切换电容功率级以及切换电容变压器制造技术

一种切换电容功率级以及切换电容变压器，切换电容功率级包含一第一子功率级。第一子功率级包含一第一电感、一第一高开关、一第一低开关以及一第一组切换电容网络。第一电感耦接一输入端。第一高开关耦接于第一电感与一输出端之间。第一低开关耦接于第一电感与一第一过渡节点之间。第一组切换电容网络耦接于第一过渡节点与输出端之间。据此，切换损失、导通损失以及涟波皆较小，电压转换率较大，且效率较佳。且效率较佳。且效率较佳。

【技术实现步骤摘要】
切换电容功率级以及切换电容变压器


[0001]本揭示中所述实施例内容是有关于变压器技术，特别关于一种切换电容功率级以及切换电容变压器。

技术介绍

[0002]随着科技的发展，切换电容变压器(switched
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capacitor converters)已被应用至各式电路中。在一些相关技术中，切换电容变压器的电压转换率(voltage conversion ratio，VCR)较佳，但其切换损失、涟波(ripple)以及硬充电损失(hard charging loss)较大。在一些相关技术中，切换电容变压器的切换损失、涟波以及硬充电损失较小，但其电压转换率将会受限(例如：太小)。

技术实现思路

[0003]本揭示的一些实施方式是关于一种切换电容功率级。切换电容功率级包含一第一子功率级。第一子功率级包含一第一电感、一第一高开关、一第一低开关以及一第一组切换电容网络。第一电感耦接一输入端。第一高开关耦接于第一电感与一输出端之间。第一低开关耦接于第一电感与一第一过渡节点之间。第一组切换电容网络耦接于第一过渡节点与输出端之间。
[0004]在一些实施例中，第一过渡节点的一过渡电压大于输入端的一输入电压。
[0005]在一些实施例中，切换电容功率级还包含一第二子功率级。第二子功率级包含一第二电感、一第二高开关、一第二低开关以及一第二组切换电容网络。第二电感耦接输入端。第二高开关耦接于第二电感与输出端之间。第二低开关耦接于第二电感与一第二过渡节点之间。第二组切换电容网络耦接于第二过渡节点与输出端之间。
[0006]在一些实施例中，切换电容功率级还包含一第三子功率级。第三子功率级包含一第三电感、一第三高开关、一第三低开关以及一第三组切换电容网络。第三电感耦接输入端。第三高开关耦接于第三电感与输出端之间。第三低开关耦接于第三电感与一第三过渡节点之间。第三组切换电容网络耦接于第三过渡节点与输出端之间。
[0007]在一些实施例中，第一组切换电容网络包含一第一切换电容网络以及一第二切换电容网络。第一切换电容网络以及第二切换电容网络的各者包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关以及一电容。第一开关耦接于第一过渡节点与一第一内部节点之间。第二开关耦接于第一内部节点与输出端之间。第三开关用以接收一电压且耦接第二内部节点。第四开关耦接于第二内部节点与输出端之间。电容耦接于第一内部节点与第二内部节点之间。
[0008]在一些实施例中，一工作周期依序包含一第一时间区间、一第二时间区间、一第三时间区间以及一第四时间区间。在第一时间区间以及第三时间区间中，第一高开关导通且第一低开关截止。在第二时间区间以及第四时间区间中，第一高开关截止且第一低开关导通。
[0009]在一些实施例中，在第一时间区间以及第二时间区间中，第一切换电容网络中的第一开关、第一切换电容网络中的第四开关、第二切换电容网络中的第二开关以及第二切换电容网络中的第三开关导通，且第一切换电容网络中的第二开关、第一切换电容网络中的第三开关、第二切换电容网络中的第一开关以及第二切换电容网络中的第四开关截止。在第三时间区间以及第四时间区间中，第一切换电容网络中的第一开关、第一切换电容网络中的第四开关、第二切换电容网络中的第二开关以及第二切换电容网络中的第三开关截止，且第一切换电容网络中的第二开关、第一切换电容网络中的第三开关、第二切换电容网络中的第一开关以及第二切换电容网络中的第四开关导通。
[0010]本揭示的一些实施方式是关于一种切换电容变压器。切换电容变压器包含多个子功率级以及一控制器。该些子功率级中的各者包含一电感、一高开关、一低开关、一组切换电容网络以及一驱动器。电感耦接一输入端。高开关耦接于电感与一输出端之间。低开关耦接于电感与一过渡节点之间。该组切换电容网络耦接于过渡节点与输出端之间。驱动器用以控制该组切换电容网络。控制器用以依据输出端的一输出电压、一第一参考电压以及一第二参考电压产生多个控制信号以及多个致能信号。驱动器还用以依据该些控制信号以及该些致能信号产生多个栅极电压以控制该组切换电容网络中的多个开关。
[0011]在一些实施例中，驱动器还用以输出该些控制信号以控制该些子功率级中的该些高开关以及该些低开关。
[0012]在一些实施例中，控制器包含一脉冲控制回路电路以及一频率控制回路电路。脉冲控制回路电路用以依据过渡节点的一过渡电压以及第一参考电压产生该些控制信号。频率控制回路电路用以依据输出电压以及第二参考电压产生该些致能信号。
[0013]在一些实施例中，脉冲控制回路电路包含一取样保持电路以及一错配校正电路以及一时序逻辑电路。取样保持电路用以依据过渡电压产生多个第一信号。错配校正电路用以依据该些第一信号以及第一参考电压产生多个第二信号。时序逻辑电路用以依据该些第二信号产生该些控制信号。
[0014]在一些实施例中，频率控制回路电路包含一运算放大器、一压控振荡器、一计数器以及一有限状态机电路。运算放大器用以依据输出电压以及第二参考电压产生一比较信号。压控振荡器用以依据比较信号产生一频率时钟信号。有限状态机电路用以依据该些计数信号产生该些致能信号。
[0015]在一些实施例中，频率控制回路电路还包含一分相器。分相器用以依据频率时钟信号产生多个相位信号且将该些相位信号输出给脉冲控制回路电路。
[0016]在一些实施例中，频率控制回路电路还包含一缓冲器。缓冲器耦接于运算放大器与压控振荡器之间。
[0017]在一些实施例中，该组切换电容网络中的各者包含一第一转换单元电路、一第二转换单元电路、一第三转换单元电路以及一第四转换单元电路。第一转换单元电路、第二转换单元电路、第三转换单元电路以及第四转换单元电路中的各者包含一第一开关、一第二开关、一第三开关、一第四开关以及一电容。第一开关耦接于过渡节点与一第一内部节点之间。第二开关耦接于第一内部节点与输出端之间。第三开关耦接一第二内部节点。第四开关耦接于第二内部节点与输出端之间。电容耦接于第一内部节点与第二内部节点之间。
[0018]在一些实施例中，第二转换单元电路中电容的一电容值为第一转换单元电路中电
容的一电容值的两倍，第三转换单元电路中电容的一电容值为第二转换单元电路中电容的电容值的两倍，且第四转换单元电路中电容的一电容值为第三转换单元电路中电容的电容值的两倍。
附图说明
[0019]为让本揭示的上述和其他目的、特征、优点与实施例能够更明显易懂，所附附图的说明如下：
[0020]图1是依照本揭示一些实施例所绘示的一切换电容功率级的示意图；
[0021]图2A是依照本揭示一些实施例所绘示的图1的切换电容功率级于一第一相位的示意图；
[0022]图2B是依照本揭示一些实施例所绘示的图2A中信号的波形示意图；
[0023]图3A是依照本揭示一些实施例所绘示的图1的切换电容功率级于一第二相位的示意图；
[0024]图3B是依照本揭示一些实施例所绘示的图3A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切换电容功率级，其特征在于，包含：一第一子功率级，包含：一第一电感，耦接一输入端；一第一高开关，耦接于该第一电感与一输出端之间；一第一低开关，耦接于该第一电感与一第一过渡节点之间；以及一第一组切换电容网络，耦接于该第一过渡节点与该输出端之间。2.如权利要求1所述的切换电容功率级，其特征在于，其中该第一过渡节点的一过渡电压大于该输入端的一输入电压。3.如权利要求1所述的切换电容功率级，其特征在于，还包含：一第二子功率级，包含：一第二电感，耦接该输入端；一第二高开关，耦接于该第二电感与该输出端之间；一第二低开关，耦接于该第二电感与一第二过渡节点之间；以及一第二组切换电容网络，耦接于该第二过渡节点与该输出端之间。4.如权利要求3所述的切换电容功率级，其特征在于，还包含：一第三子功率级，包含：一第三电感，耦接该输入端；一第三高开关，耦接于该第三电感与该输出端之间；一第三低开关，耦接于该第三电感与一第三过渡节点之间；以及一第三组切换电容网络，耦接于该第三过渡节点与该输出端之间。5.如权利要求1所述的切换电容功率级，其特征在于，其中该第一组切换电容网络包含一第一切换电容网络以及一第二切换电容网络，其中该第一切换电容网络以及该第二切换电容网络的各者包含：一第一开关，耦接于该第一过渡节点与一第一内部节点之间；一第二开关，耦接于该第一内部节点与该输出端之间；一第三开关，用以接收一电压且耦接该第二内部节点；一第四开关，耦接于该第二内部节点与该输出端之间；以及一电容，耦接于该第一内部节点与该第二内部节点之间。6.如权利要求5所述的切换电容功率级，其特征在于，其中一工作周期依序包含一第一时间区间、一第二时间区间、一第三时间区间以及一第四时间区间，其中在该第一时间区间以及该第三时间区间中，该第一高开关导通且该第一低开关截止，其中在该第二时间区间以及该第四时间区间中，该第一高开关截止且该第一低开关导通。7.如权利要求6所述的切换电容功率级，其特征在于，其中在该第一时间区间以及该第二时间区间中，该第一切换电容网络中的该第一开关、该第一切换电容网络中的该第四开关、该第二切换电容网络中的该第二开关以及该第二切换电容网络中的该第三开关导通，且该第一切换电容网络中的该第二开关、该第一切换电容网络中的该第三开关、该第二切换电容网络中的该第一开关以及该第二切换电容网
络中的该第四开关截止，其中在该第三时间区间以及该第四时间区间中，该第一切换电容网络中的该第一开关、该第一切换电容网络中的该第四开关、该第二切换电容网络中的该第二开关以及该第二切换电容网络中的该第三开关截止，且该第一切换电容网络中的该第二开关、该第一切换电容网络中的该第三开关、该第二切换电容网络中的该第一开关以及该第二切换电容网络中的该第四开关导通。8.一种切换电容变压器，其特征在于，包含：多个子功率级，其中所述多个子功率级中的各者包含：一电感，耦接一输入端；一高开关，耦接于该电感与一输出端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科宏，张凯勋，梁晋祥，林书永，
申请(专利权)人：联詠科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：