一种多模式降压转换器及其转换方法、转换模块技术

本发明专利技术涉及电压变换器技术领域，更具体的，涉及一种多模式降压转换器、该种多模式降压转换器对电压进行转换的方法、以及基于该种多模式降压转换器设计的转换模块。本发明专利技术提出一种多模式降压转换器，仅集成9个开关、3个电容，保持了系统的高集成度。本发明专利技术的多模式降压转换器结合转换方法，使得本发明专利技术的多模式降压转换器在不改变输入输出端口的条件下，实现3:1倍率、2:1倍率和3:2倍率三种模式的高效率电压转换，以应对AIOT芯片在不同模式的电压转换比要求。换比要求。换比要求。

【技术实现步骤摘要】
一种多模式降压转换器及其转换方法、转换模块


[0001]本专利技术涉及电压变换器
，更具体的，涉及一种多模式降压转换器、该种多模式降压转换器对电压进行降压的转换方法、以及基于该种多模式降压转换器设计的转换模块。

技术介绍

[0002]多模式降压转换器，是一种利用泵送电容来储能的DC
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DC电压变换器。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数降低，从而得到所需要的输出电压。随着万物互联时代的到来，各种电器以及小型可穿戴设备的低功耗小型化以及低发热的需求，随之而来的是应用在各种不同功耗芯片上的电源需求。
[0003]多模式降压转换器因为效率高而被广泛应用于AIOT领域，但传统的多模式降压转换器一旦确定了结构，其能实现的电压转换比就固定了，就无法改变其输入输出的电压转换比。而现有AIOT芯片电路场景下需要在不改变输入输出端口的条件下，实现从1.8V的输入电压到1.2V、0.9V以及0.6V的高效率电压转换(即进行3:1、2:1和3:2三种电压倍率转换)，传统的降压转换器并不能实现。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对传统多模式降压转换器无法在不改变输入输出端口的条件下，同时兼容3:1、2:1和3:2三种电压倍率转换的问题，提供一种多模式降压转换器及其转换方法、转换模块。
[0005]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种多模式降压转换器，包括第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9、第一电容C1、第二电容C2、输出电容Co。
[0007]第一开关S1的第一连接端连接多模式降压转换器的输入正极端。第二开关S2的第一连接端连接第一开关S1的第二连接端，第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第三开关S3的第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第四开关S4的第一连接端连接地GND，第二连接端连接第三开关S3的第一连接端。第五开关S5的第一连接端连接多模式降压转换器的输入正极端。第六开关S6的第一连接端连接第五开关S5的第二连接端，第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第七开关S7的第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第八开关S8的第一连接端连接地GND，第二连接端连接第七开关S7的第一连接端。第九开关S9的第一连接端连接第四开关S4的第二连接端，第二连接端连接第五开关S5的第二连接端。第一电容C1的第一连接端连接第一开关S1的第二连接端，第二连接端连接第四开关S4的第二连接端。第二电容C2的第一连接端连接第五开关S5的第二连接端，第二连接端连接第八开关S8的第二连接端。输出电容Co的第一连接端连接多模
式降压转换器的输出正极端，第二连接端连接地GND。
[0008]多模式降压转换器的输入正极端和地GND之间接入输入电源VIN，输出正极端和地GND之间接出输出电压VOUT。多模式降压转换器通过使9个开关导通或断开，进行多模式降压转换。
[0009]该种多模式降压转换器的实现根据本公开的实施例的方法或过程。
[0010]第二方面，本专利技术公开了一种对电压进行降压的转换方法，其用于实现输入电压到输出电压的3:1、2:1、3:2倍率转换，其应用在如第一方面的多模式降压转换器。
[0011]该种对电压进行降压的转换方法的实现根据本公开的实施例的方法或过程。
[0012]第三方面，本专利技术公开了一种转换模块，采用了如第一方面公开的一种多模式降压转换器的电路封装而成。
[0013]该转换模块的实现根据本公开的实施例的方法或过程。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具备如下有益效果：
[0015]本专利技术提出一种多模式降压转换器，仅集成9个开关、3个电容，保持了系统的高集成度。本专利技术的多模式降压转换器结合转换方法，使得本专利技术的多模式降压转换器在不改变输入输出端口的条件下，实现3:1倍率、2:1倍率和3:2倍率三种模式的高效率电压转换，以应对AIOT芯片在不同模式的电压转换比要求。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的一些实施例，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。
[0017]图1为本专利技术实施例公开的一种多模式降压转换器的结构示意图；
[0018]图2为图1中多模式降压转换器进行3:1倍率转换时的状态切换图；
[0019]图3为图1中多模式降压转换器进行2:1倍率转换时的状态切换图；
[0020]图4为图1中多模式降压转换器进行3:2倍率转换时的状态切换图。
具体实施方式
[0021]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]需要说明的是，当组件被称为“安装于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
[0023]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0024]实施例1
[0025]参看图1，为本专利技术公开的一种多模式降压转换器的结构图。如图1所示，一种多模式降压转换器，包括9个开关(S1～S9)、2个配置电容(C1～C2)、1个输出电容Co。
[0026]第一开关S1的第一连接端连接多模式降压转换器的输入正极端。第二开关S2的第一连接端连接第一开关S1的第二连接端，第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第三开关S3的第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第四开关S4的第一连接端连接地GND，第二连接端连接第三开关S3的第一连接端。第五开关S5的第一连接端连接多模式降压转换器的输入正极端。第六开关S6的第一连接端连接第五开关S5的第二连接端，第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第七开关S7的第二连接端连接多模式降压转换器的输出正极端。第八开关S8的第一连接端连接地GND，第二连接端连接第七开关S7的第一连接端。第九开关S9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模式降压转换器，其特征在于，包括：第一开关S1，其第一连接端连接所述多模式降压转换器的输入正极端；第二开关S2，其第一连接端连接第一开关S1的第二连接端，第二连接端连接所述多模式降压转换器的输出正极端；第三开关S3，其第二连接端连接所述多模式降压转换器的输出正极端；第四开关S4，其第一连接端连接地GND，第二连接端连接第三开关S3的第一连接端；第五开关S5，其第一连接端连接所述多模式降压转换器的输入正极端；第六开关S6，其第一连接端连接第五开关S5的第二连接端，第二连接端连接所述多模式降压转换器的输出正极端；第七开关S7，其第二连接端连接所述多模式降压转换器的输出正极端；第八开关S8，其第一连接端连接地GND，第二连接端连接第七开关S7的第一连接端；第九开关S9，其第一连接端连接第四开关S4的第二连接端，第二连接端连接第五开关S5的第二连接端；第一电容C1，其第一连接端连接第一开关S1的第二连接端，第二连接端连接第四开关S4的第二连接端；第二电容C2，其第一连接端连接第五开关S5的第二连接端，第二连接端连接第八开关S8的第二连接端；以及输出电容Co，其第一连接端连接所述多模式降压转换器的输出正极端，第二连接端连接地GND；所述多模式降压转换器的输入正极端和地GND之间接入输入电源VIN，输出正极端和地GND之间接出输出电压VOUT；所述多模式降压转换器通过使9个开关导通或断开，进行多模式降压转换。2.根据权利要求1所述的多模式降压转换器，其特征在于，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9均连接有使能信号，用于控制开关导通或断开。3.根据权利要求2所述的多模式降压转换器，其特征在于，所述使能信号为外接的时钟电路提供的占空比为50％的时钟方波信号。4.根据权利要求1所述的多模式降压转换器，其特征在于，第一开关S1、第二开关S2、第三开关S3、第四开关S4、第五开关S5、第六开关S6、第七开关S7、第八开关S8、第九开关S9均为MOSFET晶体管。5.根据权利要求1所述的多模式降压转换器，其特征在于，在进行3:1倍率转换时，第一阶段只有第一开关S1、第七开关S7、第九开关S9导通；第二阶段只有第二开关S2、第四开关S4、第六开关S6和第八开关S8导通；两个阶段中，对于状态发生改变的开关，其断开和导通时间分别为50％；在稳态时实现输入电源到输出电压的3:1倍率转换。6.根据权利要求1所述的多模式降压转换器，其特征在于，在进行2:1倍率转换时，第一阶段只有第一开关S1、第三开关S3、第五开关S...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭春雨，尚梦杰，高珊，戴成虎，蔺智挺，吴秀龙，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：