电路、电源系统和电子设备技术方案

本公开涉及一种电路、电源系统和电子设备。第一电路分支和第二电路分支耦合在输入节点与地之间。每个电路分支包括与输出节点串联耦合的第一晶体管至第四晶体管。第一电容器耦合介于在第一晶体管和第二晶体管中间的第一电容器节点与第二电容器节点之间。第二电容器耦合在位于第一晶体管和第二晶体管中间的第三电容器节点与第四电容器节点之间。第一分支与第二分支之间的分支间电路块包括第一分支间晶体管和第二分支间晶体管，第一分支间晶体管耦合在第一电路分支中的第一电容器节点与第二电路分支中的第四电容器节点之间，第二分支间晶体管耦合在第二电路分支中的第三电容器节点与第一电路分支中的第二电容器节点之间。间。间。

【技术实现步骤摘要】
电路、电源系统和电子设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年7月30日提交的意大利专利申请号102021000020597的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过整体引用并入本文。


[0003]本说明书涉及电子转换电路，诸如开关电容器转换器(SCC)拓扑。
[0004]例如，一个或多个实施例可以用在开关DC
‑
DC电压转换器中以提供调节的DC电源。

技术介绍

[0005]采用开关电容器转换器(SCC)类型的DC
‑
DC电压转换器不同于用于将电容器用作能量存储设备的其他拓扑，诸如已知的降压或升压转换器。可选地，可以引入相对于降压或升压转换器拓扑中采用的电感器具有减小尺寸的谐振电感器，以减少电容器的充电/放电损耗(目前称为固有功率损耗)。这是在保持高功率密度的同时实现的，这要归功于被配置为在SCC的开关频率下与电容器谐振的谐振电感器的尺寸减小。
[0006]在常规的SCC电路中，输出电压对应于输入电压，例如，该输入电压基于特定电路拓扑(诸如串并联、Dickson、级联倍增器和梯形拓扑)按固定转换比被缩放(放大或缩小)。
[0007]引入谐振电感器还提供了以连续方式调节SCC的输出电压的可能性。
[0008]大量文献致力于SCC电路拓扑，例如通过以下参考文献(每篇文献通过引用方式并入本文)证明的：
[0009][1]S.Jiang等人的“Switched Tank Converters”(IEEE Transactions on Power Electronics,vol.34,no.6,pp.5048
‑
5062,June 2019,doi:10.1109/TPEL.2018.2868447)，其提出了一种新型开关槽转换器(简称STC)，该转换器采用LC谐振槽以部分地替代飞跨电容器进行能量转移；其中多个STC可以与固有下垂电流共享并行操作，以提供可扩展性和控制简单性；
[0010][2]C.Schaef等人的“A 3
‑
Phase Resonant Switched Capacitor Converter Delivering 7.7W at 85％Efficiency Using 1.1nH PCB Trace Inductors”(IEEE Journal of Solid
‑
State Circuits,vol.50,no.12,pp.2861
‑
2869,Dec.2015,doi:10.1109/JSSC.2015.2462351)，其讨论了开关电容器(SC)转换器，特别是引入少量电感的谐振开关电容器(ReSC)拓扑与飞跨电容器串联，以消除电荷共享损耗，从而实现了在低成本工艺选项中的高效操作，其中三相交错拓扑可以使用自举n通道电源系统和嵌入倒装芯片组件中的个位数nH电感器以85％的效率提供高达7.7W的功率(功率密度为0.91W/mm2或6.4kW/in3)；
[0011][3]M.D.Seeman等人的“Analysis and Optimization of Switched
‑
Capacitor DC
–
DC Converters”(IEEE Transactions on Power Electronics,vol.23,no.2,pp.841
‑
851,March 2008,doi:10.1109/TPEL.2007.915182)，其讨论了通过评估其输出阻抗来完全确定开关电容器(SC)DC
‑
DC转换器的稳态性能的分析方法，其中所开发的简单公式允许优
化电容器尺寸以满足诸如总电容或总能量存储限制等约束条件，并且还允许优化开关尺寸，其中受到总开关电导或总开关伏安(V
‑
A)乘积的约束，其中针对中高转换比，梯型转换器的性能(基于传导损耗)优于常规的基于磁性的转换器的性能；以及
[0012][4]Y.Li等人的“Resonant switched capacitor stacked topology enabling high DC
‑
DC voltage conversion ratios and efficient wide range regulation”(2016 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition(ECCE),2016,pp.1
‑
7,doi:10.1109/ECCE.2016.7855401)，其提出了一种堆叠拓扑谐振开关电容DC
‑
DC转换器以实现高电压转换比，其中该拓扑可以推广到仅具有单个电感器的任何N比1DC
‑
DC转换应用。
[0013]现有解决方案可能存在以下缺点中的一个或多个：在基于梯形拓扑的SCC电路中，与转换比1/N低于1/2的其他拓扑相比，电容器数目的增长速度是其他拓扑的两倍；在基于梯形拓扑的SCC电路中，面积占用可能是一个问题，
[0014]Dickson和倍增器拓扑涉及具有相对较高额定值的电容器和晶体管，即，在稳态操作期间施加到设备的最大电压，而低额定电压提高了设备的性能，使用具有较高电压额定值的组件(电容器和晶体管)导致转换器的性能下降。
[0015]本领域需要克服上述缺点。

技术实现思路

[0016]鉴于上述问题，本公开的实施例旨在解决或缓解上述问题的至少一部分。
[0017]一个或多个实施例可以涉及一种电路。该电路包括：第一电路分支，耦合在DC输入节点与参考节点之间，其中所述第一电路分支包括：第一晶体管，耦合在所述DC输入节点与第一电容器节点之间；第一电容器，与所述第一晶体管串联、耦合在所述第一电容器节点与第二电容器节点之间；以及第二晶体管，与所述第一电容器串联、耦合在所述第二电容器节点与输出节点之间；其中所述第一晶体管和所述第二晶体管分别由彼此异相180
°
的第一信号和第二信号进行栅极控制；第二电路分支，耦合在所述DC输入节点与所述参考节点之间；第三晶体管，耦合在所述DC输入节点与第三电容器节点之间；第二电容器，与所述第三晶体管串联、耦合在所述第三电容器节点与第四电容器节点之间；以及第四晶体管，与所述第二电容器串联、耦合在所述第四电容器节点与所述输出节点之间；其中所述第三晶体管和所述第四晶体管分别由所述第二信号和所述第一信号进行栅极控制；第五晶体管，由所述第二信号进行栅极控制并且耦合在所述第一电容器节点与所述第四电容器节点之间；以及第六晶体管，由所述第二信号进行栅极控制并且耦合在所述第二电容器节点与所述第三电容器节点之间。
[0018]开关电容器电路SCC类型的电子转换器可以是这种电路的示例。
[0019]根据一个或多个实施例，所述第一电路分支还包括：第七晶体管，由所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，其特征在于，包括：第一电路分支，耦合在DC输入节点与参考节点之间，其中所述第一电路分支包括：第一晶体管，耦合在所述DC输入节点与第一电容器节点之间；第一电容器，与所述第一晶体管串联、耦合在所述第一电容器节点与第二电容器节点之间；以及第二晶体管，与所述第一电容器串联、耦合在所述第二电容器节点与输出节点之间；其中所述第一晶体管和所述第二晶体管分别由彼此异相180
°
的第一信号和第二信号进行栅极控制；第二电路分支，耦合在所述DC输入节点与所述参考节点之间；第三晶体管，耦合在所述DC输入节点与第三电容器节点之间；第二电容器，与所述第三晶体管串联、耦合在所述第三电容器节点与第四电容器节点之间；以及第四晶体管，与所述第二电容器串联、耦合在所述第四电容器节点与所述输出节点之间；其中所述第三晶体管和所述第四晶体管分别由所述第二信号和所述第一信号进行栅极控制；第五晶体管，由所述第二信号进行栅极控制并且耦合在所述第一电容器节点与所述第四电容器节点之间；以及第六晶体管，由所述第二信号进行栅极控制并且耦合在所述第二电容器节点与所述第三电容器节点之间。2.根据权利要求1所述的电路：其特征在于，所述第一电路分支还包括：第七晶体管，由所述第一信号进行栅极控制并且与所述第二晶体管串联耦合在所述输出节点与第五电容器节点之间；以及第三电容器，耦合在所述第二电容器节点与所述第五电容器节点之间；以及所述第二电路分支还包括：第八晶体管，由所述第二信号进行栅极控制并且与所述第四晶体管串联耦合在所述输出节点与第六电容器节点之间；以及第四电容器，耦合在所述第四电容器节点与所述第六电容器节点之间。3.根据权利要求2所述的电路：其特征在于，所述第一电路分支还包括第九晶体管，所述第九晶体管由所述第二信号进行栅极控制并且与所述第七晶体管串联耦合在所述第五电容器节点与所述参考节点之间；以及所述第二电路分支还包括第十晶体管，所述第十晶体管由所述第一信号进行栅极控制并且与所述第六晶体管串联耦合在所述第六电容器节点与所述参考节点之间。4.一种电源系统，其特征在于，包括：DC电压供应，耦合到DC输入节点和参考节点；转换器电路，由根据权利要求1所述的至少一个电路形成；控制电路，耦合到一组转换器电路以提供所述第一信号和所述第二信号；其中所述输出节点被配置为耦合到相应负载以向所述负载提供DC电压电平。5.一种电子设备，其特征在于，配备有根据权利要求4所述的电源系统。
6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述DC电压供应是电池，并且所述电子设备是便携式电子设备。7.一种电路，其特征在于，包括：输入节点，被配置为耦合到DC电压源以从所述DC电压源接收参考到地的第一DC电压电平；第一电路分支和第二电路分支，在所述输入节点与地之间，其中所述第一电路分支和所述第二电路分支中的每个电路分支包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，布置成使得穿过所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管的电流流动路径级联在所述输入节点与地之间，其中在所述第二晶体管和所述第三晶体管中间的输出节点被配置为耦合到负载以向所述负载提供第二DC电压电平；以及电容器，与所述第二晶体管和所述第三晶体管并联布置；其中在所述第一电路分支中，所述第一晶体管和所述第三晶体管具有被配置为接收第一控制信号的控制节点，并且被配置为基于所述第一控制信号具有所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：