高电压直流充电2:1切换电容器转换器的实施方案制造技术

一种电力转换器，其包括：电力调节电路，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电压调节电路，用以降低所述输入电力的电压电平；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载；以及电力路径制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。

【技术实现步骤摘要】
高电压直流充电2∶1切换电容器转换器的实施方案
本文中所公开的各种实施例涉及对移动和其它电子装置充电，包括针对设计用于高电压直流电池充电的高效2∶1切换电容器转换器的实施方案选项。描述两种8-FET和9-FET拓扑方法连同适用控制电路。
技术介绍
智能手机、其它移动装置和小型电子装置的快速电池充电在过去几年中变得越来越重要。归因于线缆、连接器的限制以及移动装置中的锂离子(Li离子)电池的充电接受率，传统上充电电流限制在约3安培。最近可实现的充电接受率方面的进展允许一些移动装置电池以高得多的电流进行充电，例如，对于三安培-小时电池，电流在六安培与十安培之间。通过使用大电流旅行适配器来实施对此新电池能力的市场可购响应，所述电流旅行适配器两端具有专用高电流线缆和高电流连接器，从而在电池的充电状态下在变化电压下提供高电流。
技术实现思路
下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可以做出一些简化和省略，其意在突出和介绍各种实施例的一些方面，但不限制本专利技术的范围。在稍后的章节中将详细描述足以让本领域的普通技术人员能获得且使用本专利技术性概念的实施例。各种实施例包括一种电力转换器，所述电力转换器包括：电力调节电路，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电压调节电路，用以降低所述输入电力的电压电平；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载；以及电力路径控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。电压调节电路可包括单个晶体管和驱动器电路。电压调节电路可包括在50％占空比处切换的一对晶体管。电力转换器可包括多个背栅晶体管，以阻挡从输出到输入的泄漏电流。电荷泵电路可包括被交替切换以将电力提供到负载的一对飞跨电容器。电压调节电路可包括一对输入晶体管且电荷泵电路包括一对背栅晶体管、一对中点晶体管和一对接地晶体管。输入晶体管和中点晶体管可被接通以对电荷泵充电且被切断以使电荷泵放电。背栅晶体管和接地晶体管可被接通以使电荷泵放电且被切断以对电荷泵充电。背栅晶体管可被开启以防止电力转换器中从输出到输入的反向电流。电力转换器可包括一对输入驱动器、一对背栅驱动器、一对中点驱动器和一对接地驱动器。电力调节电路可将操作电力提供到输入驱动器、背栅驱动器、中点驱动器和接地驱动器。电力路径控制器可接收电流和电压测量且将逻辑信号提供到输入驱动器、背栅驱动器、中点驱动器和接地驱动器。各种实施例还包括对具有电力转换器的电源适配器充电的方法，所述方法包括：将输入电力提供到电力转换器；使用输入电力来将操作电力提供到电力转换器内的多个驱动器电路；以及控制电压调节电路和电荷泵电路以降低到电源适配器的负载的电压且增大到所述负载的电流。所述方法可包括接通电压调节电路的第一输入晶体管且接通电荷泵电路的第一中点晶体管以在第一半循环中对电荷泵电路的第一飞跨电容器充电。所述方法可包括接通电压调节电路的第二输入晶体管且接通电荷泵电路的第二中点晶体管以在第二半循环中对电荷泵电路的第二飞跨电容器充电。所述方法可包括切断电荷泵电路的第一背栅晶体管且切断电荷泵电路的第一接地晶体管以在第一半循环中使电荷泵电路的第一飞跨电容器放电。方法可包括切断电荷泵电路的第二背栅晶体管且切断电荷泵电路的第二接地晶体管以在第二半循环中使电荷泵电路的第二飞跨电容器放电。所述方法可包括接通一对背栅晶体管以防止电力转换器中从输出到输入的反向电流。附图说明本专利技术的额外目标和特征当结合图式获取时将从以下详细描述和所附权利要求书中更加显而易见。尽管示出且描述若干实施例，但在每个附图中类似的附图标记识别类似的零件，在附图中：图1示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器的8-FET电路拓扑；且图2示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器的9-FET电路拓扑。具体实施方式应理解，图式仅为示意性的且不按比例绘制。还应理解，贯穿图式使用的相同附图标记表示相同或相似的零件。描述和图式示出各种示例性实施例的原理。将了解，本领域的技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确地描述或示出所述布置，但其体现本专利技术的原理且包括于本专利技术的精神和范围内。此外，本文中所引述的所有例子主要明确地意图出于教学目的辅助读者理解本专利技术的原理和由专利技术人所提供用以深化本领域的概念，且所有例子应视为并不限制此类特定引述例子和条件。另外，除非另有指示(例如，“或另外”或“或在替代方案中”)，否则如本文中所使用，术语“或”是指非排他性的或(即，和/或)。此外，本文中所描述的各种实施例未必相互排斥，这是因为一些实施例可与一个或多个其它实施例组合，从而形成新的实施例。如本文所使用，除非另外指明，否则术语“上下文”和“上下文对象”应被理解成同义。例如“第一”、“第二”、“第三”等描述词不意图限制所论述元件的次序，且用于区分一个元件与下一元件，且通常可互换。本文中所描述的实施例促进对Li离子电池的高电流充电，而不复杂化高电流旅行适配器和装置上的非标准线缆和连接器。可使用2∶1切换电容器转换器的实施方案来实现实施例，所述2∶1切换电容器转换器的输入电流是十分高效的转换器中的输入电流的两倍且输入电压是十分高效的转换器中的输入电压的一半。本文中所描述的实施例包括使用2∶1切换电容器转换器的各种实施方案，所述2∶1切换电容器转换器可用于移动装置和其它电子组件的电池充电。图1示出根据本文中所描述的实施例的电力转换器100(“转换器”)的8-FET电路拓扑。转换器100可包括内部电力调节电路110，以从电源接收输入电压VIN且将电力信号提供到转换器100的组件的驱动器电路。转换器100的组件可包括由相应输入驱动器电路120D和125D控制的输入晶体管120和125。输入驱动器电路120D和125D可从内部电力调节电路110接收电力信号VAA。转换器100可包括由相应背栅驱动器电路130D和135D控制的背栅晶体管130和135。背栅驱动器电路130D和135D可从内部电力调节电路110接收电力信号VBB。转换器100还可包括由相应中点驱动器电路140D和145D控制的中点晶体管140和145，且从内部电力调节电路110接收电力信号VBB。转换器100可包括由相应接地驱动器电路150D和155D控制的接地晶体管150和155。接地驱动器电路150D和155D可从内部电力调节电路110接收电力信号VEE。除VIN之外，内部电力调节电路110还可具有次级输出VSCND，其在一些条件下可用于有效地从VSCND而非VIN牵引一定的芯片内部电力。各种驱动器电路的功能性由电力路径控制器感测和逻辑块170(“电力路径控制器170”)控制。晶体管120和125可具有足够高的电压额定值且具有足够大小以经受转换器100将遇到的最大输入电压。输入电压VIN可在至多约20V的电池电压的两倍的范围内。待充电电池可额定在5V且从3.5V操作到5V。其它六个晶体管130、135、140、145、150和155可能较小且可使用约最大输出电压的电压额定值，对于Li离子电池供电应用，通常约5V。输出电压VOUT的调节通过控制对应于两个输入晶体管120和125的相应输入驱动器电路120D和125D的电压来实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换器，其特征在于，包括：电力调节电路，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电压调节电路，用以降低所述输入电力的电压电平；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载；以及电力路径控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。

【技术特征摘要】
2017.05.19 US 15/600,2441.一种电力转换器，其特征在于，包括：电力调节电路，用以接收输入电力且设定所述电力转换器的工作电压；电流感测电路，用以确定所述电力转换器的输入电流；电压调节电路，用以降低所述输入电力的电压电平；电荷泵电路，用以存储由电压调节电路递送的电荷且将大于所述输入电流的电流输出到负载；以及电力路径控制器，用以在所述电力转换器内控制切换且提供反馈。2.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电压调节电路包括单个晶体管和驱动器电路。3.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电压调节电路包括以百分之五十占空比切换的一对晶体管。4.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，包括多个背栅晶体管，以阻挡从输出到输入的泄漏电流。5.根据权利要求1所述的电力转换器，其特征在于，所述电荷泵电路包括被交替切...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·克里斯蒂亚安斯，罗伯特·克兰II·科斯比，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL