夜雨聆风
1、变换器结构变换过程
四个开关管、单电感混合开关电容变换器使用两个电容Cf、C1，如图1所示。两组开关管Q1、Q3与Q2、Q4交替开通关断，在不同模式工作时，Cf、C1分别充、放电，保持电荷平衡。其中，Cf为飞轮电容（飞跨电容），串联在输入主功率回路，输入电压Vin通过Cf加到输出电感左端，电容相当于电压源，与BUCK变换器对比，电感两端所加电压从Vin–Vo降低为Vin–VCf –Vo，从而实现更低占空比。
图1 混合开关电容变换器
电容与电容之间可以交换能量，电容与电感之间也可以交换能量，因此，可以把中点钳位电容C1换成另外一个电感L2，Q2、Q4导通时，Cf放电，保持电荷平衡，同时，Cf对L2激磁。然而，在Q1、Q3管导通时，输入电压通过Cf、Q3对电感L2继续激磁，L2无法完成磁通复位，如图2、图3、图4所示。因此，为了保持电感L2磁通平衡，必须在Q1、Q3管开通期间，外加其他元件，形成L2去磁回路。
图2 电感L2替代C1
图3 Q2、Q4导通，L2激磁
图4 Q1、Q3导通，L2激磁无法磁通复位
Q2、Q3连接点为SW1，此中点电压为VSW1。Q2、Q4导通时，电感L2上端通过Cf放电激磁，不能改变；因此，在Q1、Q3管开通期间，能够改变的只有电感L2下端。
将电感L2下端连接到输入电源地的一端断开，同时，把Q3管源极断开，如图5所示。L2下端连接到比VSW1电压低的位置，如输出端Vo，不会影响Cf放电对L2激磁，如图6、图7所示。此时，Q3管源极断开，也不影响Q2、Q4管导通时Cf放电对L2激磁以及电路的正常工作。
图5 断开L2下端、Q3源极
图6 断开L2下端、Q3源极
图7 断开L2下端、Q3源极，L2激磁回路
然后，Q3管源极连接到输入电源地，在Q1、Q3管导通时，从输入电源地、Q3、L2到输出端，形成L2去磁续流回路，如图8所示。
图8 L2下端连接到输出端，Q3源极连接到地
电路调整后，形成L2激磁、去磁回路，每个开关周期，能够实现其磁通复位。重新调整图8中电路元件位置，组成基本的串联电容BUCK变换器，如图9所示。其输出端相当于一个基本BUCK变换器和一个串联电容BUCK变换器并联工作，然后通过最上面一个主开关管Q1（控制管）连接到输入电源。
图9 串联电容BUCK变换器
2、串联电容BUCK变换器扩展电路
串联电容BUCK变换器输出端，相当于一个基本BUCK变换器和一个串联电容BUCK变换器并联工作，因此，可以增加多个串联电容BUCK变换器，然后，它们并联工作。例如，将串联电容BUCK变换器Series Capacitor Buck SCB扩展为四个分支（四相），如图10所示。前级开关电容变换器由高端开关管Q1H、Q2H、Q3H、Q4H与飞跨电容Cf1、Cf2、Cf3组成，实现4倍降压，若输入电压Vin=48V，开关电容变换器输出电压为12V，VSW1=VSW2=VSW3=VSW4=12V。后级BUCK变换器由四个低端（下管）开关管Q1L、Q2L、Q3L、Q4L与电感L1、L2、L3、L4组成，实现12V到1V变换，输出电压可调节，稳定在1V。
图10四个分支串联电容BUCK变换器