直流-直流转换器制造技术

公开了一种直流‑直流转换器，本发明专利技术实施例的技术方案通过将开关电容变换器和开关变换器级联，利用开关电容变换器包括多个开关组的特点，配置开关变换器复用开关电容变换器的至少一个开关组。这样可以有效减小电路器件数量，提高器件利用率。同时，对开关组器件的复用并不会对开关电容变换器的工作构成负面影响。基于本发明专利技术实施例的直流‑直流转换器仍然可以具有可调的平滑输出，并具有可调的增益。

【技术实现步骤摘要】
直流-直流转换器
本专利技术涉及电力电子技术，具体涉及一种直流-直流转换器。
技术介绍
开关电容变换器通过开关控制电容的充电和放电，实现电压或电流变换。但是，开关电容变换器只能实现输入输出电压固定变比的变换，同时由于输入电源等器件上不期望的电流脉动较大，得到的输出电压也存在脉动。现有技术中，为了改变输入输出电压的比值变换，同时为了平滑输出电压，在开关电容变换器的前级或者后级串联传统的开关变换器，如图1所示，输入级为开关电容变换器1，输出级则为采用降压型拓扑的开关变换器2。但是这样会导致电路规模较大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供一种直流-直流转换器，以减小电路规模提高器件利用率。本专利技术实施例提供了一种直流-直流转换器，包括：开关电容变换器，包括至少一个开关组和至少一个电容，每个所述开关组包括两个串联连接的开关，至少部分所述电容与对应的开关组并联；以及一个开关变换器，包括第一磁性元件，所述开关变换器复用至少一个所述开关组，所述第一磁性元件耦接至被复用的至少一个所述开关组的中间节点，所述中间节点为开关组的两个开关的公共连接点。优选地，所述开关电容变换器被配置为输入级，所述开关变换器被配置为输出级；或者，所述开关变换器被配置为输入级，所述开关电容变换器被配置为输出级。优选地，所述开关变换器被配置为能够进行双向功率变换的变换器，以使得所述直流-直流转换器能够进行双向直流-直流转换。优选地，所述直流-直流转换器还包括：控制电路，被配置为以PWM方式、PFM方式或PWM/PFM混合方式控制被复用的至少一个所述开关组以调节输出电压。优选地，所述开关电容变换器为隔离型开关电容变换器或非隔离型开关电容变换器；所述开关变换器为升压型变换器、降压型变换器或升降压型变换器。优选地，所述至少一个开关组包括N个开关组；所述至少一个电容包括N-1个第一电容和N-1个第二电容，N大于等于2；其中，所述N个开关组顺序串联在第一端口的两端之间，所述N-1个第一电容分别与第2至第N个开关组并联，第i个第二电容连接在第i个开关组的中间节点和第i+1个开关组的中间节点之间；所述第一磁性元件耦接在任意一个开关组的中间节点和第二端口的一端之间。优选地，所述至少一个开关组包括N个第一开关组和一个第二开关组；所述至少一个电容包括N个第一电容、一个第二电容和N个第三电容，N大于等于2；其中，所述N个第一开关组顺序串联在第一端口的两端之间，所述N个第一电容分别与对应的所述N个第一开关组并联，所述N个第三电容一端与所述第二开关组的中间节点连接，另一端分别连接到对应的所述N个第一开关组的中间节点，所述第二电容与所述第二开关组并联；所述第一磁性元件耦接在所述第二开关组的中间节点和第二端口的一端之间。优选地，所述至少一个电容还包括至少一个隔离电容，连接在第二端口的任一端与所述N个第一电容连接的任意一端之间。优选地，所述至少一个开关组包括N个第一开关组、一个第二开关组以及一个第三开关组；所述至少一个电容包括N个第一电容、一个第二电容和N个第三电容，N大于等于2；其中，所述N个第一开关组顺序串联在第一端口的两端之间，所述N个第一电容分别与对应的所述N个第一开关组并联，所述N个第三电容一端与所述第三开关组的中间节点连接，另一端分别连接到对应的所述N个第一开关组的中间节点，所述第二开关组与所述第三开关组并联，所述第二电容与所述第二开关组并联；所述第一磁性元件一端耦接所述第二开关组的中间节点或所述第三开关组的中间节点，另一端耦接第二端口的一端。优选地，所述至少一个电容还包括至少一个隔离电容，连接在第二开关组的中间节点和所述N个第一电容连接的任意一端之间。优选地，所述第一端口为输入端口，第二端口为输出端口；或者所述第一端口为输出端口，所述第二端口为输入端口。本专利技术实施例的技术方案通过将开关电容变换器和开关变换器级联，利用开关电容变换器包括多个开关组的特点，配置开关变换器复用开关电容变换器的至少一个开关组，可以有效减小电路器件数量，提高器件利用率。同时，对开关组器件的复用并不会对开关电容变换器的工作构成负面影响，基于本专利技术实施例的直流-直流转换器仍然可以具有可调的平滑输出，并具有可调的增益。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是一个现有技术的直流-直流转换器的电路图；图2是本专利技术第一实施例的直流-直流转换器的电路图；图3是本专利技术第一实施例进行PWM控制的开关控制信号的波形图；图4是本专利技术第一实施例另一种进行PWM控制的开关控制信号的波形图；图5是本专利技术第一实施例进行PFM控制的开关控制信号的波形图；图6是本专利技术第一实施例的变形的直流-直流转换器的电路图；图7是本专利技术第二实施例的直流-直流转换器的电路图；图8是本专利技术第三实施例的直流-直流转换器的电路图；图9是本专利技术第三实施例的变形的直流-直流转换器的电路图。具体实施方式以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本专利技术。为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。图2是本专利技术第一实施例的直流-直流转换器的电路图。如图2所示，本实施例的直流-直流转换器包括非隔离型的开关电容变换器1’和开关变换器2’。其中，开关变换2’复用开关电容变换1’中的开关组。开关电容变换器1’包括两个开关组，分别为相互串联的开关Q1和Q2组成的开关组以及相互串联的开关Q3和Q4组成的开关组。每个开关组中，两个开关相互串联。两个开关的公共连接端定义为开关组的中间节点mi，i＝1,2。在本实施例中，开关Q1-Q4采用金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)。但是，其它类型的电控开关器件，例如，双极性晶体管(BJT)以及绝缘栅型晶体管(IGBT)也均可以作为本实施例的开关。开关电容变换器1’还包括电容C1和C2。电容C1与开关Q1和Q2组成的开关组并联。电容C2则一端与中间节点m1连接，一端与中间节点m2连接。开关变换器2’包括作为磁性元件的电感L以及连接在电感一端的电容C3。电感L的另一端连接到中间节点m2。这使得开关Q1、Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流‑直流转换器，包括：开关电容变换器，包括至少一个开关组和至少一个电容，每个所述开关组包括两个串联连接的开关，至少部分所述电容与对应的开关组并联；以及一个开关变换器，包括第一磁性元件，所述开关变换器复用至少一个所述开关组，所述第一磁性元件耦接至被复用的至少一个所述开关组的中间节点，所述中间节点为开关组的两个开关的公共连接点。

【技术特征摘要】
1.一种直流-直流转换器，包括：开关电容变换器，包括至少一个开关组和至少一个电容，每个所述开关组包括两个串联连接的开关，至少部分所述电容与对应的开关组并联；以及一个开关变换器，包括第一磁性元件，所述开关变换器复用至少一个所述开关组，所述第一磁性元件耦接至被复用的至少一个所述开关组的中间节点，所述中间节点为开关组的两个开关的公共连接点。2.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述开关电容变换器被配置为输入级，所述开关变换器被配置为输出级；或者，所述开关变换器被配置为输入级，所述开关电容变换器被配置为输出级。3.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述开关变换器被配置为能够进行双向功率变换的变换器，以使得所述直流-直流转换器能够进行双向直流-直流转换。4.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，还包括：控制电路，被配置为以PWM方式、PFM方式或PWM/PFM混合方式控制被复用的至少一个所述开关组以调节输出电压。5.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述开关电容变换器为隔离型开关电容变换器或非隔离型开关电容变换器。6.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述至少一个开关组包括N个开关组；所述至少一个电容包括N-1个第一电容和N-1个第二电容，N大于等于2；其中，所述N个开关组顺序串联在第一端口的两端之间，所述N-1个第一电容分别与第2至第N个开关组并联，第i个第二电容连接在第i个开关组的中间节点和第i+1个开关组的中间节点之间；所述第一磁性元件耦接在任意一个开关组的中间节点和第二端口的一端之间。7.根据权利要求1所述的直流-直流转换器，其特征在于，所述至少一个开关组包括N个第一开关组...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，张望，
申请(专利权)人：矽力杰半导体技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33