具有模块化级的功率转换器制造技术

本申请涉及具有模块化级的功率转换器。公开了一种用于控制功率转换器的设备，所述功率转换器包括进行协作以将第一电压变换为第二电压的电感和开关电容器网络，所述设备的特征包括控制器、用于连接至开关电容器网络的开关电容器端子、以及开关，其中所述开关中的至少一个开关连接至所述开关电容器端子。一个开关连接至所述开关电容器端子。一个开关连接至所述开关电容器端子。

【技术实现步骤摘要】
具有模块化级的功率转换器
[0001]本申请是申请日为2017年3月20日、国际申请号为PCT/US2017/023191、专利技术名称为“具有模块化级的功率转换器”、进入中国国家阶段的申请号为201780030693.0的中国专利申请的分案申请。
[0002]相关申请
[0003]本申请要求美国临时申请62/310,235的优先日期2016年3月18日的权益。另外，本申请是2016年4月26日提交的15/138,692根据35USC 120的部分继续申请，其中，15/138,692要求2014年10月14日提交的美国申请14/513,747的优先权，美国申请14/513,747是2013年2月20日提交的美国申请13/771,904(现为美国专利8,860,396)的继续申请，美国申请13/771,904是2012年5月4日提交的国际申请PCT/US2012/036455的继续申请，国际申请PCT/US2012/036455要求2011年5月5日提交的美国临时申请61/482,838、2011年10月18日提交的美国临时申请61/548,360、以及2011年12月19日提交的美国临时申请61/577,271的优先日期的权益。这些申请的内容通过引用而全文并入于此。


[0004]本专利技术涉及电源，特别地涉及功率转换器。

技术介绍

[0005]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。
[0006]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。
[0007]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

[0008]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。
[0009]在一方面，本专利技术的特征包括一种用于控制功率转换器的设备，其中该功率转换
器具有相连接以将第一电压变换为第二电压的电感和开关电容器网络。这种设备包括用于连接至开关电容器网络的开关电容器端子以及开关，其中这些开关中的至少一个开关连接至开关电容器端子。设备还包括连接至调节网络和开关这两者的控制器。控制器的结构使得：该控制器使电感和开关电容器网络进行协作以得到第一电压向第二电压的变换。在一些但并非全部的实施例中，电感是调节电路的组成部分。
[0010]在一些实施例中，功率转换器包括包含第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管的二极管电路，其中，第三二极管的阴极和第二二极管的阳极在第一节点处连接，第一二极管和第二二极管的阴极在第二节点处连接，第一二极管的阳极和第四二极管的阴极在第三节点处连接，以及第三二极管和第四二极管的阳极在第四节点处连接。在这种实施例中，第一节点和第三节点被配置为连接至AC源，并且第二节点和第四节点连接至功率转换器。
[0011]在一些实施例中，控制器包括第一控制电路和第二控制电路，其中第一控制电路和第二控制电路彼此隔离。在一些实施例中，控制电路相对于彼此电流隔离。实施例还包括：第一控制电路和第二控制电路彼此磁隔离的实施例、第一控制电路和第二控制电路彼此电隔离的实施例、以及第一控制电路和第二控制电路彼此电感隔离的实施例。
[0012]实施例还包括控制器具有第一控制电路和第二控制电路的实施例，第一控制电路和第二控制电路彼此隔离、但是具有如下的附加结构，其中该附加结构使得第一控制电路和第二控制电路能够光学地、通过电磁波地、机械地、通过声波地、以及通过静态和准静态的电场和/或磁场地进行通信。
[0013]其它实施例包括至少一个集成电路。这些实施例包括控制器具有作为相同集成电路的一部分的第一控制电路和第二控制电路的实施例。在具有两个或更多个集成电路的实施例中，存在控制器的第一控制电路和第二控制电路是集成电路中的不同集成电路的实施例。
[0014]控制器具有第一控制电路和第二控制电路的实施例还包括两个控制电路输出相应的第一控制信号和第二控制信号的实施例，其中，第一控制信号是第一电压与低于该第一电压的第二电压之间的电压差，以及第二控制信号是第三电压与既低于该第三电压又与第二电压不同的第四电压之间的电压差。
[0015]控制器具有第一控制电路和第二控制电路的实施例还包括第一控制电路和第二控制电路输出缺少公共接地的相应的第一控制信号和第二控制信号的实施例。
[0016]在另外的其它实施例中，功率转换器还包括连接到开关电容器网络以约束开关电容器网络内的电容器间电荷传送的电感。
[0017]实施例还包括功率转换器还包含连接到开关电容器网络以约束开关电容器网络内的电容器间电荷传送的非电容元件的实施例。
[0018]在一些实施例中，控制器被配置为操作开关网络以使开关电容器网络在至少三种开关布置中的任意两种开关布置之间转变。
[0019]在其它实施例中，控制器被配置为在其工作期间对开关电容器网络进行再配置。
[0020]在一些实施例中，功率转换器包括被配置为连接至AC源的桥式整流器。在另外的其它实施例中，控制器被配置为操作开关网络以使开关电容器网络在三种状态之间转变，其中，在第一状态下，利用开关电容器网络中的第一组电容器来供电，在第二状态下，利用
电容器网络中的第二组电容器来供电，以及在第一状态和第二状态之间的第三状态下，开关电容器网络不供电。
[0021]实施例还包括控制器被配置为以多相模式操作开关网络的实施例。
[0022]一些实施例还包括包含第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管的二极管电路，其中，第三二极管的阴极和第二二极管的阳极在第一节点处连接，第一二极管和第二二极管的阴极在第二节点处连接，第一二极管的阳极和第四二极管的阴极在第三节点处连接，以及第三二极管和第四二极管的阳极在第四节点处连接，其中，第一节点和第三节点连接到AC源，以及第二节点和第四节点连接至功率转换器。
[0023]附加实施例包括如下设备，该设备包含用于接收相隔第一相位角的输入AC电压和输入AC电流、并输出具有同相的电压和电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，用于控制用于将第一电压变换为第二电压的功率转换器，所述功率转换器包括电感和电容器网络，所述设备包括用于连接到所述电容器网络的开关电容器端子以及第一开关组和第二开关组，所述第一开关组和所述第二开关组各自包括多个开关，所述开关中的至少一个开关连接到所述开关电容器端子，所述第一开关组和所述第二开关组在连接到所述电容器网络的情况下限定包括通过开关互连的电容器的开关电容器网络，其中，使所述第一开关组中的开关闭合并且使所述第二开关组中的开关断开使得将所述开关电容器网络中的电容器布置为第一状态，以及使所述第二开关组中的开关闭合并且使所述第一开关组中的开关断开使得将所述电容器布置为第二状态，所述设备还包括控制器，所述控制器用于在操作中使所述开关电容器网络以特定频率在所述第一状态和所述第二状态之间转变、由此在所述开关电容器网络中的电容器和端子之间传送电荷，并且使所述电感与所述开关电容器网络进行协作以使所述第一电压变换为所述第二电压。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述功率转换器包括二极管电路，所述二极管电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，其中所述第三二极管的阴极和所述第二二极管的阳极在第一节点处连接，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：派赛公司，
类型：发明
国别省市：