电压转换电路与电子设备制造技术

本申请公开了一种电压转换电路与电子设备，涉及电子电路技术领域。电压转换电路包括输入端、输出端、第一储能支路、第二储能支路、第三储能支路与控制器。输入端用于与输入电源连接，输出端用于与负载连接，第一储能支路与输入端、第二储能支路及第三储能支路连接，第二储能支路与第三储能支路及输出端连接。第一储能支路包括第一电容、第二电容、第一开关、第二开关、第三开关与第四开关。控制器分别与第一储能支路、第二储能支路及第三储能支路的各开关的第一端连接，控制器用于控制各开关的导通与关断，以使输入端的电压与输出端的电压的比值为2N：D，其中，N为≥2的整数。通过上述方式，能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。

【技术实现步骤摘要】
电压转换电路与电子设备


[0001]本申请涉及电子电路
，特别是涉及一种电压转换电路与电子设备。

技术介绍

[0002]随着云计算和大数据中心的快速普及，电能的消耗也急剧增加。为了进一步提升转换效率和节省能耗，通讯电源的总线电压也逐渐的从12V向48V跃迁。48V总线电压能够解决当前12V总线随着功率的增加出现的损耗过大，成本过高以及设计更加复杂等问题，但也对电源系统的设计提出了新的挑战。其中最为突出的是如何高效地把48V电压转换为更低的电压供给CPU、DDR内存等使用，例如1.0V~2.0V。
[0003]传统的两级架构是使用LLC开关电源将48V转换为12V，然后级联现有的12V总线多相控制器来达成此目的。然而，该种两级架构的转换效率仍然不够理想。以12V转1V变换级为例，现有技术往往采用传统的降压DC/DC结构，这使得电路中所有的功率开关都需要耐受12V的输入电压，而同时需要单独输出全部的输出电流。这并不是对功率开关器件的最有效的利用，随之带来的是更高的功率损耗和不尽人意的电压转换效率。

技术实现思路

[0004]本申请旨在提供一种电压转换电路与电子设备，能够提高电压转换效率。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电压转换电路，包括：输入端、输出端、第一储能支路、第二储能支路、第三储能支路与控制器；所述输入端用于与输入电源连接，所述输出端用于与负载连接，所述第一储能支路的第一端接地，所述第一储能支路的第二端与所述输入端连接，所述第一储能支路的第三端与所述第二储能支路的第一端连接，所述第一储能支路的第四端与所述第三储能支路的第一端连接，所述第二储能支路的第二端与所述第三储能支路的第三端连接，所述第二储能支路的第三端与所述第三储能支路的第二端连接，所述第二储能支路的第四端与所述第三储能支路的第四端均与所述输出端连接；其中，所述第一储能支路包括第一电容、第二电容、第一开关、第二开关、第三开关与第四开关；所述第一电容的第一端接地，所述第一电容的第二端分别与所述输入端及所述第一开关的第三端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述第二储能支路的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第三开关的第三端及所述第四开关的第二端连接，所述第三开关的第二端接地，所述第四开关的第三端与所述第三储能支路的第一端连接，其中，所述第一电容的第一端为所述第一储能支路的第一端，所述第一电容的第二端为所述第一储能支路的第二端，所述第二开关的第二端为第一储能支路的第三端，所述第四开关的第三端为所述第一储能支路的第四端；所述控制器分别与所述第一储能支路、所述第二储能支路及所述第三储能支路的
各开关的第一端连接，所述控制器用于控制所述各开关的导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，其中，N为≥2的整数，D为所述控制器输出的控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关与所述第四开关的信号的第一占空比。
[0006]在一种可选的方式中，在N为≥2的偶数时，所述第二储能支路包括第三电容、第一电感、第五开关与第六开关，所述第三储能支路包括第四电容、第二电感、第七开关与第八开关；所述第三电容的第一端分别与所述第一储能支路的第三端及所述第五开关的第三端连接，所述第五开关的第二端分别与所述第六开关的第三端、所述第四电容的第二端及所述第二电感的第一端连接，所述第六开关的第二端接地，所述第三电容的第二端分别与所述第一电感的第一端、所述第七开关的第二端及所述第八开关第三端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第二电感的第二端及所述输出端连接，所述第四电容的第一端分别与所述第一储能支路的第四端及所述第七开关的第三端连接，所述第八开关的第二端接地；其中，所述第三电容的第一端为所述第二储能支路的第一端，所述第三电容的第二端为所述第二储能支路的第三端，所述第五开关的第二端为所述第二储能支路的第二端，所述第一电感的第二端为所述第二储能支路的第四端，所述第四电容的第一端为所述第三储能支路的第一端，所述第四电容的第二端为所述第三储能支路的第三端，所述第七开关的第二端为所述第三储能支路的第二端，所述第二电感的第二端为所述第三储能支路的第四端；在N为≥3的奇数时，所述第二储能支路包括所述第三电容、所述第一电感、所述第五开关、所述第六开关、第五电容与第九开关，所述第三储能支路包括所述第四电容、所述第二电感、所述第七开关、所述第八开关、第六电容与第十开关；所述第三电容的第一端分别与所述第一储能支路的第三端及所述第九开关的第三端连接，所述第五开关的第三端分别与所述第九开关的第二端及所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端分别与所述第四电容的第二端、所述第二电感的第一端、所述第七开关的第二端及所述第八开关的第三端连接，所述第五开关的第二端分别与所述第六开关的第三端、所述第一电感的第一端、所述第三电容的第二端及所述第六电容的第一端连接，所述第六开关的第二端接地，所述第一电感的第二端分别与所述第二电感的第二端及所述输出端连接，所述第四电容的第一端分别与所述第十开关的第三端及所述第一储能支路的第四端连接，所述第七开关的第三端分别与所述第六电容的第二端及所述第十开关的第二端连接，所述第八开关的第二端接地；其中，所述第三电容的第一端为所述第二储能支路的第一端，所述第三电容的第二端为所述第二储能支路的第三端，所述第五电容的第二端为所述第二储能支路的第二端，所述第一电感的第二端为所述第二储能支路的第四端，所述第四电容的第一端为所述第三储能支路的第一端，所述第四电容的第二端为所述第三储能支路的第三端，所述第六电容的第一端为所述第三储能支路的第二端，所述第二电感的第二端为所述第三储能支路的第四端；所述控制器分别与所述第五开关的第一端、所述第六开关的第一端、所述第七开关的第一端、所述第八开关的第一端、所述第九开关的第一端及所述第十开关的第一端连
接。
[0007]在一种可选的方式中，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第二个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第三个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第七开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第四个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关均以所述第一占空比D交替导通与关断，所述第六开关与所述第八开关以与所述第一占空比互补的第二占空比(1
‑
D)交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，且N为≥2的偶数。
[0008]在一种可选的方式中，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关导通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：输入端、输出端、第一储能支路、第二储能支路、第三储能支路与控制器；所述输入端用于与输入电源连接，所述输出端用于与负载连接，所述第一储能支路的第一端接地，所述第一储能支路的第二端与所述输入端连接，所述第一储能支路的第三端与所述第二储能支路的第一端连接，所述第一储能支路的第四端与所述第三储能支路的第一端连接，所述第二储能支路的第二端与所述第三储能支路的第三端连接，所述第二储能支路的第三端与所述第三储能支路的第二端连接，所述第二储能支路的第四端与所述第三储能支路的第四端均与所述输出端连接；其中，所述第一储能支路包括第一电容、第二电容、第一开关、第二开关、第三开关与第四开关；所述第一电容的第一端接地，所述第一电容的第二端分别与所述输入端及所述第一开关的第三端连接，所述第一开关的第二端分别与所述第二开关的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关的第二端与所述第二储能支路的第一端连接，所述第二电容的第二端分别与所述第三开关的第三端及所述第四开关的第二端连接，所述第三开关的第二端接地，所述第四开关的第三端与所述第三储能支路的第一端连接，其中，所述第一电容的第一端为所述第一储能支路的第一端，所述第一电容的第二端为所述第一储能支路的第二端，所述第二开关的第二端为第一储能支路的第三端，所述第四开关的第三端为所述第一储能支路的第四端；所述控制器分别与所述第一储能支路、所述第二储能支路及所述第三储能支路的各开关的第一端连接，所述控制器用于控制所述各开关的导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，其中，N为≥2的整数，D为所述控制器输出的控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关与所述第四开关的信号的第一占空比。2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，在N为≥2的偶数时，所述第二储能支路包括第三电容、第一电感、第五开关与第六开关，所述第三储能支路包括第四电容、第二电感、第七开关与第八开关；所述第三电容的第一端分别与所述第一储能支路的第三端及所述第五开关的第三端连接，所述第五开关的第二端分别与所述第六开关的第三端、所述第四电容的第二端及所述第二电感的第一端连接，所述第六开关的第二端接地，所述第三电容的第二端分别与所述第一电感的第一端、所述第七开关的第二端及所述第八开关第三端连接，所述第一电感的第二端分别与所述第二电感的第二端及所述输出端连接，所述第四电容的第一端分别与所述第一储能支路的第四端及所述第七开关的第三端连接，所述第八开关的第二端接地；其中，所述第三电容的第一端为所述第二储能支路的第一端，所述第三电容的第二端为所述第二储能支路的第三端，所述第五开关的第二端为所述第二储能支路的第二端，所述第一电感的第二端为所述第二储能支路的第四端，所述第四电容的第一端为所述第三储能支路的第一端，所述第四电容的第二端为所述第三储能支路的第三端，所述第七开关的第二端为所述第三储能支路的第二端，所述第二电感的第二端为所述第三储能支路的第四端；在N为≥3的奇数时，所述第二储能支路包括所述第三电容、所述第一电感、所述第五开关、所述第六开关、第五电容与第九开关，所述第三储能支路包括所述第四电容、所述第二
电感、所述第七开关、所述第八开关、第六电容与第十开关；所述第三电容的第一端分别与所述第一储能支路的第三端及所述第九开关的第三端连接，所述第五开关的第三端分别与所述第九开关的第二端及所述第五电容的第一端连接，所述第五电容的第二端分别与所述第四电容的第二端、所述第二电感的第一端、所述第七开关的第二端及所述第八开关的第三端连接，所述第五开关的第二端分别与所述第六开关的第三端、所述第一电感的第一端、所述第三电容的第二端及所述第六电容的第一端连接，所述第六开关的第二端接地，所述第一电感的第二端分别与所述第二电感的第二端及所述输出端连接，所述第四电容的第一端分别与所述第十开关的第三端及所述第一储能支路的第四端连接，所述第七开关的第三端分别与所述第六电容的第二端及所述第十开关的第二端连接，所述第八开关的第二端接地；其中，所述第三电容的第一端为所述第二储能支路的第一端，所述第三电容的第二端为所述第二储能支路的第三端，所述第五电容的第二端为所述第二储能支路的第二端，所述第一电感的第二端为所述第二储能支路的第四端，所述第四电容的第一端为所述第三储能支路的第一端，所述第四电容的第二端为所述第三储能支路的第三端，所述第六电容的第一端为所述第三储能支路的第二端，所述第二电感的第二端为所述第三储能支路的第四端；所述控制器分别与所述第五开关的第一端、所述第六开关的第一端、所述第七开关的第一端、所述第八开关的第一端、所述第九开关的第一端及所述第十开关的第一端连接。3.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第二个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第三个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第七开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第四个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关均以所述第一占空比D交替导通与关断，所述第六开关与所述第八开关以与所述第一占空比互补的第二占空比(1
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D)交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，且N为≥2的偶数。4.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第二个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第三个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第四个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开
关、所述第七开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第五个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第六个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关均以所述第一占空比D交替导通与关断，所述第六开关与所述第八开关以与所述第一占空比D互补的第二占空比(1
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D)交替导通与关断，所述第五开关与所述第七开关以小于所述第一占空比D的第三占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，且N为≥2的偶数。5.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第九开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第二个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第三个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第十开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第四个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第十开关均以所述第一占空比D交替导通与关断，所述第六开关与所述第八开关以与所述第一占空比D互补的第二占空比(1
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D)交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：D，且N为≥3的奇数。6.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器进一步用于：在一个工作周期中的第一个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第九开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第二个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第三个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第八开关、所述第十开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期中的第四个工作状态，控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第十开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第五个工作状态，控制所述第六开关、所述第八开关导通，并控制其他开关关断；在一个工作周期的第六个工作状态，控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第九开关导通，并控制其他开关关断；其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第九开关与所述第十开关均以所述第一占空比D交替导通与关断，所述第六开关与所述第八开关以与所述第一占空比D互补的第二占空比(1
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D)交替导通与关断，所述第五开关与所述第七开关以
小于所述第一占空比D的第三占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N:D，且N为≥3的奇数。7.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二储能支路还包括第七电容、第八电容、第十一开关与第十二开关，所述第三储能支路还包括第九电容、第十电容、第十三开关与第十四开关；所述第七电容的第一端分别与所述第十一开关的第二端及所述第十二开关的第三端连接，所述第七电容的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述第十一开关的第三端与所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩双，刘锐，杨松楠，
申请(专利权)人：广东希荻微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：