电压转换电路、电压转换器及电压转换方法技术

本申请提供一种电压转换电路、电压转换器及电压转换方法，涉及电路技术领域。该电压转换电路中：多个电压转换单元中第一功率器件一端相连，第二功率器件一端相连，第三功率器件一端相连，第四功率器件一端相连；每个电压转换单元中M个第一功率器件另一端和N

【技术实现步骤摘要】
电压转换电路、电压转换器及电压转换方法


[0001]本专利技术涉及电路
，具体而言，涉及一种电压转换电路、电压转换器及电压转换方法。

技术介绍

[0002]开关电容型的电压转换电路仅有开关管和电容构成，与传统的感性开关电源转换电路相比，开关电容型的电压转换电路具有质量轻、体积小和能量密度高等优点。
[0003]传统的开关电容型的电压转换电路由于存在电荷分享损耗，导致电压转换电路的效率较低，通过在电压转换电路中通过中间电压轨实现电容电压的阶跃式变换，减小了电容充放电过程中的电荷分享损耗。
[0004]但是这种方式仅在输入电压和输出电压的转换比在最优转换比时效率最佳，当转换比不是最优转换比时，电荷分享损耗仍然很大，电压转换效率仍然很低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种电压转换电路、电压转换器及电压转换方法，以便在任意转换比下均可以降低电荷分享损耗，提高电压转换效率。
[0006]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种电压转换电路，所述电压转换电路包括：2M+2N+1个电压转换单元、电压输入端、电压输出端以及参考电压端；其中，M和N分别为大于或等于1的整数；
[0008]每个电压转换单元包括：M个第一功率器件、N
‑
1个第二功率器件、储能单元、第一输入功率器件、第一输出功率器件、M
‑
1个第三功率器件、N个第四功率器件、第二输入功率器件、第二输出功率器件以及参考功率器件；
[0009]所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第一功率器件的一端相连，所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第二功率器件的一端相连，所述每个电压转换单元中所述M个第一功率器件的另一端和所述N
‑
1个第二功率器件的另一端均连接所述储能单元的一端；所述第一输入功率器件的一端连接所述电压输入端，所述第一输出功率器件的一端连接所述电压输出端，所述第一输入功率器件和所述第一输出功率器件的另一端均连接所述储能单元的一端；
[0010]所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第三功率器件的一端相连，所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第四功率器件的一端相连，所述每个电压转换单元中所述M
‑
1个第三功率器件的另一端和所述N个第四功率器件的另一端均连接所述储能单元的另一端；所述第二输入功率器件的一端连接所述电压输入端，所述第二输出功率器件的一端连接所述电压输出端，所述参考功率器件的一端还连接所述参考电压端，所述第二输入功率器件、所述第二输出功率器件以及所述参考功率器件的另一端均连接所述储能单元的另一端。
[0011]可选的，若所述电压转换电路的预设输出电压小于预设输入电压，且所述预设输
入电压和所述预设输出电压之差大于预设电压差，所述M个第一功率器件全部激活，所述N
‑
1个第二功率器件的激活数量大于或等于1，所述M
‑
1个第三功率全部未激活，所述N个第四功率器件的激活数量小于N个；
[0012]所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输出功率器件和所述参考功率器件激活。
[0013]可选的，若所述电压转换电路的预设输出电压小于预设输入电压，且所述预设输入电压和所述预设输出电压之差小于预设电压差，所述M个第一功率器件的激活数量小于M个，所述N
‑
1个第二功率器件全部未激活，所述M
‑
1个第三功率的激活数量大于或等于1，所述N个第四功率器件全部激活；
[0014]所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输出功率器件和所述参考功率器件激活。
[0015]可选的，若所述电压转换电路的预设输出电压大于预设输入电压，且所述预设输出电压和所述预设输入电压之差大于预设电压差，所述M个第一功率器件全部激活，所述N
‑
1个第二功率器件的激活数量大于或等于1，所述M
‑
1个第三功率全部未激活，所述N个第四功率器件的激活数量小于N个；
[0016]所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输入功率器件和所述参考功率器件激活。
[0017]可选的，若所述电压转换电路的预设输出电压大于预设输入电压，且所述预设输出电压和所述预设输入电压之差小于预设电压差，所述M个第一功率器件的激活数量小于M个，所述N
‑
1个第二功率器件全部未激活，所述M
‑
1个第三功率的激活数量大于或等于1，所述N个第四功率器件全部激活；
[0018]所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输入功率器件和所述参考功率器件激活。
[0019]第二方面，本申请实施例还提供一种电压转换器，包括：控制单元和上述第一方面任一所述的电压转换电路；
[0020]所述控制单元连接所述电压转换电路的2M+2N+1个电压转换单元中各个功率器件的控制端。
[0021]可选的，所述控制单元包括：转换比匹配单元、控制信号生成单元和独热码生成单元；
[0022]所述转换比匹配单元的输入端接收预设输入电压信号和预设输出电压信号，所述转换比匹配单元的输出端和所述独热码生成单元连接所述控制信号生成单元的输入端，所述控制信号生成单元的输出端连接所述各个功率器件的控制端。
[0023]可选的，所述控制单元还包括：误差放大单元和压控振荡单元；
[0024]所述误差放大单元的输入端接收输出采样电压和基准电压，所述误差放大单元的输出端连接所述压控振荡单元的输入端，所述压控振荡单元的输出端连接所述独热码生成单元。
[0025]可选的，所述电压转换器还包括：电平移位单元，所述电平移位单元连接在所述控制单元和所述各个功率器件的控制端之间。
[0026]第三方面，本申请实施例还提供一种电压转换方法，应用于如第一方面任一项所
述的电压转换器中的控制单元，所述方法包括：
[0027]根据预设电压转换比生成2M+2N+1路控制信号；
[0028]根据所述控制信号，分别控制所述2M+2N+1个电压转换单元中各个功率器件在不同的相位进行导通，使所述电压转换电路输出满足所述预设电压转换比的输出电压。
[0029]本申请的有益效果是：
[0030]本申请提供一种电压转换电路、电压转换器及电压转换方法，在电容数量不变的情况下，通过增加上极板和下极板的功率器件的数量，使上极板包括M个第一功率器件和N
‑
1个第二功率器件，下极板包括M
‑
1个第三功率器件和N个第四功率器件，以便可以通过激活的功率器件的数量，增加或减少上极板虚拟电压轨和下极板虚拟电压轨的数量，使得在任意转换比下均可以保证上极板阶跃电压步进和下极板阶跃电压步进相等，实现在任意转换比下电荷分享损耗均很低，提高电压转换效率。
...

【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，所述电压转换电路包括：2M+2N+1个电压转换单元、电压输入端、电压输出端以及参考电压端；其中，M和N分别为大于或等于1的整数；每个电压转换单元包括：M个第一功率器件、N
‑
1个第二功率器件、储能单元、第一输入功率器件、第一输出功率器件、M
‑
1个第三功率器件、N个第四功率器件、第二输入功率器件、第二输出功率器件以及参考功率器件；所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第一功率器件的一端相连，所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第二功率器件的一端相连，所述每个电压转换单元中所述M个第一功率器件的另一端和所述N
‑
1个第二功率器件的另一端均连接所述储能单元的一端；所述第一输入功率器件的一端连接所述电压输入端，所述第一输出功率器件的一端连接所述电压输出端，所述第一输入功率器件和所述第一输出功率器件的另一端均连接所述储能单元的一端；所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第三功率器件的一端相连，所述2M+2N+1个电压转换单元中所述第四功率器件的一端相连，所述每个电压转换单元中所述M
‑
1个第三功率器件的另一端和所述N个第四功率器件的另一端均连接所述储能单元的另一端；所述第二输入功率器件的一端连接所述电压输入端，所述第二输出功率器件的一端连接所述电压输出端，所述参考功率器件的一端还连接所述参考电压端，所述第二输入功率器件、所述第二输出功率器件以及所述参考功率器件的另一端均连接所述储能单元的另一端。2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，若所述电压转换电路的预设输出电压小于预设输入电压，且所述预设输入电压和所述预设输出电压之差大于预设电压差，所述M个第一功率器件全部激活，所述N
‑
1个第二功率器件的激活数量大于或等于1，所述M
‑
1个第三功率全部未激活，所述N个第四功率器件的激活数量小于N个；所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输出功率器件和所述参考功率器件激活。3.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，若所述电压转换电路的预设输出电压小于预设输入电压，且所述预设输入电压和所述预设输出电压之差小于预设电压差，所述M个第一功率器件的激活数量小于M个，所述N
‑
1个第二功率器件全部未激活，所述M
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1个第三功率的激活数量大于或等于1，所述N个第四功率器件全部激活；所述第一输入功率器件、所述第一输出功率器件、所述第二输出功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远飞，黄沫，路延，马许愿，
申请(专利权)人：澳门大学，
类型：发明
国别省市：