开关电容转换器及控制方法技术

一种方法，包括配置开关电容转换器在切换模式下工作，以及配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用充电模式的结果，开关电容转换器具有从切换模式至旁路模式的平滑转换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电容转换器及控制方法
本公开涉及一种用于控制具有多个工作模式的开关电容功率转换器的方法，并且在特定实施例中，涉及一种用于在开关电容功率转换器中实现平滑模式转换的模式转换控制方法。
技术介绍
随着技术的进一步发展，诸如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器等各种电子设备已经变得流行。每个电子设备都需要处于基本恒定电压的直流电，即使电子设备汲取的电流在很宽范围内变化，该直流电也可以在规定范围内调节。当输入电压低于规定范围时，升压型直流/直流转换器可以用于将输入电压转换至在规定范围内的调节电压。另一方面，当输入电压高于规定范围时，降压型直流/直流转换器可以用于将输入电源的电压转换为较低的电压，以满足电子电路规定的工作电压。可能存在多种直流/直流转换拓扑。根据拓扑差异，直流/直流转换器可以分为三类，即，开关型直流/直流转换器、线型调节器和开关电容转换器。随着集成电路越来越先进，同时尺寸不断缩小，因此需要一种紧凑而高效的直流/直流转换拓扑。与其他拓扑相比，由于开关电容转换器由多个开关和电荷泵电容形成，因此开关电容转换器较不复杂。此外，开关电容转换器占据的面积小，并且能够通过在充电阶段和放电阶段之间切换电荷泵电容而产生高效的功率转换。因此，开关电容转换器可以为集成电路提供紧凑而有效的电源。开关电容转换器用作2：1分压器。在输入电压在宽范围内变化的一些应用中，期望配置开关电容转换器在不同工作模式下工作，从而有效地减少输出电压变化范围。本公开解决了该需求。
技术实现思路
本公开的优选实施例提供了一种用于配置开关电容功率转换器在不同工作模式下工作的控制机制，大体上解决和规避了这些和其他问题，并且大体上实现了技术优势。该控制机制进一步帮助开关电容功率转换器实现平滑的工作模式转换。根据一个实施例，方法包括配置开关电容转换器在切换模式下工作，以及配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用充电模式的结果，开关电容转换器具有从切换模式至旁路模式的平滑转换。所述方法还包括在离开旁路模式之后且在进入切换模式之前，配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用放电模式后离开旁路模式并进入切换模式，其中，作为应用放电模式的结果，开关电容转换器具有从旁路模式至切换模式的平滑转换。开关电容转换器包括在输入电源和地之间串联连接的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。开关电容转换器还包括电荷泵电容，连接在第一开关和第二开关的公共节点与所述第三开关和所述第四开关的公共节点之间，以及输出电容，连接至第二开关和第三开关的公共节点和地。在切换模式中，开关电容转换器用作分压器。在旁路模式中，第一开关、第二开关和第四开关始终导通，第三开关始终关断。在充电模式中，第二开关和第四开关始终导通，第三开关始终关断，第一开关被配置为具有电流基准的线性调节器，以限制流经线性调节器的电流。在放电模式中，第二开关和第四开关始终导通，第一开关和第三开关始终关断。在充电模式中，所述方法包括使用线性调节器对电荷泵电容和输出电容进行充电，直到输出电容两端的电压近似等于输入电源的电压。在放电模式中，所述方法包括使用连接至输出电容的负载对电荷泵电容和输出电容放电，直到输出电容两端的电压近似等于输入电源电压的一半。所述方法还包括接收进入旁路模式的命令，进入充电模式以对电荷泵电容和输出电容充电，在输出电容两端的电压超过输入电源的电压减去预定电压之后进入旁路模式。方法还包括接收进入切换模式的命令，进入放电模式以对电荷泵电容和输出电容放电，以及在输出电容两端电压落入从输入电源的电压的一半减去预定电压至输入电源的电压的一半加上预定电压的范围内之后进入切换模式。所述方法还包括配置开关电容转换器以在收到进入旁路模式的命令且输出电容两端的电压小于输入电源的电压减去预定电压之后离开放电模式并进入充电模式。所述方法还包括配置开关电容转换器在输出电容两端电压小于输入电源的电压的一半减去预定电压之后离开放电模式并进入充电模式。所述方法还包括配置开关电容转换器在收到进入切换模式的命令并且输出电容两端的电压大于输入电源的电压的一半加上预定电压后离开充电模式并进入放电模式。根据另一个实施例，一种装置包括：开关电容功率转换器，包括在输入电源和地之间串联连接的多个开关。开关电容功率转换器被配置为在四种不同工作模式下工作。至少一个开关被配置为在四种不同工作模式中的一个工作模式下在电流限制下工作。根据又一个实施例，方法包括配置开关电容转换器在切换模式下工作，对输出电容和电荷泵电容充电至接近开关电容转换器的输入电压的电压电平，以及配置开关电容转换器进入旁路模式，其中，作为在进入旁路模式之前对输出电容和电荷泵电容充电的结果，开关电容转换器具有从切换模式至旁路模式的平滑转换。所述方法还包括在离开旁路模式之后对输出电容和电荷泵电容放电，配置开关电容转换器进入切换模式，其中，作为在进入切换模式之前对输出电容和电荷泵电容放电的结果，开关电容转换器具有从旁路模式至切换模式的平滑转换。本公开的实施例的优点是为工作在不同工作模式下的开关电容功率转换器实现平滑的工作模式转换，从而改善开关电容功率转换器的效率、可靠性和成本。前述内容已经相当广泛地概述了本公开的特征和技术优点，以便可以更好地理解后面的本公开的详细描述。将在下文中描述形成本公开的权利要求的主题的本公开的附加特征和优点。本领域技术人员应该理解，所公开的概念和特定实施例可以容易地用作修改或设计用于实现与本公开的相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，这样的等同构造不脱离所附权利要求书中阐述的本公开的精神和范围。附图说明为了更完整地理解本公开及其优点，现在参考以下结合附图进行的描述，其中：图1示出了根据本公开各种实施例的开关电容功率转换器的示意图；图2示出了根据本公开的各种实施例的控制开关电容功率转换器在不同的工作模式下工作的时序图；以及图3示出了根据本公开的各种实施例的用于控制图1中所示的开关电容功率转换器的模式转换的状态机。除非另外指出，否则不同附图中的相应数字和符号通常指代相应的部分。绘制附图以清楚地示出各种实施例的相关方面，并且不一定按比例绘制。具体实施方式下面详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应该理解，本公开提供了许多可应用的专利技术构思，其可以在各种各样的特定环境中体现。所讨论的具体实施例仅说明了用于制造和使用本公开的具体方法，并且不限制本公开的范围。本公开将在特定上下文中针对优选实施例进行描述，即，开关电容功率转换器在不同的模式下工作且具有平滑的模式转换。然而，本公开也可以应用于具有多种工作模式的各种功率转换器。在下文中，将参照附图详细说明各种实施例。图1示出了根据本公开各种实施例的开关电容功率转换器的示意图。开关电容功率转换器100包括输入电容CIN，第一开关S1，电容CCP，第二开关S2，第三开关S3，第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n配置开关电容转换器在切换模式下工作；以及/n配置所述开关电容转换器在对所述开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用所述充电模式的结果，所述开关电容转换器具有从所述切换模式至所述旁路模式的平滑转换。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：
配置开关电容转换器在切换模式下工作；以及
配置所述开关电容转换器在对所述开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用所述充电模式的结果，所述开关电容转换器具有从所述切换模式至所述旁路模式的平滑转换。


2.如权利要求1所述的方法，还包括：
在离开所述旁路模式之后且在进入所述切换模式之前，配置所述开关电容转换器在对所述开关电容转换器应用放电模式后离开所述旁路模式并进入所述切换模式，其中，作为应用所述放电模式的结果，所述开关电容转换器具有从所述旁路模式至所述切换模式的平滑转换。


3.如权利要求1至2任一项所述的方法，其中所述开关电容转换器包括：
在输入电源和地之间串联连接的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；
电荷泵电容，连接在所述第一开关和所述第二开关的公共节点与所述第三开关和所述第四开关的公共节点之间；以及
输出电容，连接至所述第二开关和所述第三开关的公共节点和地。


4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其中：
在所述切换模式中，所述开关电容转换器用作分压器；
在所述旁路模式中，所述第一开关、所述第二开关和所述第四开关始终导通，所述第三开关始终关断；
在所述充电模式中，所述第二开关和所述第四开关始终导通，所述第三开关始终关断，所述第一开关被配置为具有电流基准的线性调节器，以限制流经所述线性调节器的电流；和
在所述放电模式中，所述第二开关和所述第四开关始终导通，所述第一开关和所述第三开关始终关断。


5.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
在所述充电模式中，使用所述线性调节器对所述电荷泵电容和所述输出电容充电，直到所述输出电容两端的电压近似等于所述输入电源的电压；以及
在所述放电模式中，使用连接至所述输出电容的负载对所述电荷泵电容和所述输出电容放电，直到所述输出电容两端的电压近似等于所述输入电源的所述电压的一半。


6.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
接收进入所述旁路模式的命令；
进入所述充电模式以对所述电荷泵电容和所述输出电容充电；以及
在所述输出电容两端的电压超过所述输入电源的电压减去预定电压之后进入所述旁路模式。


7.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
接收进入所述切换模式的命令；
进入所述放电模式以对所述电荷泵电容和所述输出电容放电；以及
在所述输出电容两端电压落入从所述输入电源的电压的一半减去预定电压至所述输入电源的所述电压的一半加上所述预定电压的范围内之后进入所述切换模式。


8.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
配置所述开关电容转换器在收到进入所述旁路模式的命令并且所述输出电容两端的电压小于所述输入电源的电压减去预定电压之后离开所述放电模式并进入所述充电模式。


9.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：
配置所述开关电容转换器在所述输出电容两端电压小于所述输入电源的电压的一半减去预定电压之后离开所述放电模式并进入所述充电模式。


10.如权利要求1至4任一项所述的方法，还包括：

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉山，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44