电压转换电路及电子设备制造技术

本申请适用于电源技术领域，提供了一种电压转换电路及电子设备，包括三电平变压单元、驱动单元及电压平衡单元，三电平变压单元对第一端接收到的第一电压信号进行降压处理，并从第二端输出降压处理后的第一电压信号，对第二端接收到的第二电压信号进行升压处理，并从第一端输出降压处理后的第二电压信号；驱动单元基于降压处理后的第一电压信号或升压处理后的第二电压信号生成第一开关驱动信号；电压平衡单元包括第一电容，电压平衡单元基于第一开关控制信号生成电容开关驱动信号，并基于电容开关驱动信号控制第一电容将第二功率管与第三功率管的共接点的电压调节为目标电压的一半，提高了电压转换电路的电能转换效率，降低了电压转换电路的成本。了电压转换电路的成本。了电压转换电路的成本。

【技术实现步骤摘要】
电压转换电路及电子设备


[0001]本申请属于电源
，尤其涉及一种电压转换电路及电子设备。

技术介绍

[0002]三电平降压型变换器是电子设备中常用的一种电压转换电路，其可以将电子设备的电源端口输入的高电压转换为电池充电所需的低电压，从而为电池充电。三电平降压型变换器的结构通常如图1A所示，其中，功率管Q1和功率管Q4分别由一对互补的驱动信号驱动，功率管Q2和功率管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，这两对互补的驱动信号的占空比相同，相位相差180度。
[0003]为了使三电平降压型变换器中的各个器件始终工作在低电压状态，需要在各个功率管导通之前将飞跨电容Cfly两端的电压预充至输入电压的一半左右，这样三电平降压型变换器处于稳态时，各个功率管的两个导通端之间的电压也为输入电压的一半左右，从而使三电平降压变换器可以采用具有更低耐压性的器件，能够降低三电平降压变换器的成本。然而，由于实际应用中各个功率管的导通电阻或驱动电路的不对称性，导致飞跨电容Cfly两端的电压往往会偏离输入电压的一半较远，这样不仅会使部分器件工作在更高的电压应力下，而且会导致流经输出电感L0的电流波纹增大，降低了三电平降压型变换器的电能转换效率。现有技术通常是采用调节各个功率管的驱动信号的占空比的方式，或采用对飞跨电容Cfly进行充放电的方式来解决电能转换效率低的技术问题，然而，调节占空比的方式在占空比为50%左右时的调节能力较差，会导致两相功率管的占空比严重不对称，进而导致流经输出电感L0的电流纹波增大，无法有效提高三电平降压变换器的电能转换效率；对飞跨电容Cfly进行充放电的方式的动态调节速度较慢，也无法有效提高三电平降压变换器的电能转换效率。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请实施例提供了一种电压转换电路及电子设备，以解决现有的三电平降压变换器的电能转换效率低，且成本较高的技术问题。
[0005]第一方面，本申请实施例提供一种电压转换电路，包括三电平变压单元、驱动单元及电压平衡单元；所述三电平变压单元包括飞跨电容、输出电感以及依次串接在所述三电平变压单元的第一端与地之间的第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管，所述飞跨电容连接在所述第一功率管与所述第二功率管的共接点以及所述第三功率管与所述第四功率管的共接点之间，所述输出电感连接在所述第二功率管与所述第三功率管的共接点以及所述三电平变压单元的第二端之间；所述三电平变压单元用于基于第一开关驱动信号对所述第一端接收到的第一电压信号进行降压处理，并从所述第二端输出降压处理后的所述第一电压信号；或者用于基于所述第一开关驱动信号对所述第二端接收到的第二电压信号进行升压处理，并从所述第一端输出升压处理后的所述第二电压信号；
所述驱动单元的输入端连接所述第一端或所述第二端，所述驱动单元的四个驱动端分别与所述第一功率管的受控端、所述第二功率管的受控端、所述第三功率管的受控端及所述第四功率管的受控端连接，所述驱动单元用于基于降压处理后的所述第一电压信号或升压处理后的所述第二电压信号生成第一开关控制信号，并基于所述第一开关控制信号生成所述第一开关驱动信号，且基于所述第一开关驱动信号对所述第一功率管、所述第二功率管、所述第三功率管及所述第四功率管进行驱动控制；所述电压平衡单元的平衡端连接所述第二功率管与所述第三功率管的共接点，所述电压平衡单元包括第一电容，所述电压平衡单元用于基于所述第一开关控制信号生成电容开关驱动信号，并基于所述电容开关驱动信号，控制所述第一电容将所述第二功率管与所述第三功率管的共接点的电压调节为目标电压的一半，所述目标电压为所述第一电压信号的电压或所述第二电压信号的电压。
[0006]第二方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括电源端口、电池以及如上述第一方面所述的电压转换电路，所述电压转换电路的输入端连接所述电源端口，所述电压转换电路的输出端连接所述电池。
[0007]实施本申请实施例提供的电压转换电路及电子设备具有以下有益效果：本申请实施例提供的电压转换电路，包括三电平变压单元、驱动单元及电压平衡单元，三电平变压单元用于对第一端接收到的第一电压信号进行降压处理，并从第二端输出降压处理后的第一电压信号，或者用于对第二端接收到的第二电压信号进行升压处理，并从第一端输出降压处理后的第二电压信号；驱动单元用于基于降压处理后的第一电压信号或升压处理后的第二电压信号生成第一开关控制信号，并基于第一开关信号生成第一开关驱动信号，且基于第一开关驱动信号对三电平变压单元中的第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管进行驱动控制；通过在电压平衡单元中设置第一电容，并使电压平衡单元基于第一开关控制信号生成电容开关驱动信号，且基于电容开关驱动信号控制第一电容将第二功率管与第三功率管的共接点的电压调节为第一电压信号的电压或第二电压信号的电压的一半，从而可以将三电平变压单元中的各个器件的电压应力始终保持在输入电压的一半左右，不仅减少了流经输出电感的电流的波纹，提高了电压转换电路的电能转换效率，而且使电压转换电路中的各单元可以采用具有更低耐压性的器件，降低了电压转换电路的成本。
附图说明
[0008]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0009]图1A为传统的三电平降压变换器的结构示意图；图1B为传统的三电平降压变换器中各个功率管的驱动信号的示意图；图2A和图2B分别为本申请实施例提供的一种降压型电压转换电路和升压型电压转换电路的结构示意图；图3A和图3B分别为本申请另一实施例提供的一种降压型电压转换电路和升压型
电压转换电路的结构示意图；图4A和图4B分别为本申请实施例提供的一种降压型电压转换电路和升压型电压转换电路的电路原理示意图；图5A和图5B分别为本申请另一实施例提供的一种降压型电压转换电路和升压型电压转换电路的电路原理示意图；图6A为本申请实施例提供的一种电压转换电路中各个功率管的驱动信号在一个开关周期内的波形示意图；图6B为本申请另一实施例提供的一种电压转换电路中各个功率管的驱动信号在一个开关周期内的波形示意图；图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0010]需要说明的是，本申请实施例使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其它方式另外特别强调。
[0011]目前，采用可充电电池供电的电子设备越来越多，大部分电子设备采用一节电池供电，由于一节电池所需的充电电压本文档来自技高网...

【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，包括三电平变压单元、驱动单元及电压平衡单元；所述三电平变压单元包括飞跨电容、输出电感以及依次串接在所述三电平变压单元的第一端与地之间的第一功率管、第二功率管、第三功率管及第四功率管，所述飞跨电容连接在所述第一功率管与所述第二功率管的共接点以及所述第三功率管与所述第四功率管的共接点之间，所述输出电感连接在所述第二功率管与所述第三功率管的共接点以及所述三电平变压单元的第二端之间；所述三电平变压单元用于基于第一开关驱动信号对所述第一端接收到的第一电压信号进行降压处理，并从所述第二端输出降压处理后的所述第一电压信号；或者用于基于所述第一开关驱动信号对所述第二端接收到的第二电压信号进行升压处理，并从所述第一端输出升压处理后的所述第二电压信号；所述驱动单元的输入端连接所述第一端或所述第二端，所述驱动单元的四个驱动端分别与所述第一功率管的受控端、所述第二功率管的受控端、所述第三功率管的受控端及所述第四功率管的受控端连接，所述驱动单元用于基于降压处理后的所述第一电压信号或升压处理后的所述第二电压信号生成第一开关控制信号，并基于所述第一开关控制信号生成所述第一开关驱动信号，且基于所述第一开关驱动信号对所述第一功率管、所述第二功率管、所述第三功率管及所述第四功率管进行驱动控制；所述电压平衡单元的平衡端连接所述第二功率管与所述第三功率管的共接点，所述电压平衡单元包括第一电容，所述电压平衡单元用于基于所述第一开关控制信号生成电容开关驱动信号，并基于所述电容开关驱动信号，控制所述第一电容将所述第二功率管与所述第三功率管的共接点的电压调节为目标电压的一半，所述目标电压为所述第一电压信号的电压或所述第二电压信号的电压。2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一开关控制信号包括用于控制所述第一功率管通断的第一控制信号、用于控制所述第二功率管通断的第二控制信号、用于控制所述第三功率管通断的第三控制信号以及用于控制所述第四功率管通断的第四控制信号；所述第一开关驱动信号包括用于驱动所述第一功率管的第一驱动信号、用于驱动所述第二功率管的第二驱动信号、用于驱动所述第三功率管的第三驱动信号、用于驱动所述第四功率管的第四驱动信号；所述驱动单元包括输出电压调节单元、脉宽调制单元及第一驱动单元；所述输出电压调节单元的第一输入端用于接收参考电压信号，所述输出电压调节单元的第二输入端作为所述驱动单元的输入端，所述输出电压调节单元的输出端连接所述脉宽调制单元的输入端；所述输出电压调节单元用于基于所述参考电压信号以及降压处理后的所述第一电压信号生成误差电压信号，或者用于基于所述参考电压信号以及升压处理后的所述第二电压信号生成所述误差电压信号，并向所述脉宽调制单元发送所述误差电压信号；所述脉宽调制单元的四个输出端分别连接所述第一驱动单元的四个输入端以及所述电压平衡单元的四个输入端；所述脉宽调制单元用于基于所述误差电压信号生成所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号及所述第四控制信号，并向所述第一驱动单元和所述电压平衡单元发送所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号及所述第四控制信号；所述第一驱动单元的四个输出端分别作为所述驱动单元的四个驱动端；所述第一驱动
单元用于基于所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第三控制信号及所述第四控制信号分别生成所述第一驱动信号、所述第二驱动信号、所述第三驱动信号及所述第四驱动信号，并通过所述第一驱动单元的四个输出端分别输出所述第一驱动信号、所述第二驱动信号、所述第三驱动信号及所述第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛鸿，戴兴科，
申请(专利权)人：深圳市微源半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：