功率转换器制造技术

一种用于功率转换的设备，其包括用于将第一电压变换为第二电压的变换级。所述变换级包括开关网络、滤波器和控制器。所述滤波器被配置为将所述变换级连接至调节器。所述控制器控制所述开关网络。

【技术实现步骤摘要】
功率转换器本申请是国际申请日为2017年5月9日、国际申请号为PCT/US2017/031726、专利技术名称为“功率转换器”的中国专利申请(进入中国国家阶段的中国申请号为201780042383.0)的分案申请。
本专利技术涉及电源，特别地涉及功率转换器。
技术介绍
许多功率转换器包括开关、以及例如用于向便携式电子装置和消费者电子产品供电的一个或多个电容器。开关模式功率转换器通过使用开关网络将能量存储元件(即，电感器和电容器)切换为不同的电配置，来调节输出电压或电流。开关电容器转换器是主要使用电容器来传送能量的开关模式功率转换器。这些转换器通过使用开关以使电容器网络循环通过不同的拓扑状态，来将能量从输入传送到输出。这种类型的常见转换器(称为“电荷泵”)通常用于在闪速存储器和其它可再编程存储器中产生高电压。电荷泵还与克服原子核的强力相关联地使用，以将一种元素变换为另一种元素。在开关电容器转换器中，电容器和开关的数量随着变换比的增加而增加。开关网络中的开关通常是利用晶体管实现的有源器件。开关网络可以集成在单个或多个单片半导体衬底上，或者使用分立器件形成。此外，由于功率转换器中的各开关通常承载高电流，因此各开关可以由并联连接的许多较小开关组成。
技术实现思路
典型的DC-DC转换器进行电压变换和输出调节。这通常是在诸如降压转换器等的单级转换器中进行。然而，可以将这两种功能分割为专门的两级，即：诸如开关网络等的变换级、以及诸如调节电路等的单独调节级。变换级将一个电压变换为另一个电压，而调节级确保变换级的电压和/或电流输出维持期望特性。在变换级和调节级靠近在一起的情况下，直接连接是可能的。然而，在其它情况下，调节级可能远离变换级。在这些情形下，对变换级的输出进行滤波以减少损耗是有用的。在一方面，本专利技术的特征包括用于将第一电压变换为第二电压的变换级。这种变换级包括开关网络、滤波器和控制器。滤波器被配置为将变换级连接至调节器，并且控制器控制开关网络。在一些实施例中，滤波器包括LC滤波器。在其它实施例中，滤波器包括这样的电感，即在以特定切换频率工作时维持峰间电压纹波并支持传递到负载中的电感器电流，该电感器电流定义了平均电感器电流。在这些实施例中，还包括电感是通过将峰间电压纹波除以平均电感器电流和切换频率的乘积所得的商乘以13/24来选择的实施例。一些实施例包括调节电路。在实施例中，还包括滤波器被配置为将变换级连接至多于一个的调节器的实施例。另外的其它实施例包括多个调节电路，其中滤波器将变换器连接至调节器中的全部调节器。在实施例中，还包括变换级包含多个开关网络的实施例。在这些实施例中，滤波器将开关网络中的全部开关网络连接至调节电路。其它实施例包括变换级包含串联的多个单元的实施例。各单元包括与滤波器串联的开关网络。典型的DC-DC转换器进行电压变换和输出调节。这通常是在诸如降压转换器等的单级转换器中进行。然而，可以将这两种功能分割为专门的两级，即：诸如开关网络等的变换级、以及诸如调节电路等的单独调节级。变换级将一个电压变换为另一个电压，而调节级确保变换级的电压和/或电流输出维持期望特性。在变换级和调节级靠近在一起的情况下，直接连接是可能的。然而，在其它情况下，调节级可以远离变换级。在这些情形下，对变换级的输出进行滤波以减少损耗是有用的。在一方面，本专利技术包括具有用于操作开关电容器转换器的相位开关和堆叠开关的设备。相位开关和堆叠开关在相应的第一裸片和第二裸片上。一些实施例包括用于控制第一裸片上的开关的第一控制器、以及用于控制第二裸片上的开关的第二控制器。控制器间接合处在第一控制器和第二控制器之间提供了链接，以允许第一开关的操作至少部分地依赖于第二开关的操作，并且允许第二开关的操作至少部分地依赖于第一开关的操作。在这些实施例中，还包括第一控制器在第一裸片上、第二控制器在第二裸片上、以及控制器间接合处在第一裸片和第二裸片之间延伸的实施例。在实施例中，还包括包含第三裸片和第四裸片的实施例。在这些实施例中，第一控制器在第三裸片上，第二控制器在第四裸片上，以及控制器间接合处在第三裸片和第四裸片之间延伸。在一些实施例中，开关电容器转换器是两相转换器。这些实施例中的一些实施例具有第三裸片和第四裸片。堆叠开关包括第一组和第二组，其各自与两个相位其中之一相关联。第一堆叠开关组在第二裸片上，并且第二堆叠开关组在第四裸片上。同时，相位开关包括第一相位开关组和第二相位开关组，其各自与两个相位其中之一相关联。第一相位开关组在第一裸片上，并且第二相位开关组在第三裸片上。在实施例中，还包括包含连接至堆叠开关和相位开关的电荷传送电容器的实施例。在这些实施例中，还包括具有集成了电荷传送电容器的第三裸片的实施例。在这些实施例中，还包括电荷传送电容器是连接至第一裸片和第二裸片的分立电容器的实施例。在这些实施例中的一些实施例中，第一裸片和第二裸片经由具有与电荷传送电容器的正端子和负端子之间的距离相对应的长度的裸片间接合处而连接。在实施例中，还包括具有用于连接第一裸片和第二裸片的裸片间接合处的实施例，其中第一裸片和第二裸片具有用于连接至电荷传送电容器的正端子的第一端子、以及用于连接至电荷传送电容器的负端子的第二端子，其中第一端子和第二端子被配置在裸片间接合处的相对端上，以及其中电荷传送电容器被定向成使得：相比于电荷传送电容器的正端子与第二端子的距离，电荷传送电容器的正端子更靠近第一端子，以及相比于电荷传送电容器的负端子与第一端子的距离，电荷传送电容器的负端子更靠近第二端子。在实施例中，还包括裸片间接合处具有第一区域和第二区域以使得在操作期间第一区域相比于第二区域承载更多电流的实施例。在这些实施例中，第一区域比第二区域宽。在一些实施例中，电荷传送电容器具有作为跨电荷传送电容器所施加的电压的函数的电容。在操作中，电荷传送电容器维持不同的最大电压。电荷传送电容器被选择为使得在处于其各自的最大电压的情况下，这些电荷传送电容器都具有相同的电容。一些实施例包括连接第一裸片和第二裸片的裸片间接合处。作为裸片间接合处中的折叠的结果，第一裸片和第二裸片位于不同的平面上。其它实施例的特征包括共面的第一裸片和第二裸片。实施例包括开关电容器转换器是多相转换器、并且设备具有第三裸片的实施例。在这些实施例中，相位开关包括与第一相位相关联的第一相位开关组以及与第二相位相关联的第二相位开关组，其中第一组在第一裸片上以及第二组在第二裸片上。在这些实施例中，包括具有第一电荷传送电容器组和第二电荷传送电容器组的实施例，其中第一电荷传送电容器组连接在第一裸片和第二裸片之间，以及第二电荷传送电容器组连接在第三裸片和第二裸片之间。其它实施例包括衬底和电荷传送电容器。在这些实施例中，衬底支撑电荷传送电容器、第一裸片和第二裸片。在这些实施例中，还包括第一裸片和第二裸片的器件面面向衬底、并且器件面和衬底之间的传导凸块在裸片和电荷传送电容器之间提供电连通的实施例。在这些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括用于操作开关电容器转换器的开关，所述开关被配置为在第一状态和第二状态之间转变以使开关电容器网络在第一开关布置和第二开关布置之间转变，所述设备还包括第一裸片和第二裸片，其中所述开关包括相位开关和堆叠开关，其中所述第一裸片和所述第二裸片是根据选自第一配置和第二配置组成的组的配置来进行配置，其中在所述第一配置中，所述相位开关在所述第一裸片上，以及所述堆叠开关在所述第二裸片上，以及其中在所述第二配置中，控制器在所述第一裸片上，以及所述开关在所述第二裸片上。/n

【技术特征摘要】
20160509 US 62/333,402;20160509 US 62/333,4321.一种设备，其包括用于操作开关电容器转换器的开关，所述开关被配置为在第一状态和第二状态之间转变以使开关电容器网络在第一开关布置和第二开关布置之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·朱利亚诺，
申请(专利权)人：派赛公司，
类型：发明
国别省市：美国;US