电压转换电路与电子设备制造技术

本申请公开了一种电压转换电路与电子设备，涉及电子电路技术领域。电压转换电路包括第一转换支路、第二转换支路与控制器。第一转换支路分别与输入电源及第二转换支路连接，控制器分别与第一转换支路及第二转换支路中的各开关管连接。控制器用于控制第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为第二转换支路提供电流。控制器还用于控制第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于至少两个电流源提供的电流生成输出电压。通过上述方式，能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。

【技术实现步骤摘要】
电压转换电路与电子设备


[0001]本申请涉及电子电路
，特别是涉及一种电压转换电路与电子设备。

技术介绍

[0002]数据中心通常采用12V总线系统。12V母线电压可通过两种方式获得，第一种为由交流电源生成12V的直流电源，第二种为从48V母线电压转换为12V母线电压。然后将12V转换为低电压，例如0.8V、1.0V、1.2V、1.5V、1.8V等，为不同的系统负载供电。
[0003]目前，通常采用全桥LLC型DCDC转换器来实现从48V母线转换为12V母线。然而，该种全桥LLC型DCDC转换器的电压转换效率较低。

技术实现思路

[0004]本申请旨在提供一种电压转换电路与电子设备，能够提高电压转换效率。
[0005]为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电压转换电路，包括：第一转换支路、第二转换支路与控制器；所述第一转换支路分别与输入电源及所述第二转换支路连接，所述控制器分别与所述第一转换支路及所述第二转换支路中的各开关管连接；所述控制器用于控制所述第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为所述输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于所述至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为所述第二转换支路提供电流；所述控制器还用于控制所述第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于所述至少两个电流源提供的电流生成输出电压。
[0006]在一种可选的方式中，所述第二转换支路为开关电容转换电路，且所述第二转换支路包括至少一个电流输入端、一个电压输出端、一个输出电容、至少三个开关管和至少一个储能电容；其中，在所述第二转换支路的开关周期中的一部分时间内，控制所述第二转换支路中的一部分开关管的导通，以使所述电流源通过所述电流输入端为所述储能电容充电；在所述第二转换支路的开关周期中的另一部分时间内，控制所述第二转换支路中的另一部分开关管导通，以使所述储能电容通过所述电压输出端向输出电容放电。
[0007]在一种可选的方式中，所述第一转换支路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第一电感与第二电感；所述第一开关管的第三端分别与所述第一电容的第一端及所述输入电源连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第二开关管的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三开关管的第三端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第一电感的第二端为所述至少两个电流源中的第一电流源的输出端，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第一端及所述第四开关管的第三端连接，所述第二电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述
第二电感的第二端为所述至少两个电流源中的第二电流源的输出端，所述第一电容的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第一开关管的第一端、所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第四开关管的第一端连接。
[0008]在一种可选的方式中，所述第二转换支路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第三电容与第四电容；所述第五开关管的第三端分别与所述第三电容的第一端、所述第一电感的第二端及所述第二电感的第二端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述第四电容的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述第三电容的第二端及所述第七开关管的第三端连接，所述第四电容的第二端及所述第七开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第五开关管的第一端、所述第六开关管的第一端及所述第七开关管的第一端连接；其中，所述第三电容的第一端为电流输入端，所述第四电容的第一端为电压输出端，所述第四电容为输出电容，所述第三电容为储能电容。
[0009]在一种可选的方式中，所述第二转换支路包括第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第五电容、第六电容与第七电容；所述第八开关管的第三端分别与所述第五电容的第一端及所述第一电感的第二端连接，所述第八开关管的第二端分别与所述第九开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第九开关管的第二端分别与所述第五电容的第二端及所述第十开关管的第三端连接，所述第六电容的第二端及所述第十开关管的第二端均接地；所述第十一开关管的第三端分别与所述第七电容的第一端及所述第二电感的第二端连接，所述第十一开关管的第二端分别与所述第十二开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第十二开关管的第二端分别与所述第七电容的第二端及所述第十三开关管的第三端连接，所述第十三开关管的第二端接地；所述控制器分别与所述第八开关管的第一端、所述第九开关管的第一端及所述第十开关管的第一端、所述第十一开关管的第一端、所述第十二开关管的第一端及所述第十三开关管的第一端连接；其中，所述第五电容的第一端及所述第七电容的第一端均为电流输入端，所述第六电容的第一端为电压输出端，所述第六电容为输出电容，所述第五电容及所述第七电容为储能电容。
[0010]在一种可选的方式中，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所
述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。
[0011]在一种可选的方式中，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第五个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第六个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。
[0012]在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的本文档来自技高网...

【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，包括：第一转换支路、第二转换支路与控制器；所述第一转换支路分别与输入电源及所述第二转换支路连接，所述控制器分别与所述第一转换支路及所述第二转换支路中的各开关管连接；所述控制器用于控制所述第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为所述输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于所述至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为所述第二转换支路提供电流；所述控制器还用于控制所述第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于所述至少两个电流源提供的电流生成输出电压。2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路为开关电容转换电路，且所述第二转换支路包括至少一个电流输入端、一个电压输出端、一个输出电容、至少三个开关管和至少一个储能电容；其中，在所述第二转换支路的开关周期中的一部分时间内，控制所述第二转换支路中的一部分开关管的导通，以使所述电流源通过所述电流输入端为所述储能电容充电；在所述第二转换支路的开关周期中的另一部分时间内，控制所述第二转换支路中的另一部分开关管导通，以使所述储能电容通过所述电压输出端向输出电容放电。3.根据权利要求1或2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一转换支路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第一电感与第二电感；所述第一开关管的第三端分别与所述第一电容的第一端及所述输入电源连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第二开关管的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三开关管的第三端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第一电感的第二端为所述至少两个电流源中的第一电流源的输出端，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第一端及所述第四开关管的第三端连接，所述第二电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第二电感的第二端为所述至少两个电流源中的第二电流源的输出端，所述第一电容的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第一开关管的第一端、所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第四开关管的第一端连接。4.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第三电容与第四电容；所述第五开关管的第三端分别与所述第三电容的第一端、所述第一电感的第二端及所述第二电感的第二端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述第四电容的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述第三电容的第二端及所述第七开关管的第三端连接，所述第四电容的第二端及所述第七开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第五开关管的第一端、所述第六开关管的第一端及所述第七开关管的第一端连接；其中，所述第三电容的第一端为电流输入端，所述第四电容的第一端为电压输出端，所述第四电容为输出电容，所述第三电容为储能电容。5.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路包括第八开关
管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第五电容、第六电容与第七电容；所述第八开关管的第三端分别与所述第五电容的第一端及所述第一电感的第二端连接，所述第八开关管的第二端分别与所述第九开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第九开关管的第二端分别与所述第五电容的第二端及所述第十开关管的第三端连接，所述第六电容的第二端及所述第十开关管的第二端均接地；所述第十一开关管的第三端分别与所述第七电容的第一端及所述第二电感的第二端连接，所述第十一开关管的第二端分别与所述第十二开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第十二开关管的第二端分别与所述第七电容的第二端及所述第十三开关管的第三端连接，所述第十三开关管的第二端接地；所述控制器分别与所述第八开关管的第一端、所述第九开关管的第一端及所述第十开关管的第一端、所述第十一开关管的第一端、所述第十二开关管的第一端及所述第十三开关管的第一端连接；其中，所述第五电容的第一端及所述第七电容的第一端均为电流输入端，所述第六电容的第一端为电压输出端，所述第六电容为输出电容，所述第五电容及所述第七电容为储能电容。6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。7.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第五个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第六个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。8.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：
控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述第十一开关管与所述第十三开关管的组合与所述第十二开关管以互补的方式交替导通与关断；其中，所述第八开关管与所述第十一开关管均以所述第二转换支路的开关频率，并以与所述第二转换支路相同的占空比错相180度导通与关断。9.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括依次级联的M个纵向扩展支路，每个所述纵向扩展支路包括第一扩展开关管、第二扩展开关管、第一扩展电容与第二扩展电容，其中，M为≥1的整数；其中，所述M个纵向扩展支路中的第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第七电容的第一端连接；所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述M个纵向扩展支路中的第M个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端与所述第一电感的第二端连接，所述第M个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端与所述第二电感的第二端连接；所述M个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接，所述M个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接；所述M个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述M个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接；当1＜K≤M时，所述M个纵向扩展支路中的第K个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述M个纵向扩展支路中的第（K
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1）个纵向扩展支路中第一扩展开关管的第三端连接，所述第K个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第（K
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1）个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述控制器与所述M个纵向扩展支路中的扩展开关管的第一端连接。10.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管以50%的占空比交替导通与关断，以使所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管工作在两个工作状态；其中，在所述两个工作状态中的第一个工作状态，所述控制器用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘锐，杨松楠，陶海，
申请(专利权)人：希荻微电子集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：