高效开关电容器功率转换制造技术

本发明专利技术涉及高效开关电容器功率转换。提供了在较低输入电压和较高输出电压之间转换的系统，包括：接收输入电压的输入以及提供输出电压的输出；具有较高电势端子和较低电势端子的第一电容器，及在输入电压、输出电压和基电压之间选择性地耦接第一电容器的较高电势端子和较低电势端子的第一组开关设备。该系统还包括产生具有包括第一和第二相位的大体非重叠时钟相位的时钟信号的谐振时钟电路。该谐振时钟电路配置为控制第一组开关设备，使得在第一相位期间第一电容器的较高电势端子耦接到输入电压且第一电容器的较低电势端子耦接到基电压，以及在第二相位期间第一电容器的较高电势端子耦接到输出电压且第一电容器的较低电势端子耦接到输入电压。

【技术实现步骤摘要】
高效开关电容器功率转换系统和方法
公开的实施例一般地涉及用于传递不同电势的DC功率的技术。更具体地，公开的实施例涉及使用谐振时钟电路产生用于开关晶体管的栅极驱动信号的高效开关电容器功率转换技术。
技术介绍
电池性能对于诸如膝上计算机的便携式计算设备的高效操作是至关重要的。为了提供更高的供电电压，便携式计算设备内的电池单元(batterycell)通常被串联堆叠在电池组(batterypack)内。由于导电损耗(conductionloss)在这种串联布置中较低，因此这种布置有效地提供功率。不幸的是，当功率随后被下转换以便为某些系统组件提供较低的电压时，以这种方式提供功率的效率低。例如，通常使用仅能实现90％效率或更低的降压转换器(buckconverter)或其它下转换技术对功率进行下转换(注意，功率＝I＊V，而导电损耗与I2R成比例)。电池管理单元(BMU)通常控制电池组的充电和放电处理。然而，如果构成电池组的电池单元的容量不匹配，电池组可能遭受不平衡状态的损伤。由于具有最高充电状态的单元将引发充电处理的中断，不平衡的电池组具有减少的容量，这意味着具有较低充电状态的单元永远不会被完本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在输入电压和输出电压之间转换的系统，包括：耦接到输入电压的输入；耦接到输出电压的输出；具有较高电势端子和较低电势端子的第一电容器；第一组开关设备，所述第一组开关设备在输入电压、输出电压和基电压之间选择性地耦接第一电容器的较高电势端子和较低电势端子；和谐振时钟电路，所述谐振时钟电路为第一组开关设备产生具有大体不重叠的时钟相位的时钟信号，所述时钟相位包括第一相位和第二相位；其中所述谐振时钟电路配置为控制第一组开关设备，使得在第一相位期间，第一电容器的较高电势端子被耦接到输入电压，并且第一电容器的较低电势端子被耦接到基电压，以及在第二相位期间，第一电容器的较高电势端子被耦接到输出电压，并且第...

【技术特征摘要】
US 2009-8-5 12/535,9741.一种用于在输入电压和输出电压之间转换的系统，包括：耦接到输入电压的输入端子；耦接到输出电压的输出端子；第一开关电容器块，所述第一开关电容器块包括第一电容器和第一组开关设备，其中所述第一组开关设备在输入电压、输出电压和基电压之间选择性地耦接所述第一电容器的较高电势端子和较低电势端子；第二开关电容器块，所述第二开关电容器块包括第二电容器和第二组开关设备，其中所述第二组开关设备在所述输入电压、所述输出电压和所述基电压之间选择性地耦接所述第二电容器的较高电势端子和较低电势端子；谐振时钟电路，所述谐振时钟电路为所述第一开关电容器块和所述第二开关电容器块产生具有大体不重叠的时钟相位的时钟信号，所述时钟相位包括第一相位和第二相位，其中所述谐振时钟电路包括：第一、第二、第三和第四输出，其中所述第一、第二、第三和第四输出中的每一个输出都耦接到所述第一开关电容器块中的不同开关设备并且都耦接到所述第二开关电容器块中的不同开关设备；耦接在所述第二输出和所述第四输出之间的第一自举电容器和耦接在所述第一输出和所述第三输出之间的第二自举电容器；以及第一、第二、第三和第四晶体管，其中所述第一、第二、第三和第四晶体管中的每一个晶体管都包括漏极、源极和栅极；其中所述第一输出耦接到第二电感器和所述第一晶体管的漏极，所述第二输出耦接到第一电感器和所述第二晶体管的漏极，所述第三输出耦接到所述第三晶体管的漏极，并且所述第四输出耦接到所述第四晶体管的漏极，其中所述谐振时钟电路配置为控制所述第一开关电容器块，使得在所述第一相位期间，所述第一电容器的较高电势端子耦接到所述输入电压并且所述第一电容器的较低电势端子耦接到所述基电压，并且在所述第二相位期间，所述第一电容器的较高电势端子耦接到所述输出电压并且所述第一电容器的较低电势端子耦接到所述输入电压；其中所述谐振时钟电路配置为控制所述第二开关电容器块，使得在所述第一相位期间，所述第二电容器的较高电势端子耦接到所述输出电压并且所述第二电容器的较低电势端子耦接到所述输入电压，并且在所述第二相位期间，所述第二电容器的较高电势端子耦接到所述输入电压，并且所述第二电容器的较低电势端子耦接到所述基电压，其中所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的源极耦接到所述基电压，所述第一晶体管的栅极耦接到所述第二晶体管的漏极，并且所述第二晶体管的栅极耦接到所述第一晶体管的漏极，其中所述第三晶体管的源极和所述第四晶体管的源极耦接到所述输入电压，所述第三晶体管的栅极耦接到所述第四晶体管的漏极，并且所述第四晶体管的栅极耦接到所述第三晶体管的漏极，并且其中所述第一电感器耦接在所述第二输出与电源电压之间，并且所述第二电感器耦接在所述电源电压和所述第一输出之间。2.如权利要求1所述的系统，还包括提供输入电压的电池，其中所述电池的较低电势端子被耦接到所述基电压，并且所述电池的较高电势端子被耦接到所述输入电压，并且其中所述电池包括并联耦接在所述输入电压和所述基电压之间的一个或多个电池单元。3.如权利要求1所述的系统，还包括耦接在所述输出电压和所述输入电压之间的电容器。4.如权利要求3所述的系统，还包括耦接在所述输入电压和所述基电压之间的电容器。5.如权利要求1所述的系统，还包括耦接在所述输入电压和所述基电压之间的电容器。6.如权利要求1所述的系统，其中所述第一组开关设备包括：在所述第一相位期间，将所述第一电容器的较高电势端子耦接到所述输入电压的第一开关；在所述第一相位期间，将所述第一电容器的较低电势端子耦接到所述基电压的第二开关；在所述第二相位期间，将所述第一电容器的较高电势端子耦接到所述输出电压的第三开关；和在所述第二相位期间，将所述第一电容器的较低电势端子耦接到所述输入电压的第四开关。7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一电容器包括一个或多个陶瓷电容器。8.一种用于转换电压的方法，包括：通过输入端子接收输入电压；使用谐振时钟电路产生具有大体不重叠的时钟相位的时钟信号，所述时钟相位包括第一相位和第二相位；将所述时钟信号应用于第一开关电容器块，所述第一开关电容器块包括第一电容器和第一组开关设备，其中所述第一组开关设备在输入电压、输出电压和基电压之间选择性地耦接所述第一电容器的较高电势端子和较低电势端子；将所述时钟信号应用于第二开关电容器块，所述第二开关电容器块包括第二电容器和第二组开关设备，其中所述第二组开关设备在所述输入电压、所述输出电压和所述基电压之间选择性地耦接所述第二电容器的较高电势端子和较低电势端子；和通过输出端子提供输出电压，其中所述谐振时钟电路包括：第一、第二、第三和第四输出，...

【专利技术属性】
技术研发人员：WC阿塞思，PJ尤恩加，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]