切换电容式电源转换电路及其控制方法技术

一种切换电容式电源转换电路及其控制方法，切换电容式电源转换电路包括输出级、第一电容、第二电容及控制电路。输出级包括串接的第一开关电路至第四开关电路。第一与第二开关电路之间具有第一节点。第二与第三开关电路之间具有第二节点。第三与第四开关电路之间具有第三节点。第一电容耦接于第一与第三节点之间。第二电容耦接于第二节点与接地电压之间。控制电路耦接第一节点、第三节点、第二开关电路及第四开关电路，依据来自第一节点的第一节点电压操作第二开关电路且依据来自第三节点的第三节点电压操作第四开关电路，使得第一电容的两端电压与第二电容的两端电压相同。本发明专利技术可避免在第二操作相切换瞬间产生大电流烧毁输出级中的开关电路，以提高切换电容式电源转换电路的运作可靠性。转换电路的运作可靠性。转换电路的运作可靠性。

【技术实现步骤摘要】
切换电容式电源转换电路及其控制方法


[0001]本专利技术与切换电容式电源转换电路有关，尤其是关于一种切换电容式电源转换电路及其控制方法。

技术介绍

[0002]请参照图1，图1为传统的切换电容式电源转换电路的输出级的示意图。
[0003]如图1所示，切换电容式电源转换电路的输出级1包括第一开关电路SW1至第四开关电路SW4、第一寄生二极管D1至第四寄生二极管D4及第一电容C1至第二电容C2。第一开关电路SW1至第四开关电路SW4串接于输入电压VIN与接地电压GND之间。第一二极管D1至第四二极管D4串接于输入电压VIN与接地电压GND之间。
[0004]第一电容C1的一端耦接节点NA。节点NA位于第一开关电路SW1与第二开关电路SW2之间。节点NA具有节点电压VNA。第一电容C1的另一端耦接节点NB。节点NB位于第三开关电路SW3与第四开关电路SW4之间。节点NB具有节点电压VNB。第二开关电路SW2与第三开关电路SW3之间具有输出电压VOUT。第二电容C2的一端耦接输出电压VOUT且第二电容C2的另一端耦接至接地电压GND。
[0005]一般而言，当切换电容式电源转换电路的输出级1受控于控制信号而处于操作模式下时，具有两种不同的操作相：于第一操作相中，第一开关电路SW1与第三开关电路SW3导通(Turn
‑
on)，以使第一电容C1与第二电容C2彼此串联而操作于串联模式下；于第二操作相中，第二开关电路SW2与第四开关电路SW4导通，以使第一电容C1与第二电容C2彼此并联而操作于并联模式下。
[0006]然而，在实际应用中，若第一电容C1与第二电容C2的两端电压彼此不相同的情况下切换为第二操作相，使第一电容C1与第二电容C2并联连接时，会在第二开关电路SW2及第四开关电路SW4上产生相当大的瞬间电流(Inrush current)而导致第二开关电路SW2及/或第四开关电路SW4被烧毁。此一问题仍有待进一步解决。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提出一种切换电容式电源转换电路及其控制方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
[0008]依据本专利技术的一具体实施例为一种切换电容式电源转换电路。于此实施例中，切换电容式电源转换电路包括输出级、第一电容、第二电容及控制电路。输出级包括串接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路及第四开关电路，其中第一开关电路与第二开关电路之间具有第一节点，第二开关电路与第三开关电路之间具有第二节点，第三开关电路与第四开关电路之间具有第三节点。第一电容耦接于第一节点与第三节点之间。第二电容耦接于第二节点与接地电压之间。控制电路耦接第一节点、第三节点、第二开关电路及第四开关电路。控制电路依据来自于第一节点的第一节点电压操作第二开关电路，且依据来自于第三节点的第三节点电压操作第四开关电路，使得第一电容的两端电压与第二电容的两
端电压相同。
[0009]于一实施例中，控制电路还判断第一节点电压是否等于第一参考电压以及判断第三节点电压是否等于第二参考电压。
[0010]于一实施例中，控制电路还耦接脉宽调变信号产生器。控制电路依据第一节点的第一节点电压、第一参考电压、第三节点的第三节点电压及第二参考电压致能脉宽调变信号产生器。
[0011]于一实施例中，控制电路包括第一比较器及第二比较器。第一比较器的一输入端耦接第一节点以接收第一节点电压且其另一输入端接收第一参考电压，其输出端输出第一比较信号，用以操作第二开关电路。第二比较器的一输入端耦接第三节点以接收第三节点电压且其另一输入端接收第二参考电压，其输出端输出第二比较信号，用以操作第四开关电路。
[0012]于一实施例中，控制电路还包括逻辑闸。逻辑闸分别耦接第一比较器与第二比较器的输出端，用以依据第一比较信号与第二比较信号产生平衡信号，以控制电源转换电路进入操作模式。
[0013]于一实施例中，切换电容式电源转换电路还包括脉宽调变信号产生器，耦接控制电路，当控制电路判断第一电容的两端电压与第二电容的两端电压相同后，控制电路致能脉宽调变信号产生器。
[0014]依据本专利技术的另一具体实施例为一种切换电容式电源转换电路的控制方法。于此实施例中，切换电容式电源转换电路包括输出级、第一电容及第二电容。输出级包括串接的第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路及第四开关电路。第一开关电路与第二开关电路之间具有第一节点。第二开关电路与第三开关电路之间具有第二节点。第三开关电路与第四开关电路之间具有第三节点。第一电容耦接于第一节点与第三节点之间。第二电容耦接于第二节点与接地电压之间。上述控制方法包括：(a)依据第一节点的第一节点电压操作第二开关电路；(b)依据第三节点的第三节点电压操作第四开关电路；以及(c)使得第一电容的两端电压与第二电容的两端电压相同。
[0015]于一实施例中，步骤(a)还包括(a1)判断第一节点电压是否等于第一参考电压且步骤(b)还包括(b1)判断第三节点电压是否等于第二参考电压。
[0016]于一实施例中，上述控制方法还包括：(d)依据步骤(a1)及(b1)的判断结果产生平衡信号。
[0017]于一实施例中，上述控制方法还包括：(e)依据平衡信号产生脉宽调变信号至输出级，以控制输出级进入操作模式。
[0018]相较于现有技术，本专利技术的切换电容式电源转换电路及其控制方法在第一电容与第二电容并联之前，先依据输出级中的第一开关电路与第二开关电路之间的节点电压操作第二开关电路并依据第三开关电路与第四开关电路之间的节点电压操作第四开关电路，使第一电容的两端电压与第二电容的两端电压彼此相同时才会切换为第一电容与第二电容彼此并联的第二操作相，故能有效避免在第二操作相切换瞬间产生大电流烧毁输出级中的开关电路，由以提高切换电容式电源转换电路的运作可靠性。
[0019]关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图附图得到进一步的了解。
附图说明
[0020]图1为传统的切换电容式电源转换电路的输出级的示意图。
[0021]图2为依据本专利技术的一具体实施例的切换电容式电源转换电路的示意图。
[0022]图3为致能侦测信号产生电路的一实施例的示意图。
[0023]图4为切换电容式电源转换电路的输出级的一实施例的示意图。
[0024]图5为切换电容式电源转换电路的输出级中的第二开关电路/第四开关电路的另一实施例的示意图。
[0025]图6A及图6B分别为现有技术与本专利技术的切换电容式电源转换电路的输出级遭遇一异常状况时的波形时序图。
[0026]图7A及图7B分别为现有技术与本专利技术的切换电容式电源转换电路的输出级遭遇另一异常状况时的波形时序图。
[0027]图8为本专利技术的另一实施例中的切换电容式电源转换电路控制方法的流程图。
[0028]主要元件符号说明：
[0029]1...输出级
[0030]SW1～SW4...第一开关电路～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切换电容式电源转换电路，其特征在于，上述切换电容式电源转换电路包括：一输出级，包括串接的一第一开关电路、一第二开关电路、一第三开关电路及一第四开关电路，其中上述第一开关电路与上述第二开关电路之间具有一第一节点，上述第二开关电路与上述第三开关电路之间具有一第二节点，上述第三开关电路与上述第四开关电路之间具有一第三节点；一第一电容，耦接于上述第一节点与上述第三节点之间；一第二电容，耦接于上述第二节点与一接地电压之间；以及一控制电路，耦接上述第一节点、上述第三节点、上述第二开关电路及上述第四开关电路，其中，上述控制电路依据来自于上述第一节点的一第一节点电压操作上述第二开关电路，且依据来自于上述第三节点的一第三节点电压操作上述第四开关电路，使得上述第一电容的两端电压与上述第二电容的两端电压相同。2.根据权利要求1所述的切换电容式电源转换电路，其特征在于，上述控制电路还判断上述第一节点电压是否等于一第一参考电压以及判断上述第三节点电压是否等于一第二参考电压。3.根据权利要求2所述的切换电容式电源转换电路，其特征在于，上述控制电路还耦接一脉宽调变信号产生器，上述控制电路依据上述第一节点电压、上述第一参考电压、上述第三节点电压及上述第二参考电压控制上述脉宽调变信号产生器。4.根据权利要求1所述的切换电容式电源转换电路，其特征在于，上述控制电路包括：一第一比较器，其一输入端耦接上述第一节点以接收上述第一节点电压且其另一输入端接收一第一参考电压，其一输出端输出一第一比较信号，用以操作上述第二开关电路；以及一第二比较器，其一输入端耦接上述第三节点以接收上述第三节点电压且其另一输入端接收一第二参考电压，其一输出端输出一第二比较信号，用以操作上述第四开关电路。5.根据权利要求4所述的切换电容式电源转换电路，其特征在于，上述控制电...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡育筑，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：