功率转换器及其控制方法与流程

本发明涉及电能转换，特别涉及一种功率转换器及其控制方法。

背景技术：

1、谐振切换式电容转换器(resonant switched-capacitor converter，rscc)为一种功率转换器，当传送功率时不会产生功率消耗或仅产生少量功率消耗，常用在移动电话及笔记型计算机等移动电子装置用来提供电源。

2、谐振切换式电容转换器会以固定转换比将输入电压转换为输出电压。当输入电压过大时，谐振切换式电容转换器依然以固定转换比产生过大的输出电压，造成电子装置的损坏。而当输入电压不足时，谐振切换式电容转换器以固定转换比产生的输出电压会不足，造成电路效率低落。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种功率转换器，包含第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、飞驰电容、电感、输出电容及控制电路。第一开关包含控制端、第一端，用以接收输入电压、及第二端。第二开关包含控制端、第一端，耦接于第一开关的第二端、及第二端。第三开关包含控制端、第一端，耦接于第二开关的第二端、及第二端。第四开关包含控制端、第一端，耦接于第三开关的第二端、及第二端，耦接于接地端。飞驰电容包含第一端，耦接于第一开关的第二端、及第二端，耦接于第三开关的第二端。电感包含第一端，耦接于第二开关的第二端、及第二端。输出电容包含第一端，耦接于电感的第二端，用以将输出电压进行输出、及第二端，耦接于接地端。控制电路耦接于第一开关的第一端、第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端及第四开关的控制端。在非调节模式时，控制电路用以依据谐振频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，及在调节模式时，控制电路用以依据超出谐振频率的调节频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。当飞驰电容耦接于电感时，飞驰电容及电感会形成具有谐振频率的谐振电路。

2、本发明实施例还提供一种功率转换器的控制方法。功率转换器包含第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、飞驰电容、电感、输出电容及控制电路。第一开关包含控制端、第一端，用以接收输入电压、及第二端。第二开关包含控制端、第一端，耦接于第一开关的第二端、及第二端。第三开关包含控制端、第一端，耦接于第二开关的第二端、及第二端。第四开关包含控制端、第一端，耦接于第三开关的第二端、及第二端，耦接于接地端。飞驰电容包含第一端，耦接于第一开关的第二端、及第二端，耦接于第三开关的第二端。电感包含第一端，耦接于第二开关的第二端、及第二端。输出电容包含第一端，耦接于电感的第二端，用以将输出电压进行输出、及第二端，耦接于接地端。控制电路耦接于第一开关的第一端、第一开关的控制端、第二开关的控制端、第三开关的控制端及第四开关的控制端。控制方法包含在非调节模式时，控制电路依据谐振频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，及在调节模式时，控制电路依据超出谐振频率的调节频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。当飞驰电容耦接于电感时，飞驰电容及电感会形成具有谐振频率的谐振电路。当飞驰电容耦接于电感时，则飞驰电容及电感会形成具有谐振频率的谐振电路。

技术特征：

1.一种功率转换电路，包含：

2.如权利要求1所述的功率转换电路，其中当该输入电压介于高电压临界值及低电压临界值之间时，该控制电路用以执行该非调节模式，在该电感的电感电流为0时切换该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关，以产生该输入电压的分压作为该输出电压。

3.如权利要求1所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该电感的电感电流从该电感的该第二端流到该电感的该第一端时切换该第一开关、该第二开关、该第三开关和/或该第四开关。

4.如权利要求1所述的功率转换电路，其中当该输入电压小于低电压临界值时，该功率转换电路用以执行该调节模式的单一阶段操作，藉以将该输出电压调节为小于或等于该输入电压。

5.如权利要求4所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该单一阶段操作模式时，在该电感的电感电流到达0并经过第一预定延迟之后截止该第三开关及该第四开关。

6.如权利要求5所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该单一阶段操作模式时，在截止该第三开关及该第四开关并经过第二预定延迟之后导通该第一开关及该第二开关。

7.如权利要求1所述的功率转换电路，其中当该输入电压超出高电压临界值时，该功率转换电路用以执行该调节模式的二阶段操作，藉以将该输出电压调节为小于或等于该输入电压的一半，该高电压临界值大于该低电压临界值。

8.如权利要求7所述的功率转换器，其中在该二阶段操作模式时：

9.如权利要求1所述的功率转换电路，其中在该调节模式时，该控制电路用以减少该第一开关及该第二开关的导通时间(on time)。

10.如权利要求1所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该调节模式时，在该电感的电感电流到达0之前截止该第一开关、该第二开关、该第三开关和/或该第四开关。

11.如权利要求1所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该调节模式时，在该电感的电感电流到达0时截止该第一开关、该第二开关、该第三开关和/或该第四开关。

12.如权利要求1所述的功率转换电路，其中该控制电路用以在该调节模式时，在该电感的电感电流到达0之后截止该第一开关、该第二开关、该第三开关和/或该第四开关。

13.如权利要求1所述的功率转换器，其中该功率转换器以不连续导通模式(discontinuous conduction mode，dcm)运作。

14.如权利要求1所述的功率转换器，其中该控制电路包含：

15.如权利要求14所述的功率转换器，其中：

16.如权利要求14所述的功率转换器，其中：

17.如权利要求14所述的功率转换器，其中：

18.如权利要求14所述的功率转换器，其中：

19.如权利要求14所述的功率转换器，其中：

20.一种功率转换器的控制方法，该功率转换器包含第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、飞驰电容、电感、输出电容及控制电路，该第一开关包含控制端、第一端，用以接收输入电压、及第二端，该第二开关包含控制端、第一端，耦接于该第一开关的该第二端、及第二端，该第三开关包含控制端、第一端，耦接于该第二开关的该第二端、及第二端，该第四开关包含控制端、第一端，耦接于该第三开关的该第二端、及第二端，耦接于接地端，该飞驰电容包含第一端，耦接于该第一开关的该第二端、及第二端，耦接于该第三开关的该第二端，该电感包含第一端，耦接于该第二开关的该第二端、及第二端，该输出电容包含第一端，耦接于该电感的该第二端，用以输出输出电压、及第二端，耦接于该接地端，及该控制电路耦接于该第一开关的该第一端、该第一开关的该控制端、该第二开关的该控制端、该第三开关的该控制端及该第四开关的该控制端，该控制方法包含：

21.如权利要求20所述的方法，其中该控制电路用以在该电感的电感电流从该电感的该第二端流到该电感的该第一端时切换该第一开关、该第二开关、该第三开关和/或该第四开关。

22.如权利要求20所述的方法，其中当该输入电压小于低电压临界值时，该功率转换电路用以执行该调节模式的单一阶段操作，藉以将该输出电压调节为小于或等于该输入电压；

23.如权利要求20所述的方法，其中当该输入电压超出高电压临界值时，该功率转换电路用以执行该调节模式的二阶段操作，藉以将该输出电压调节为小于或等于该输入电压的一半，该高电压临界值大于该低电压临界值；

24.如权利要求20所述的方法，其中该控制电路依据超出该谐振频率的该调节频率切换该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关包含：

25.如权利要求20所述的方法，其中该控制电路依据超出该谐振频率的该调节频率切换该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关包含：

26.如权利要求20所述的方法，其中该控制电路依据超出该谐振频率的该调节频率切换该第一开关、该第二开关、该第三开关及该第四开关包含：

技术总结
一种功率转换器及其控制方法。该功率转换器包含第一至第四开关、飞驰电容、电感、输出电容及控制电路。第一至第四开关依序迭接。第一开关另用以接收输入电压，第四开关另耦接于接地端。飞驰电容跨接第二开关及第三开关。电感耦接于第二开关、第三开关及输出电容。输出电容用以将输出电压进行输出。在非调节模式时，控制电路用以依据谐振频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关，及在调节模式时，控制电路用以依据超出谐振频率的调节频率切换第一开关、第二开关、第三开关及第四开关。当飞驰电容耦接于电感时，飞驰电容及电感会形成具有谐振频率的谐振电路。

技术研发人员：刘国基,杨大勇,张炜旭
受保护的技术使用者：立锜科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15