Buck变换器因其拓扑结构简单、易于控制而被广泛应用于非隔离降压场合中。近年来，微控制器、通信系统、数据中心、分布式储能等对高转换比降压变换器的需求迅速增加。然而，对于传统Buck变换器，在高转换比应用中占空比会变得非常窄。这导致变换器的导通损耗和开关损耗高、效率低。同时变换器的输出电流纹波变大，稳定性也会变差。

为了解决上述问题，国内外学者提出了许多提高变换器电压转换比的方法。其中使用两级变换器实现高电压转换比是最简单直接的方法，但是由于电路采用了两级结构，电路中的元件数量会增多，电路成本也会比单级变换器高，同时由于需要两级功率传输，变换器的整体效率会降低。

为了提高SC Buck变换器的电压转换比，消除启动电压应力问题，哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院的刘桂花、王博鑫等学者，在传统两相串联电容降压变换器的基础上，增加两个电容和一个开关，提出一种改进型高转换比的两相串联电容变换器。

图1 实验样机照片

该变换器的电压转换比是SC Buck变换器的1.5倍，是传统Buck变换器的3倍。变换器采用两相交错输出结构，输出电流纹波较低。与SC Buck变换器相比，当输入滤波电容的电压纹波相同时，所需的输入滤波电容更小。此外该变换器在稳态工作和启动时电压应力低，具有自动相电流平衡能力，可以反向工作并且在反向工作时具有两相电压自动平衡的优点。

图2 所提出变换器损耗分布

图3 所提出变换器效率曲线

研究者在详细分析变换器工作原理和工作性能的基础上，设计了实验样机，实验结果验证了理论分析的正确性和可行性，满载时效率为95.9%。

他们指出，该变换器具有传统两相串联电容降压变换器优点，同时还具有更高的电压转换比和更低的输出电流纹波，可以有效降低输入滤波电容值和变换器启动过程中开关的电压应力。

本工作成果发表在2023年《电工技术学报》增刊1，论文标题为“一种改进型高转换比两相串联电容变换器”。本课题得到国家自然科学基金的支持。