高转换比率的混合开关功率转换器制造技术

电压转换器电路包括电荷泵电路、脉冲宽度调制(PWM)滤波器级电路和控制电路。电荷泵电路包括：多个开关晶体管，设置为开关电桥，包括连接到第二桥接部分的第一桥接部分；中点电容器，连接到耦合所述第一桥接部分和所述第二桥接部分的电路节点；和第一飞电容器，耦合到所述第一桥接部分和所述第二桥接部分。PWM滤波器级电路耦合到电荷泵电路和第一输入/输出端子，并包括耦合到第一飞电容器的第一电感器和开关电桥的第二桥接部分。控制电路被配置为控制开关电桥的开关晶体管的激活以在第一输入/输出端子处产生调节的电压。

High conversion ratio hybrid switching power converter

The voltage converter circuit includes charge pump circuit, PWM filter level circuit and control circuit. The charge pump circuit includes: a plurality of switch transistors arranged as a switch bridge, including a first bridging part connected to the second bridging part; a midpoint capacitor connected to a circuit node coupling the first bridging part and the second bridging part; and a first flying capacitor coupled to the first bridging part and the second bridging part. The PWM filter stage circuit is coupled to a charge pump circuit and a first input / output terminal, and includes a first inductor coupled to a first flying capacitor and a second bridge portion of a switch bridge. The control circuit is configured to control the activation of the switch transistor of the switch bridge to generate a regulated voltage at the first input / output terminal.

【技术实现步骤摘要】
高转换比率的混合开关功率转换器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年05月14日提交美国专利商标局、申请号为62/671,391的以及2019年04月01日提交美国专利商标局、申请号为16/372,012的美国专利申请的优先权和权益，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本公开一般涉及开关功率转换器。
技术介绍
开关功率转换器电路为电源设计提供高效的电源解决方案。开关功率转换器包含一个或多个开关元件(例如，一个或多个晶体管)和电抗元件(例如，电容器和电感器)，其与开关元件的周期性开关一起产生调节的电压或电流。直流到直流转换器(DC-DC)将一个DC电压转换成另一个DC电压。传统的脉冲宽度调制(PWM)转换器控制功率开关的占空比，并调节功率电感器电流以调节输出电压。开关电容器转换器通常不具有庞大的功率电感器，因此可以是低轮廓的并且具有高功率密度。然而，开关电容转换器通常不调节输出电压。混合转换器将PWM转换器与开关电容转换器集成在一个单级中，因此可以减小其电感器和整体解决方案的尺寸，同时提供严格的输出电压调节。有些应用需要高转换率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电压转换器电路，包括：/n电荷泵电路，包括：/n多个开关晶体管，设置为开关电桥，包括连接到第一输入/输出端子的第一桥接部分和第二桥接部分；/n中点电容器，连接到耦合所述第一桥接部分和所述第二桥接部分的电路节点；和/n第一飞电容器，耦合到所述第一桥接部分和所述第二桥接部分；/n第一脉冲宽度调制(PWM)滤波器级电路，耦合到所述电荷泵电路和第二输入/输出端子，并包括耦合到所述第一飞电容器的第一电感器和所述开关电桥的第二桥接部分；和/n控制电路，被配置为控制所述开关电桥的开关晶体管的激活，以在所述第一输入/输出端子或所述第二输入/输出端子之一处产生调节的电压，包括将所述第一输入/输出端子和所述中...

【技术特征摘要】
20180514 US 62/671,391;20190401 US 16/372,0121.电压转换器电路，包括：
电荷泵电路，包括：
多个开关晶体管，设置为开关电桥，包括连接到第一输入/输出端子的第一桥接部分和第二桥接部分；
中点电容器，连接到耦合所述第一桥接部分和所述第二桥接部分的电路节点；和
第一飞电容器，耦合到所述第一桥接部分和所述第二桥接部分；
第一脉冲宽度调制(PWM)滤波器级电路，耦合到所述电荷泵电路和第二输入/输出端子，并包括耦合到所述第一飞电容器的第一电感器和所述开关电桥的第二桥接部分；和
控制电路，被配置为控制所述开关电桥的开关晶体管的激活，以在所述第一输入/输出端子或所述第二输入/输出端子之一处产生调节的电压，包括将所述第一输入/输出端子和所述中点电容器之间的电压转换为等于或大于三比一的转换比率。


2.权利要求1所述的电压转换器电路，
其中所述第一桥接部分包括串联连接的多个开关晶体管；
其中所述第二桥接部分包括所述串联连接的多个开关晶体管的第一条腿和所述串联连接的多个开关晶体管的第二条腿，并且所述开关晶体管的第一条腿与所述开关晶体管的第二条腿并联连接。


3.权利要求2所述的电压转换器电路，包括第二飞电容器，其中所述第一电感器和所述第一飞电容器耦合到所述开关电桥的第二桥接部分的开关晶体管的第一条腿，并且所述第二飞电容器耦合到所述第二桥接部分的开关晶体管的二条腿。


4.权利要求3所述的电压转换器电路，包括一个或多个电流源电路，被配置为在激活开关晶体管桥的开关晶体管之前对所述第一飞电容器、所述第二飞电容器和所述中点电容器进行预充电，以产生调节的电压。


5.权利要求2所述的电压转换器电路，
其中所述第二桥接部分的开关晶体管的第一条腿包括第一晶体管和第二晶体管，并且所述第二桥接部分的开关晶体管的第二条腿包括第三晶体管和第四晶体管；
其中所述开关电桥的第一桥接部分包括第五、第六和第七晶体管；和
其中所述控制电路被配置为根据切换周期来切换与所述第一、第三、第五和第七晶体管互补的第二、第四和第六晶体管，以驱动第一PWM滤波器级电路。


6.权利要求5所述的电压转换器电路，其中所述电荷泵电路将输入电压除以3，并且耦合到所述第一PWM滤波器级电路的晶体管的切换根据所述切换周期的占空比来减小所述电荷泵电路的输出。


7.权利要求1所述的电压转换器电路，包括第二PWM滤波器级电路，耦合到所述开关电桥的第二桥接部分的开关电路节点和第三输入/输出端子。


8.权利要求7所述的电压转换器电路，包括耦合到所述第二输入/输出端子和所述第三输入/输出端子中的每一个的下游直流到直流(DC-DC)转换器。


9.权利要求1所述的电压转换器，包括耦合到所述第二飞电容器和第二输入/输出端子的第二电感器。


10.权利要求1所述的电压转换器，包括驱动器偏置电路，被配置为向所述开关晶体管桥的第一桥接部分的晶体管提供驱动器偏置电压，其中所述驱动器偏置电路包括一个或多个驱动升压电容器的二极管，该升压电容器耦合到所述开关晶体管桥的第一桥接部分的一个或多个晶体管。


11.权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张劲东，黎坚，
申请(专利权)人：凌力尔特科技控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US