多电平增压变换器拓扑、控制和软启动系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及多电平增压变换器拓扑、控制和软启动系统及方法。多电平增压变换器电路包括电感器，该电感器包括与输入电压源连通的一个端子。N个晶体管对串联连接，其中N是大于1的整数。N个晶体管对中的第一晶体管对中的第一晶体管和第二晶体管在一节点处连接在一起。该节点与电感器的另一端子连通。N个晶体管对中的第二晶体管对中的第三晶体管和第四晶体管分别连接到第一晶体管和第二晶体管。（N-1）个电容器具有分别连接在N个晶体管对之间的端子。输出电容器具有与N个晶体管对中的至少一个晶体管连通的端子。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2013年3月15日递交的美国临时申请N0.61/787557的权益。通过引用将上面提及的申请的全文并入本文当中。
本公开涉及增压变换器，并且更具体地，涉及多电平增压变换器和用于多电平增压变换器的软启动模块。
技术介绍
这里提供的背景说明是出于总体上介绍所公开内容的来龙去脉的目的。在本背景部分中描述的范围内所提及的当前列名的专利技术人的工作以及在申请时没有资格作为现有技术的本说明书中的方案，既非明确地也非暗示地被承认作为对抗本公开内容的现有技术。 诸如手机和智能手机等手持消费电子设备典型地需要高效DC-DC电源。某些消费电子设备需要比一般由电池提供的输入电压高的输出电压。大电压增压比典型地需要专用高压晶体管器件和大磁性部件，诸如决定电源的总体积、效率和成本的电感器。 现在参考图1A和图1B，示出了根据现有技术的增压变换器10。增压变换器10包括连接到电感器L的一端的电压源VIN。第一和第二晶体管Qsk和Qms均包括控制端子和第一和第二端子。晶体管Qsk的第二端子连接到节点LX。节点LX还连接到电感器L的另一端以及连接到晶体管Q本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多电平增压变换器，包括：电感器，其包括与输入电压源连通的一个端子；串联连接的N个晶体管对，其中N是大于1的整数，其中所述N个晶体管对中的第一晶体管对中的第一晶体管和第二晶体管在一节点处连接在一起，并且其中所述节点与所述电感器的另一端子连通，并且其中所述N个晶体管对中的第二晶体管对中的第三晶体管和第四晶体管分别连接到所述第一晶体管和所述第二晶体管；端子分别连接在所述N个晶体管对之间的（N‑1）个电容器；以及输出电容器，其具有与所述N个晶体管对中的至少一个晶体管连通的端子。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 61/787,557;2014.03.14 US 14/212,0621.一种多电平增压变换器，包括: 电感器，其包括与输入电压源连通的一个端子； 串联连接的N个晶体管对，其中N是大于I的整数， 其中所述N个晶体管对中的第一晶体管对中的第一晶体管和第二晶体管在一节点处连接在一起，并且其中所述节点与所述电感器的另一端子连通，并且 其中所述N个晶体管对中的第二晶体管对中的第三晶体管和第四晶体管分别连接到所述第一晶体管和所述第二晶体管； 端子分别连接在所述N个晶体管对之间的(N-1)个电容器；以及 输出电容器，其具有与所述N个晶体管对中的至少一个晶体管连通的端子。2.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括被配置为对所述N个晶体管对的状态进行控制的控制模块。3.如权利要求2所述的多电平增压变换器，其中所述控制模块被配置为在变换器操作之前将所述(N-1)个电容器充电到预定电平。4.如权利要求2所述的多电平增压变换器，其中所述控制模块部分地基于占空比D和周期T来控制所述N个晶体管对的状态。5.如权利要求2所述的多电平增压变换器，还包括电流传感器，所述电流传感器与所述控制模块连通并被配置为对所述电感器所供应的电流进行感测。6.如权利要求5所述的多电平增压变换器，其中所述控制模炔基于占空比、周期和所述电感器所供应的电流而在所述N个晶体管对的切换模式之间转换。7.如权利要求2所述的多电平增压变换器，其中所述控制模炔基于以下情况中的至少一种而在所述N个晶体管对的切换模式之间转换:1)电感器电流超过电流极限；ii)电感器电流等于零。8.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括软启动模块，其被配置为在变换器操作之前以计量比例的方式对所述(N-1)个电容器进行充电。9.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括软启动模块，其被配置为将所述(N-1)个电容器充电到与输出电压成比例的电压。10.如权利要求9所述的多电平增压变换器，其中所述比例从关于所述(N-1)个电容器中的内侧电容器的最低比例单调增加到关于所述(N-1)个电容器中的外侧电容器的最高比例。11.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括软启动模块，其被配置为依次执行: 将所述(N-1)个电容器中的第一个电容器充电到输出电压的1/N; 将所述(N-1)个电容器中的第二个电容器充电到所述输出电压的2/N;以及 将所述(N-1)个电容器中的第(N-1)个电容器充电到所述输出电压的(N-1)/N。12.如权利要求11所述的多电平增压变换器，其中所述软启动模块被配置为在将所述(N-1)个电容器充电到预定值之前初始将所述(N-1)个电容器充电到所述输入电压。13.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括软启动模块，其被配置为在变换器操作之前依次将所述(N-1)个电容器分别充电到输出电压的(N-1)个分数比例。14.如权利要求1所述的多电平增压变换器，还包括软启动模块，所述软启动模块包括: 驱动器模块，其被配置为在所述N个晶体管对准备切换时生成第一信号； 第一充电电路，其被配置为将所述(N-1)个电容器充电到所述输入电压并生成第二信号；以及 第二充电电路，其被配置为响应于所生成的第一信号和第二信号而依次将所述(N-1)个电容器分别充电到输出电压的(N-1)个分数比例。15.如权利要求14所述的多电平增压变换器，其中所述第二充电电路将所述(N-1)个电容器中的第(N-1)个电容器充电到输出电压的(N-1) /N。16.—种系统,包括: P个如权利要求1所述的多电平增压变换器，其中P是大于I的整数；以及 控制模块，被配置为对P个所述多电平增压变换器的状态进行控制。17.—种系统,包括: P个如权利要求1所述的多电平增压变换器，其中P是大于I的整数； 其中P个所述多电平增压变换器中的每一个多电平增压变换器的至少一个电感器节点与用于P个所述多电平增压变换器中的每一个多电平增压变换器的输出电容器节点连通；以及 控制模...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·M·扎克，M·A·贝尔奇，B·A·三和，D·哈林顿，J·金，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US