断开，因此第二电容C1上存储的电荷保持不变，电压V(C1)保持不变；而脉冲信号Q0对应的第一开关Q0闭合，第一电容CP上的残余电荷被清空，在脉冲信号Q1p结束后，电压VPN降为0。在脉冲信号Q0结束时刻，第三个脉冲信号Q1n到来，这时脉冲信号Q1n对应的第二开关Q1n1、第三开关Q1n2闭合，此时第二电容C1反向并联在第一电容Cp两端，与第一电容Cp分享电荷。在第三个脉冲信号Q1n结束后，电容CP两端的电压VPN和电容C1两端的电压V(C1)为：
式中，x是第二电容C1和第一电容CP的比值。从上式中可以看出在第三个脉冲信号Q1n结束时刻，电压VPN是一个负值。不难得出当x＝1，即C1＝CP时，电压VPN有最小值，这个最小值为：
得出式(3)的条件是假设第二电容C1的初始电压为零。然而在电流源Ip的第二个过零点时刻，电压VPN发生第二次翻转，此时的翻转方向为由负向向正向翻转，第二电容C1两端的初始电压不为0。在接下来的计算中令C1＝CP，则第二电容C1的初始电压为-(1/4)(VS+2VD)。电压VPN发生第二次翻转的脉冲信号到来顺序为：Q1n→Q0→Q1p；在脉冲信号Q1n到来前，电压VPN和电压V(C1)分别为：
在脉冲信号Q1n结束时刻，电压VPN和电压V(C1)分别为：
在脉冲信号Q0结束时刻，电压VPN和电压V(C1)分别为：
VPN＝0，
在脉冲信号Q1p结束时刻，电压VPN和电压V(C1)分别为：
通过上式(7)可以看出，第二电容C1会在电压VPN第二次翻转后积累更多的电荷。最终，电压VPN在第n次翻转后VPN和V(C1)的值为：
由此可以得到当n趋向于无穷时，VPN和V(C1)在每次翻转第三个脉冲结束时的稳定值为(1/3)(VS+2VD)。
由上文的推导可得，本发明利用开关电容替代电感实现了压电器件内部寄生电容CP两端电压的翻转，一个第二电容C1时的电压翻转效率为：
式中，VP表示P-SSHC翻转以前两端的电压，Vf表示P-SSHC翻转以后两端的电压。在不考虑电荷损失等情况的条件下，如果增加并联开关电容的数量，则翻转效率可以进一步提升。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于压电能量获取的并联同步开关电容电路，用于获取压电器件的能量，其特征在于，包括开关电容阵列控制电路和并联同步开关电容阵列电路，其中，
所述开关电容阵列控制电路，用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，从而确定电流源(IP)的电流过零点时刻，产生控制所述并联同步开关电容阵列电路的开关的控制信号；
所述并联同步开关电容阵列电路，用于在所述开关电容阵列控制电路的控制下，按照预设顺序使所述并联同步开关电容阵列电路的电容正向并联或反向并联于压电器件的第一电容(Cp)两端，使得所述第一电容(Cp)两端的电压在过零点时刻实现翻转。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括整流器，串联连接于所述并联同步开关电容阵列电路之后，用于对所述并联同步开关电容阵列电路输出的电压进行整流，同时实现整个所述电路的自供电。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，还包括储能电容(Cs)，并联连接于所述整流器，用于储存经所述整流器整流后的电荷。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述并联同步开关电容阵列电路包括第一开关(Q0)和k个开关电容阵列组，k为大于零的整数，每一个所述开关电容阵列组均包括第二电容(Cj)、第二开关(Qjn1)、第三开关(Qjn2)、第四开关(Qjp1)和第五开关(Qjp2)，j的取值范围为1～k，所述第一开关(Q0)并联于所述第一电容(Cp)两端，其中，
对于每一个所述开关电容阵列组而言，所述第二开关(Qjn1)的第一端连接于所述第一电容(Cp)的第一端，所述第二开关(Qjn1)的第二端连接于所述第二电容(Cj)的第一端，所述第三开关(Qjn2)的第一端连接于所述第一电容(Cp)的第二端，所述第三开关(Qjn2)的第二端连接于所述第二电容(Cj)的第二端，所述第四开关(Qjp1)的第一端连接于所述第一电容(Cp)的第一端，所述第四开关(Qjp1)的第二端连接于所述第二电容(Cj)的第二端，所述第五开关(Qjp2)的第一端连接于所述第一电容(Cp)的第二端，所述第五开关(Qjp2)的第二端连接于所述第二电容(Cj)的第一端。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述第一开关(Q0)、所述第二开关(Qjn1)、所述第三开关(Qjn2)、所述第四开关(Qjp1)和所述第五开关(Qjp2)均为CMOS模拟开关。
6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，每一组第二开关(Qjn1)和第三开关(Qjn2)记为一个第一组合开关(Qjnx)，将每一组第四开关(Qjp1)和第五开关(Qjp2)记为一个第二组合开关(Qjpx)，则所述开关电容阵列控制电路，具体用于检测所述开关电容阵列控制电路两端的电压，确定电流源(IP)过零点时刻，当处于过零点时刻时，按照从所述第一组合开关(Q1nx)至所述第一组合开关(Qknx)、接着从所述第一组合开关(Qknx)到所述第一开关(Q0)、再从所述第二组合开关(Qkpx)至所述第二组合开关(Q1px)依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容(Cp)两端的电压翻转，或者按照从所述第二组合开关(Q1px)至所述第二组合开关(Qkpx)、接着从所述第二组合开关(Qkpx)到所述第一开关(Q0)、再从所述第一组合开关(Qknx)至所述第一组合开关(Q1nx)依次完成闭合并断开的动作，使得所述第一电容(Cp)两端的电压翻转。
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