一种开关电容电路SC及电子设备制造技术

本申请实施例提供一种开关电容电路SC及电子设备，涉及电子技术领域，能够自由切换多种降压比例。该SC，第一开关电路的第一端连接电源端，第二端连接第三电容的第一端，第一开关电路的第三端连接第二开关电路的第一端、以及第一电容的第一端，第一开关电路的第四端连接第二电容的第一端，第一开关电路的第五端所述第三开关电路的第一端、第四开关电路的第一端以及第四电容的第一端；第三电容的第二端连接第二开关电路的第二端，第二开关电路的第三端连接地；第二电容的第二端连接第三开关电路的第二端，第三开关电路的第三端连接地，第一电容的第二端连接第四开关电路的第二端，第四开关电路的第三端连接地，第四电容的第二端连接地。接地。接地。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电容电路SC及电子设备


[0001]本申请实施例涉及电子
，尤其涉及一种开关电容电路SC及电子设备。

技术介绍

[0002]手机、手表、平板电脑等终端设备实现有线或无线快速充电都是通过电源适配器或者无线充电电路输出电池电压的2倍(或4倍)的高电压后，再通过终端设备内的开关电容电路(switched capacitor converter，SC)将该高电压降至1/2(或1/4)电压给电池充电。这样，在同等功率下采用高电压传输电能可以减小传输电流，降低线损。此外，SC具有开环高效的特性，结合充电协议控制适配器或者无线充电电路调压或者调流，可以使整个终端设备的充电系统高效，降低热耗，从而实现超级快速充电。
[0003]通常，在快速充电的起始阶段，充电协议控制适配器或者无线充电电路以较高的充电功率(例如60W)实现对电池的快速充电，此时充电协议控制适配器或者无线充电器向SC输出较高的电压(例如20V)，SC此时工作在4:1的降压模式下，将20V的电压转换为5V为电池充电。当电池电压或者容量上升至一定阶段，或热耗过大充电功率时，需要控制适配器或者无线充电器下降切换至较低的充电功率(例如40W)，适配器或者无线充电器向SC输出的电压会降至10V附近，此时为了维持原先的充电电流，以保持快速充电，充电协议会控制SC以2:1的降压模式将输入的10V电压降至5V附近继续给电池充电；当然，充电协议控制适配器或者无线充电器进一步降低电压时，需要控制SC进一步切换降压模式，以保证输出的电压持续维持在5V左右，以此确保快速充电的效果。那么便需要相应的提供一种能够自由切换多种降压比例的SC。

技术实现思路

[0004]本申请的实施例提供一种开关电容电路SC及电子设备，能够自由切换多种降压比例。
[0005]第一方面，提供一种开关电容电路SC，包括：第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路以及第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；其中，第一开关电路的第一端连接电源端；第一开关电路的第二端连接第三电容的第一端，所述第一开关电路的第三端连接所述第二开关电路的第一端、以及所述第一电容的第一端，所述第一开关电路的第四端连接所述第二电容的第一端，所述第一开关电路的第五端连接所述第三开关电路的第一端、所述第四开关电路的第一端以及所述第四电容的第一端；所述第三电容的第二端连接所述第二开关电路的第二端，所述第二开关电路的第三端连接地；所述第二电容的第二端连接所述第三开关电路的第二端，所述第三开关电路的第三端连接地，所述第一电容的第二端连接所述第四开关电路的第二端，所述第四开关电路的第三端连接所述地，所述第四电容的第二端连接所述地；在第一降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第三电容的第一端导通，将所述第二电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第二开关电路被配置将所述第三电容的第二端与所述第一电容的第一端导
通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述地导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；或者，所述第一开关电路被配置为将所述第三电容的第一端与所述第二电容的第一端导通，将所述第一电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第二开关电路被配置为将所述第三电容的第二端与所述地导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述地导通；在第二降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第一电容的第一端导通，将所述第二电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述地导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；或者，所述第一开关电路被配置为将所述第二电容的第一端与所述电源端导通，将所述第一电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述地导通；在第三降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第四电容的第一端导通。
[0006]这样在实现4:1降压模式时，在一个时间周期的第一时间段，第一开关电路将电源端与第三电容Cfly3的第一端导通，将第二电容Cfly2的第一端与第四电容Co的第一端导通；第二开关电路将第三电容Cfly3的第二端与第一电容Cfly1的第一端导通；第三开关电路将第二电容Cfly2的第二端与地GND导通；第四开关电路将第一电容Cfly1的第二端与第四电容Co的第一端导通，其中，第三电容Cfly3、第一电容Cfly1以及第四电容Co形成串联结构，并且该串联结构的两端分别连接电源端以及接地端GND；第二电容Cfly2与第四电容Co并联。这样，当系统稳定时：Vin＝Vcfly3+Vcfly1+Vo，Vcfly2＝Vo；其中Vcfly3为第三电容Cfly3两端的电压，Vcfly1为第一电容Cfly1两端的电压，V0为第四电容Co两端的电压。在一个周期的第二时间段，第一开关电路31将第三电容Cfly3的第一端与第二电容Cfly2的第一端导通，将第一电容Cfly1的第一端与第四电容Co的第一端导通，第二开关电路32将第三电容Cfly3的第二端与地GND导通，第三开关电路33将第二电容Cfly2的第二端与第四电容Co的第一端导通，第四开关电路将第一电容Cfly1的第二端与地GND导通，其中第一电容Cfly1与第四电容Co并联，第二电容Cfly2与第三电容Cfly3的串联结构与第四电容Co并联。这样，当系统稳定时：Vcfly3＝Vcfly2+Vo，Vcfly2为第二电容Cfly2两端的电压。综上，可得Vin＝4Vo，Vcfly3＝2Vo，Vcfly2＝Vo，Vcfly1＝Vo，由此可以实现4:1的电压比例变换。
[0007]在实现2:1降压模式时，在一个周期的第一时间段，第一开关电路31将电源端与第一电容Cfly1的第一端导通，将第二电容Cfly2的第一端与第四电容Co的第一端导通；第三开关电路将第二电容Cfly2的第二端与地GND导通；第四开关电路34将第一电容Cfly1的第二端与第四电容Co的第一端导通。其中，第一电容Cfly1与第四电容Co串联在电源端与地GND之间，第二电容Cfly2与第四电容Co并联。这样，当系统稳定时：Vin＝Vcfly1+Vo，Vo＝Cfly2。在一个周期的第二时间段，第一开关电路将电源端与第二电容Cfly2的第一端导通，将第一电容Cfly1的第一端与第四电容Co的第一端导通，第三开关电路将第二电容Cfly2的第二端与第四电容Co的第一端导通，第四开关电路将第一电容Cfly1的第二端与地GND导通。其中，第二电容Cfly2与第四电容Co串联在电源端与地GND之间，第一电容Cfly1与第四电容Co并联，电流流向如图中虚线箭头示出的方向。这样，当系统稳定时：Vin＝Vcfly1+Vo，
Vo＝Cfly2。综上，可得Vin本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电容电路SC，其特征在于，包括：第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路以及第一电容、第二电容、第三电容以及第四电容；其中，所述第一开关电路的第一端连接电源端；所述第一开关电路的第二端连接所述第三电容的第一端，所述第一开关电路的第三端连接所述第二开关电路的第一端、以及所述第一电容的第一端，所述第一开关电路的第四端连接所述第二电容的第一端，所述第一开关电路的第五端连接所述第三开关电路的第一端、所述第四开关电路的第一端以及所述第四电容的第一端；所述第三电容的第二端连接所述第二开关电路的第二端，所述第二开关电路的第三端连接地；所述第二电容的第二端连接所述第三开关电路的第二端，所述第三开关电路的第三端连接地，所述第一电容的第二端连接所述第四开关电路的第二端，所述第四开关电路的第三端连接所述地，所述第四电容的第二端连接所述地；在第一降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第三电容的第一端导通，将所述第二电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第二开关电路被配置将所述第三电容的第二端与所述第一电容的第一端导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述地导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；或者，所述第一开关电路被配置为将所述第三电容的第一端与所述第二电容的第一端导通，将所述第一电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第二开关电路被配置为将所述第三电容的第二端与所述地导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述地导通；在第二降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第一电容的第一端导通，将所述第二电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述地导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；或者，所述第一开关电路被配置为将所述第二电容的第一端与所述电源端导通，将所述第一电容的第一端与所述第四电容的第一端导通；所述第三开关电路被配置为将所述第二电容的第二端与所述第四电容的第一端导通；所述第四开关电路被配置为将所述第一电容的第二端与所述地导通；在第三降压模式下，所述第一开关电路被配置为将所述电源端与所述第四电容的第一端导通。2.根据权利要求1所述的SC，其特征在于，所述第一开关电路，包括：第一开关、第二开关、第三开关、第四开关以及第五开关；其中，所述第一开关的第一端连接所述第一开关电路的第一端，所述第一开关的第二端连接所述第一开关电路的第二端，所述第二开关的第一端连接所述第一开关电路的第二端，所述第二开关的第二端连接所述第一开关电路的第四端，所述第四开关的第一端连接所述第一开关电路的第二端，所述第四开关的第二端连接所述第一开关电路的第三端，所述第三开关的第一端连接所述第一开关电路的第四端，所述第三开关的第二端连接所述第一开关电路的第五端，所述第五开关的第一端连接所述第一开关电路的第三端，所述第五开关的第二端连接所述第一开关电路的第五端；其中，在第一降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第一开关、所述第三开关处于导通状态，所述第二开关、所述第五开关处于断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第一开关、所述第三开关断开状态，所述第二开关、所述第五开关处于导通状态；在一
个周期内所述第四开关处于断开状态；在第二降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第三开关、所述第四开关处于导通状态，所述第二开关、所述第五开关处于断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第三开关、所述第四开关断开状态，所述第二开关、所述第五开关处于导通状态；在一个周期内所述第四开关处于断开状态；在一个周期内所述第一开关处于导通状态；在第三降压模式下，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、以及第五开关处于导通状态。3.根据权利要求1或2所述的SC，其特征在于，所述第二开关电路，包括：第六开关和第七开关；其中，所述第六开关的第一端连接所述第二开关电路的第一端，所述第六开关的第二端连接所述第二开关电路的第二端，所述第七开关的第一端连接所述第二开关电路的第二端，所述第七开关的第二端连接所述第二开关电路的第三端；在第一降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第六开关处于导通状态，所述第七开关处于断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第六开关处于断开状态，所述第七开关处于导通状态；在第二降压模式下，所述第六开关和所述第七开关处于断开状态；在第三降压模式下，所述第六开关和所述第七开关处于断开状态。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的SC，其特征在于，所述第三开关电路，包括：第八开关和第九开关；其中，第八开关的第一端连接所述第三开关电路的第一端，所述第八开关的第二端连接第三开关电路的第二端，所述第九开关的第一端连接第三开关电路的第二端，所述第九开关的第二端连接所述第三开关电路的第三端；在第一降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第九开关处于导通状态，所述第八开关断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第九开关处于断开状态，所述第八开关处于导通状态；在第二降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第九开关处于导通状态，所述第八开关断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第九开关处于断开状态，所述第八开关处于导通状态；在第三降压模式下，所述第八开关和所述第九开关处于断开状态。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的SC，其特征在于，所述第四开关电路，包括：第十开关和第十一开关，其中，所述第十开关的第一端连接第四开关电路的第一端，第十开关的第二端连接第四开关电路的第二端，所述第十一开关的第一端连接所述第四开关电路的第二端，所述第十一开关的第二端连接所述第四开关电路的第三端；在第一降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第十开关处于导通状态，所述第十一处于断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第十开关处于断开状态，所述第十一开关处于导通状态；在第二降压模式下，在一个周期内的第一时间段，所述第十开关处于导通状态，所述第十一处于断开状态；在一个周期内的第二时间段，所述第十开关处于断开状态，所述第十一开关处于导通状态；在第三降压模式下，所述第十开关和所述第十一开关处于断开状态。
6.根据权利要求2
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5任一项所述的SC，其特征在于，各个开关包括一个开关晶体管，或者，各个开关包括并联的两个或多个开关晶体管。7.一种芯片，其特征在于，包括：第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、第四开关电路；其中，所述第一开关电路的第一端连接电源端；所述第一开关电路的第二端用于连接第三电容的第一端，所述第一开关电路的第三端连接所述第二开关电路的第一端，所述第一开关电路的第三端还用于连接第一电容的第一端，所述第一开关电路的第四端用于连接第二电容的第一端，所述第一开关电路的第五端连接所述第三开关电路的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮新波，叶刚，姚凯，邵蕃光，侯庆慧，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：