一种直流直流变换器及电子设备的制作方法

本技术涉及充电，尤其涉及一种直流直流(dcdc，direct current)变换器及电子设备。

背景技术：

1、目前，电子设备的充电速度要求越来越快，例如手机的快充技术一般可以在半小时充到65％以上的电量。因此，电子设备的充电一般采取高压快充的开关电容(sc，switchcapacitor)实现快速充电，当快充到达一定电量以后，再切换到闭环的低压充电，例如buck电路或者buckboost电路充电。一般电子设备中的dcdc变换器包括开环的sc变换器+闭环的buck电路/buckboost电路。

2、但是，现有技术中的sc变换器包括多个飞跨电容，例如一种4:1的降压sc电路。由于电路拓扑的原因，包括三个不同耐压的飞跨电容，其中一个耐压5v、一个10v，一个15v。由于三个飞跨电容的耐压不同，需要三个规格不同的电容，因此，三个电容的封装也不相同，尤其是耐压15v的电容所占体积比较大，致使整个电路板所占面积比较大，这不利于电子设备的精简化。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本技术提供一种dcdc变换器及电子设备，能够减小电容所占的体积，进而降低整个电路板所占的面积。

2、第一方面，本技术提供了一种直流直流dcdc变换器，包括：三个端口和sc电路；dcdc变换器为降压变换器时，第一端口作为电压输入端口，第二端口作为电压输出端口；dcdc变换器为升压变换器时，第一端口作为电压输出端口，第二端口作为电压输入端口，第三端口接地；

3、sc电路包括三个电容和八个开关管；三个电容包括：第一电容、第二电容和第三电容；八个开关管包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第七开关管和第八开关管；第一开关管连接在第一端口和第一节点之间，第二开关管连接在第一节点和第三节点之间；第一电容的第一端连接第一节点，第一电容的第二端通过第三开关管接地；第四开关管连接在第一电容的第二端和第二节点之间，第二电容连接在第二节点和第三端口之间；第五开关管连接在第二节点和第三节点之间；第三电容的第一端连接第三节点，第三电容的第二端通过第六开关管接地，第三电容的第二端还通过第七开关管连接第二端口，第八开关管连接在第三节点和第二端口之间。

4、由于目前对于电子设备的轻薄化要求越来越高，因此，要求电子设备内部的充电电路的体积和所占的面积越小越好。为了缩小dcdc变换器所占的面积，本技术提供的dcdc变换器，包括三个电容和八个开关管，其中三个电容和八个开关管的连接关系决定了三个电容中的一个电容的一端接地，其余两个电容连接于开关管之间；由于以上的电路结构决定了第一电容和第二电容在电路中的耐压相同，例如第一电容和第二电容可以选用耐压均为10v的电容器件，在电路中第三电容的耐压小于第一电容的耐压，例如第三电容可以选用耐压5v的电容器件，即sc电路中的电容有两个的规格相同，即只有两种规格的电容，但是传统中的dcdc变换器中包括三个或三个以上规格的电容，而且电容的最大耐压比本技术中的大，因此，本技术提供的sc电路中的电容的规格较小，对应的封装较小，从而可以节省pcb的面积和体积，另外，当电容的规格降低后，随之的电容寄生参数也降低，有利于dcdc变换器性能的提升。

5、一种可能的实现方式，为了降低sc电路的损耗，本技术提供的dcdc变换器还可以包括电感，使电感与电容形成lc谐振，从而降低功耗，即dcdc变换器还包括：第一电感；第一电容的第一端通过第一电感连接第一节点。第一电感和第一电容c1形成lc串联谐振，当dcdc变换器中的开关频率为k时，保证lc串联谐振的谐振频率等于或小于开关频率k，其中小于时可以选择略小于，即接近开关频率k

6、一种可能的实现方式，本技术提供的dcdc变换器除了包括第一电感以外，还可以包括第二电感，即可以实现第一电容和第三电容均有对应的电感形成lc串联谐振。即dcdc变换器还包括：第二电感；第八开关管与第五开关管的公共端通过第二电感连接第三节点。当dcdc变换器包括第一电感和第二电感时，形成两个谐振腔。第二电感的感值和第三电容的容值的取值需要满足谐振频率与开关频率之间的关系，即谐振频率需要等于或略小于开关频率。

7、一种可能的实现方式，为了降低功耗，dcdc变换器除了采用以上包括第一电感和第二电感的方式以外，还可以采用另一种方式，即不利用电容和电感形成谐振腔，而是在整体变换器的输出端连接一个第三电感；第八开关管与第七开关管的公共端通过第三电感连接第二端口。当sc电路中开关管的开关频率为k时，参数设计保证sc电路中部分电容与第三电感l3构成谐振电路，其谐振频率等于或略小于开关频率k。

8、一种可能的实现方式，还包括：控制器，用于控制第一开关管、第四开关管、第六开关管和第八开关管的导通时序相同，控制第二开关管、第三开关管、第五开关管、第七开关管的导通时序相同且与第一开关管的导通时序反相；第一端口的电压为第二端口电压的4倍。

9、一种可能的实现方式，还包括：控制器；控制器，用于控制第一开关管、第四开关管、第五开关管和第七开关管的导通时序相同，控制第二开关管、第三开关管、第六开关管、第八开关管的导通时序相同且与第一开关管的导通时序反相；第一端口的电压为第二端口电压的3倍。

10、一种可能的实现方式，还包括：控制器；控制器，用于控制第五开关管、第六开关管和第八开关管均导通，控制第七开关管断开，控制第一开关管和第四开关管的导通时序相同，和控制第二开关管和第三开关管的导通时序相同且与第一开关管的导通时序反相；第一端口的电压为第二端口电压的2倍。

11、一种可能的实现方式，还包括：控制器；控制器，用于控制第一开关管、第二开关管、第三开关管、第五开关管、第六开关管和第八开关管均导通，控制第四开关管和第七开关管均断开；第一端口的电压与第二端口的电压相同。

12、以上提供的dcdc变换器仅介绍了sc电路的具体实现形式，下面介绍dcdc变换器中降压电路的实现形式，即buck电路的工作方式，本技术实施例提供的dcdc变换器中将buck电路复用sc电路中的一部分开关管，进而使buck电路和sc电路进行融合，提升整个dcdc变换器的集成度，使dcdc变换器的电子器件数量减少，从而进一步节省pcb的面积，进而缩小dcdc变换器的体积，有利于电子设备的轻薄化。还包括：第九开关管和第四电感；第九开关管和第四电感串联后连接在第二节点和第三节点之间；第一开关管、第三开关管、第四开关管、第九开关管和第四电感形成降压电路。应该理解，本技术提供的dcdc变换器中的buck电路也可以不复用sc电路中的器件，即buck电路可以采用其他的拓扑，不做具体限定。

13、一种可能的实现方式，还包括：控制器，用于控制第二开关管和第七开关管均断开，控制第五开关管、第六开关管和第八开关管均导通；当dcdc变换器为降压变换器时控制降压电路工作在降压状态，或当dcdc变换器为升压变换器时控制降压电路工作在反向升压状态。

14、本技术提供的dcdc变换器，将sc电路中的三个开关管同时作为buck电路中的开关，实现开关管的复用，即buck电路不必另外设置独立的开关管，因此，该dcdc变换器可以实现单独buck电路与sc电路的功能，但是电子器件的数量少，因此，可以节省整个dcdc变换器的pcb面积，整体降低dcdc变换器的体积，为电子设备节省出更大空间。

15、另外，本技术提供的dcdc变换器，在第一端口给第二端口供电的过程中，控制器可以通过控制第五开关管或第八开关管处于电流可控模式(又称gap模式)，即可以调节第五开关管或第八开关管的开度来调节第五开关管或第八开关管的所呈现的阻抗大小，进而调节流过第五开关管和第八开关管的电流大小，即充电电流的大小，实现充电电流的可控。

16、本技术还提供一种电子设备，包括以上介绍的dcdc变换器；还包括：电池；dcdc变换器的第一端口用于连接电子设备的充电器的输出端；dcdc变换器的第二端口用于为电池进行充电。本技术不具体限定电子设备的具体类型，可以为手机、平板电脑和穿戴设备等；例如当穿戴设备可以蓝牙耳机的耳机仓；也不具体限定电子设备的充电器类型。一种可能的实现方式，dcdc变换器为升压变换器时，还用于将电池的电压升压后为其他电子设备进行充电。

17、由于本技术提供的dcdc变换器既可以工作于正向降压变换，又可以工作于反向升压变换，因此，电子设备还可以反向为其他电子设备充电，即dcdc变换器还用于工作在反向升压模式，即将电池bat的电压升压后反向为其他电子设备进行反向充电。例如可以利用这台手机为其他手机或穿戴设备进行充电，手机利用内部的dcdc变换器将电池的电压升压后提供到usb口，为其他手机的电池充电。

18、本技术至少具有以下优点：

19、本技术提供的dcdc变换器可以应用于电子设备中，作为电子设备的充电电路，为电子设备中的电池进行充电，该dcdc变换器既可以作为正向降压变换器，也可以作为反向升压变换器。该变换器包括第一端口、第二端口、第三端口和开关电容sc电路；dcdc变换器为降压变换器时，第一端口作为电压输入端口，第二端口作为电压输出端口；dcdc变换器为升压变换器时，第一端口作为电压输入端口，第二端口作为电压输出端口。本技术提供的dcdc变换器中sc电路包括三个电容和八个开关管，其中三个电容和八个开关管的连接关系决定了三个电容中的一个电容的一端接地，其余两个电容连接于开关管之间；因此，可以简化sc电路中电容的连接关系，并且，三个电容中的两个电容的规格相同，耐压较低，因此，可以减小电容所占的体积，进而降低整个dcdc变换器的电路所占的印刷电路板pcb的面积，精简dcdc变换器，为电子设备节省更大的空间，有利于电子设备的精简化。