一种多电平转换器，包括飞跨电容器和电阻分压器。多电平转换器被配置为将输入电压转换为输出电压。电阻分压器被配置为在初始充电操作模式期间对多电平转换器中的飞跨电容器进行充电。在一些实施方式中，多电平转换器包括多个飞跨电容器和多个电阻分压器，所述多个电阻分压器针对多个飞跨电容器中的每个飞跨电容器包括一个电阻分压器。容器包括一个电阻分压器。容器包括一个电阻分压器。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对飞跨电容器预充电的具有分压器的多电平转换器
[0001]本专利技术总体上涉及对用于多电平转换器的飞跨电容器进行预充电的系统和方法，并且更具体地涉及用于在启动时对飞跨电容器进行预充电的多电平转换器。
技术介绍
[0002]在典型的N电平转换器中以及在稳态工作期间，在飞跨电容器上保持大约输入电压的1/(N
‑
1)的电压相对容易。但是，在启动过程中，飞跨电容器必须在多电平转换器能够工作在稳定状态之前进行预充电。在飞跨电容器的正极端子被充电到所需电压之前，多电平转换器可能会出现故障和其他类型的故障。许多多电平转换器包括独立的充电电路，用于在启动期间对飞跨电容器进行预充电以达到所需的电压。附加的充电电路增加了集成电路中多电平转换器的电路复杂性和面积。此外，独立的充电电路使多电平转换器的控制复杂化。
技术实现思路
[0003]本专利技术通过提供用于对飞跨电容器进行预充电的电阻分压器，解决了与用于对上述常规多电平转换器中的飞跨电容器进行预充电的独立充电电路相关联的电路和控制复杂性以及面积大的缺点。如本文所述，本专利技术包括具有电阻分压器的多电平转换器，该电阻分压器被配置为在初始充电阶段期间对飞跨电容器进行预充电。一旦飞跨电容器被充电到适当的电压，多电平转换器就会转换到正常操作模式。电阻分压器包括比独立充电电路占用更少面积的无源元件。此外，与将独立充电电路并入多电平转换器相比，无源元件简化了多电平转换器的控制。
[0004]多电平转换器为N电平转换器，并且包括N
‑
1个上晶体管和N
‑
1个下晶体管、N
‑
2个飞跨电容器和N
‑
2个电阻分压器。上晶体管彼此串联，并且与下晶体管串联，而下晶体也彼此串联。每个飞跨电容器跨上晶体管中的一个或更多个和下晶体管中的一个或更多个进行连接。每个电阻分压器连接到飞跨电容器之一并且被配置为在初始充电操作阶段期间对相应的飞跨电容器充电。
[0005]每个电阻分压器包括第一电阻器和第二电阻器。第一电阻器的电阻值与第二电阻器的电阻值之比是基于飞跨电容器的正极端子上的期望电压来选择的。选择两个电阻器的电阻值来调整飞跨电容器的充电速度。在初始充电操作阶段期间，控制器启用从电阻分压器通过飞跨电容器到接地节点的充电路径，并监控飞跨电容器的正极端子上的电压。响应于飞跨电容器的正极端子上的电压满足电压标准，控制器可以将多电平转换器从初始充电操作阶段转变为稳态操作阶段。
[0006]现在将参照附图更具体地描述本文描述的上述和其他优选特征，包括各种新颖的实施细节和元件组合，并在权利要求中指出。应当理解，特定的方法和装置仅以说明的方式示出，而不是对权利要求的限制。如本领域技术人员将理解的，在不背离权利要求的范围的情况下，本文教导的原理和特征可以在各种和众多的实施例中采用。
附图说明
[0007]本公开的特征、目的和优点将在下面结合附图进行详细描述时变得更加明显，附图中相同的附图标记自始至终对应地表示，并且其中：
[0008]图1示出了根据本专利技术示例性实施例的具有飞跨电容器的三电平转换器的示意图。
[0009]图2示出了根据本专利技术示例性实施例的具有两个飞跨电容器的四电平转换器的示意图。
[0010]图3示出了根据本专利技术示例性实施例的具有飞跨电容器的混合转换器的示意图。
具体实施方式
[0011]在以下详细描述中，参考了某些实施例。对这些实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践它们。应当理解，可以采用其他实施例并且可以进行各种结构、逻辑和电气改变。以下详细描述中公开的特征的组合对于在最广泛的意义上实践教导可能不是必需的，而是仅仅被教导以描述本教导的特别代表性的示例。
[0012]图1示出了根据本专利技术示例性实施例的具有飞跨电容器C
FLY
的三电平转换器100的示意图。三电平转换器100包括两个上晶体管Q1、Q2和两个下晶体管Q3、Q4，电容器C
FLY
、C
BUS
和C
OUT
，电阻器R
C1
和R
C2
以及电感器L
OUT
。晶体管Q1
‑
Q4包括n型场效应晶体管(FET)。在一些实施方式中，晶体管Q1
‑
Q4是氮化镓(GaN)FET、金属氧化物半导体(MOS)FET、双极结晶体管(BJT)或任何适当类型的晶体管或晶体管的组合。
[0013]上级晶体管Q1、Q2彼此串联，并与下级晶体管Q3、Q4串联，下级晶体管Q3、Q4也彼此串联。Q1的漏极端子连接到被配置为接收V
IN
的输入节点110，Q4的源极端子连接到地105。电容器C
BUS
连接到输入节点110和地105。电容器C
FLY
在节点120处连接在Q1和Q2之间以及在节点130处连接在Q3和Q4之间。
[0014]电阻器R
C1
连接到输入节点110并连接到电容器C
FLY
以及在节点120处连接在晶体管Q1和Q2之间。电阻器R
C2
连接到电容器C
FLY
以及在节点120处连接在晶体管Q1和Q2之间以及连接到地105。电阻器R
C1
与电阻器R
C2
串联工作，用作电阻分压器。电阻器R
C1
与电阻器R
C2
的比值用于确定节点120和电容器C
FLY
的正极端子处的电压。电感器L
OUT
在节点140处连接在晶体管Q2和Q3之间并且连接到被配置为提供V
OUT
的输出节点150。电容器C
OUT
连接到输出节点150和地105。
[0015]响应于被通电，三电平转换器100在电容器C
FLY
被充电的初始充电操作模式下工作。在初始充电模式期间，晶体管Q4被导通以为电容器C
FLY
提供从输入节点110通过R
C1
和R
C2
的电阻分压器到达电容器C
FLY
然后通过晶体管Q4到达地105的充电路径。基于预期输入电压V
IN
选择R
C1
的电阻值与R
C2
的电阻值之比为使得电容器C
FLY
被充电直到节点120和电容器C
FLY
的正极端子处的电压约为输入电压V
IN
的一半或略大于输入电压V
IN
的一半，以适应从晶体管Q1
‑
Q4的泄漏。还选择电阻值来控制对电容器C
FLY
的充电电流和对其充电所需的时间长度。一旦电容器C
FLY
被充电，三电平转换器100就转换到正常操作模式，并且电容器C
FLY
的正极端子上的电压保持在输本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多电平转换器，包括：飞跨电容器多电平转换器，其被配置为将输入电压转换为输出电压；以及电阻分压器，其被配置为在初始充电操作模式期间对所述飞跨电容器多电平转换器中的飞跨电容器进行充电。2.根据权利要求1所述的多电平转换器，其中所述飞跨电容器多电平转换器包括多个飞跨电容器，并且其中，所述多电平转换器还包括连接到每个飞跨电容器的电阻分压器。3.根据权利要求1所述的多电平转换器，其中所述电阻分压器包括以电气串联方式连接的第一电阻器和第二电阻器。4.根据权利要求3所述的多电平转换器，其中所述第一电阻器的电阻值与所述第二电阻器的电阻值之比是基于所述飞跨电容器的正极端子上的期望电压来选择的。5.根据权利要求3所述的多电平转换器，其中选择所述第一电阻器的电阻值和所述第二电阻器的电阻值来控制所述飞跨电容器的充电速度。6.根据权利要求3所述的多电平转换器，其中所述飞跨电容器多电平转换器包括所述第二电阻器，其用于感测所述飞跨电容器的正极端子上的电压以控制所述飞跨电容器多电平转换器。7.根据权利要求1所述的多电平转换器...
【专利技术属性】
技术研发人员：张远哲，迈克尔，
申请(专利权)人：宜普电源转换公司，
类型：发明
国别省市：
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