模式下维持了高效的操作。
[0029]—个或多个实施例的另一个优点是控制器不一定必须为电荷栗的特定用途进行预先配置，并且可以适配其中栗被嵌入而没有进一步配置的电路。例如，控制器可以适配所使用的栗电容器的尺寸、耦合到栗的调节器的类型、栗和/或调节器的切换频率，等等。
[0030]根据以下的【具体实施方式】以及权利要求，本发明的其它特征和优点是显而易见的。
【附图说明】
[0031 ] 图1是单相1: f5Dickson电荷栗；
[0032]图2A-B是图1的电荷栗在两种操作状态下的等效电路；
[0033]图3和4是具有耦合到电荷栗的可切换补偿电路的电路；
[0034]图5是用于测量电荷栗电流的电路；
[0035]图6是示出在图4中示出的电荷栗的一个周期期间的电荷转移的示意图；
[0036]图7A-C是在不同输出电流和切换频率条件下在图4中示出的电荷栗的输出电压的曲线图；及
[0037]图8是单相串并联电荷栗。
【具体实施方式】
[0038]如以上所介绍的，作为一个例子，在图1中示出的电荷栗100可以在“绝热”模式下操作，其中低电压外围设备110和高电压外围设备190中的一个或两者可以包括电流源。例如，在2012年11月8日发表的、并且通过引用被结合于此的专利公开WO 2012/151466描述了其中源和/或负载包括调节电路的配置。特别地，在图1和图2A-B中，低电压负载110可以有效地包括电流源，而不是在被称为电荷栗的“绝热”操作的例子中的电压源。如果电流源维持来自电荷栗的恒定电流，则在图2A中示出的电流在所示的状态期间维持基本上恒定的值。因此，在其中电流通过的开关中的电阻损耗比在电压负载情况下的电阻损耗低，并且也基本上独立于切换频率和周期时间T。在电压驱动的情况下，其中在开关中的电容损耗随着切换频率的增加而增加，这表明降低切换频率是所期望的。但是，可能依赖于电荷栗的内部方面、在电荷栗的端子处的电压或电流特性、和/或诸如源和/或负载的外围元件的内部方面的其它因素可能限制周期时间(例如，对切换频率设置下限)。
[0039]参考图3，在操作的第一模式中，负载320可以被认为包括具有输出电流1的恒定电流源312。在一些实现中，负载320也包括输出电容器，这对于下面的分析可以被认为是足够小，使得传递到负载320的电流可以被认为是基本上恒定的。如以上参考图2A-B所介绍的，在电荷栗100的操作的交替状态期间，在电荷栗100的电容器之间的电荷转移因此在操作的绝热模式下基本上恒定。
[0040]继续参考图3，在电荷栗100和负载320之间引入补偿电路340。开关344可控制来选择性地将补偿电容器342引入到电荷栗100的输出端。
[0041 ]各种因素会影响在图3中示出的功率转换的效率，包括输入电压源392的电压、电荷栗100的切换频率、以及输出电流10(或者某种程度上等效的电荷栗100的输入或输出电流)。效率还取决于补偿电容器342是否经由开关344耦合到输出路径。作为一般的方法，控制器350接受特征化影响效率的一个或多个因素的输入并且根据引入补偿电容器，效率是否预计要被提高来输出设置开关344的状态的控制信号。由控制器350实现的逻辑的进一步讨论在该【具体实施方式】的后面提供。
[0042]参考图4，在另一个例子中，电荷栗100的配置具有经由补偿电路340耦合到电荷栗100的低电压端子的调节器320，以及耦合到电荷栗100的高电压端子的电压源392。在图4中示出的调节器320 (在下面通常也被互换地称为“转换器”)是降压转换器(Buckconverter)，它由开关322和324、电感器326和输出电容器328组成。开关在交替的状态下打开和关闭(即，分别呈现高和低阻抗)，使得然后当开关324被闭合时开关322打开，而当开关324打开时，开关322被闭合。这些开关在可以低于、高于或等于电荷栗100中的开关的频率下操作，其中占空比被定义为在调节器320中的开关322被闭合的这一小部分时间。优选的实施例是当电荷栗100的切换频率低于调节器320时。但是，在电荷栗100处于高于调节器320的频率的情况下，当调节器320关闭时(低占空比)，电荷栗100被禁用，并且当调节器320开启时，电荷栗100被启用。
[0043]—般而言，当调节器320在其最高占空比下操作时，调节器320在其最高功率效率下操作。在一些例子中，调节器的控制器(未示出)以常规的方式调整占空比来实现期望的输出电压VO。在其中的调节器320的开关322被关闭的期间，从电荷栗100传递到调节器320的电流是有效恒定的，等于通过电感器326的电流。假设调节器320的切换频率大大地高于电荷栗100的切换频率，则电荷栗100可以被认为是由具有等于占空比乘以电感器电流的平均电流的脉冲电流源驱动的。
[0044]注意，如以上所介绍的，在其中调节器320使脉冲电流下降的情况下，那么对于特定的平均电流，电阻能量损耗一般随着电流的占空比的降低而增加，大约与占空比成反比。存在一系列的低占空比，并且由此相对于平均电流的高峰值电流，其中利用脉冲电流的电阻损耗超过对于将由相对恒定的输出电压，例如，跨大的输出电容器驱动的电荷栗100导致的相同平均电流的损耗。因此，对于选定的低占空比的范围，控制器350关闭开关344并且在电荷栗100的输出端引入相对大的补偿电容器342。其结果是电荷栗100呈现基本上恒定的电压，并且因此操作在基本上“非绝热”模式。因此，由于占空比基本上与输出电压成正比，因此控制器350有效地对输出电压做出响应。从而在高输出电压的绝热模式下和在低输出电压的非绝热模式下操作电荷栗100;并且在阈值占空比下在绝热和非绝热模式之间切换以维持最优的总功率转换的效率。
[0045]在控制器350中实现的控制逻辑的例子可以在诸如图4和5所示出的那些配置中在以下的讨论中加以考虑。
[0046]—般而言，电荷栗可以在两个唯一操作条件中的其中一个下操作，或者在它们之间的区域中操作。在慢切换限制(SSL)机制中，电荷栗中的电容器电流有时间沉降到其最终值并且电容器电压从电荷栗操作的周期的开始到结束经历幅值的显著变化。在快切换限制(FSL)机制中，例如，由于高电容、高切换频率和高开关电阻中的一个或多个的组合，电容器在电荷栗操作的周期期间不达到平衡。
[0047]另一个因素涉及在电荷栗100的输出处的电容，其中在图4的电路中，可以通过闭合开关344向输出添加补偿电容器342来增加电容。对于小的输出电容，电荷栗100的输出电流通过调节器320的脉冲电流特性被有效地设置。如以上所讨论的，对于给定的平均电流，在脉冲电流情况下的电阻功率损耗与占空比大致成反比。
[0048]对于大的输出电容，电荷栗100的输出电流的RMS通过具有补偿电容器342和调节器320的电荷栗100的内部电容器的平衡来有效地确定。对于给定的平均电流，该电阻功率损耗大约与通过电荷栗100的内部电容器的峰值到峰值电压的平方成反比。
[0049]操作的FSL/SSL和恒定/脉冲1模式的四种组合是可能的。在一些例子中，这四种模式中的每一种基于如在图3和4中所示出的补偿电容器342的添加以不同方式受到影响。
[0050]情况一:在FSL模式下，利用如在图3中的恒定输出电流10，补偿电容器342的引入基本上不影响转换效率。
[0051]情况二:在FSL模式下，利用如在图4中的脉冲输出电流，当补偿电容器342被引入时效率增加，从而减少了由电荷栗100所看到的RMS电流。
[0052]情况三:在SSL模式下，利用如在图3中的恒定输出电流1，在不引入补偿电容器342的情况下，效率通常会增加，从而产生绝热操作。
[0053]情况四:在SSL模式下，利用如图4中的脉冲负载电流，效率取决于平均输出电流、占空比以及电荷栗100在离SSL/FSL边界多远处操作之间的关系。例如，在低占空比，效率通常随着补偿电容器342的引入而增加，从而产生非绝热操作。相反，在高占空比，效率通常会在不引入补偿电容器342的情况下增加，从而产生绝热操作。此外，当电荷栗100处于SSL模式时，