一种开关电容转换器及芯片的制作方法

本发明实施方式涉及电子，特别是涉及一种开关电容转换器及芯片。

背景技术：

1、近年来，随着移动系统(例如，智能手机，平板电脑等)的功耗不断增加，并且在移动系统中消耗功率的组件(例如，芯片，相关电路等)的运行电压趋于减少的情况下，越来越需要电压转换比(即输入电压与输出电压的比率)超过2：1的转换器。

2、开关电容转换器通常用作移动系统中电压转换比为4：1的一种转换器。开关电容转换器是一种电路，其中通常至少有一个电容器和至少一个半导体开关元件(在下文中，为了便于描述，称为“开关”)在不使用电感器的情况下组合。开关电容转换器可以被理解为用于通过经由至少一个开关的导通/断开运行改变到一个或多个电容器的电连接来改变输入电压与输出电压之间的关系的电路。

3、在电压转换比为4:1的情况下，如传统doubler开关电容转换器，由于开关和电容器的电压应力增加以及器件数量增加；伴随着器件数量增加，开关电容转换器的尺寸随之增大，硬件成本也会随之增加。

技术实现思路

1、本发明实施方式主要解决的技术问题是提供一种开关电容转换器及芯片，能够尽可能地减少控制开关的数量，以减小开关电容转换器的尺寸，同时降低硬件成本。

2、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的一个技术方案是：提供一种开关电容转换器，包括：包括第一开关、第一电容、第三开关和第四开关的第一开关电容支路，其中，第一开关的第一端接收输入电压，第一开关的第二端连接至第一电容的第一端，第一电容的第二端连接至第三开关的第二端和第四开关的第一端，第四开关的第二端连接至地；包括第五开关、第二电容、第七开关和第八开关的第二开关电容支路，其中，第五开关的第一端接收输入电压，第五开关的第二端连接至第二电容的第一端，第二电容的第二端连接至第七开关的第二端和第八开关的第一端，第八开关的第二端连接至地；包括第九开关、第十开关、第三电容、第十一开关和第十二开关的第三开关电容支路，其中，第九开关的第一端连接至第三开关的第一端和第五开关的第二端，第九开关的第二端连接至第三电容的第一端和第十开关的第一端，第十开关的第二端连接至第十一开关的第一端，第十一开关的第二端连接至第三电容的第二端和第十二开关的第一端，第十二开关的第二端连接至地；包括第十三开关、第十四开关、第四电容、第十五开关和第十六开关的第四开关电容支路，其中，第十三开关的第一端连接至第七开关的第一端和第一开关的第二端，第十三开关的第二端连接至第四电容的第一端和第十四开关的第一端，第十四开关的第二端连接至第十五开关的第一端，第十五开关的第二端连接至第四电容的第二端和第十六开关的第一端，第十六开关的第二端连接至地；所述第十一开关的第一端和所述第十五开关的第一端为输出电压端。

3、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器还包括：输入开关，输入开关的第一端接收输入电压，输入开关的第二端连接至第一开关的第一端和第五开关的第一端；滤波电容，滤波电容的第一端连接至输入开关的第二端，滤波电容的第二端连接至地；输出电容，输出电容的第一端连接至第十开关的第二端和第十四开关的第二端，输出电容的第二端连接至地，输出电容的第一端提供输出电压。

4、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器在第一工作模式下，第一开关、第三开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被导通，第四开关、第五开关、第七开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被断开。

5、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器在第二工作模式下，第四开关、第五开关、第七开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被导通，第一开关、第三开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被断开。

6、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种芯片，包括：第一开关、第三开关、第四开关、第五开关、第七开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关和第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关和第十六开关，其中，第一开关的第一端接收输入电压，第一开关的第二端连接至第一电容的第一端，第一电容的第二端连接至第三开关的第二端和第四开关的第一端，第四开关的第二端连接至地；第五开关的第一端接收输入电压，第五开关的第二端连接至第二电容的第一端，第二电容的第二端连接至第七开关的第二端和第八开关的第一端，第八开关的第二端连接至地；第九开关的第二端连接至第三开关的第一端和第五开关的第二端，第九开关的第一端连接至第三电容的第一端和第十开关的第一端，第十开关的第二端连接至第十一开关的第一端，第十一开关的第二端连接至第三电容的第二端和第十二开关的第一端，第十二开关的第二端连接至地；第十三开关的第一端连接至第七开关的第一端和第一开关的第二端，第十三开关的第二端连接至第四电容的第一端和第十四开关的第一端，第十四开关的第二端连接至第十五开关的第一端，第十五开关的第二端连接至第四电容的第二端和第十六开关的第一端，第十六开关的第二端连接至地；所述第十一开关的第一端和所述第十五开关的第一端为输出电压端。

7、在本技术的一些实施例中，芯片在第一工作模式下，第一开关、第三开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被导通，第四开关、第五开关、第七开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被断开。

8、在本技术的一些实施例中，芯片在第二工作模式下，第四开关、第五开关、第七开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被导通，第一开关、第三开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被断开。

9、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种开关电容转换器，包括：包括第一开关、第二开关、第一电容和第四开关的第一开关电容支路，其中，第一开关的第一端接收输入电压，第一开关的第二端连接至第一电容的第一端和第二开关的第一端，第一电容的第二端连接至第四开关的第一端，第四开关的第二端连接至地；包括第五开关、第六开关、第二电容和第八开关的第二开关电容支路，其中，第五开关的第一端接收输入电压，第五开关的第二端连接至第二电容的第一端和第六开关的第一端，第二电容的第二端连接至第八开关的第一端，第八开关的第二端连接至地；包括第九开关、第十开关、第三电容、第十一开关和第十二开关的第三开关电容支路，其中，第九开关的第二端连接至第四开关的第一端和第六开关的第二端，第九开关的第一端连接至第三电容的第一端和第十开关的第一端，第十开关的第二端连接至第十一开关的第一端，第十一开关的第二端连接至第三电容的第二端和第十二开关的第一端，第十二开关的第二端连接至地；包括第十三开关、第十四开关、第四电容、第十五开关和第十六开关的第四开关电容支路，其中，第十三开关的第二端连接至第八开关的第一端和第二开关的第二端，第十三开关的第一端连接至第四电容的第一端和第十四开关的第一端，第十四开关的第二端连接至第十五开关的第一端，第十五开关的第二端连接至第四电容的第二端和第十六开关的第一端，第十六开关的第二端连接至地；所述第十一开关的第一端和所述第十五开关的第一端为输出电压端。

10、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器还包括：输入开关，输入开关的第一端接收输入电压，输入开关的第二端连接至第一开关的第一端和第五开关的第一端；滤波电容，滤波电容的第一端连接至输入开关的第二端，滤波电容的第二端连接至地；输出电容，输出电容的第一端连接至第十开关的第二端和第十四开关的第二端，输出电容的第二端连接至地，输出电容的第一端提供输出电压。

11、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器在第一工作模式下，第一开关、第六开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被导通，第二开关、第四开关、第五开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被断开。

12、在本技术的一些实施例中，开关电容转换器在第二工作模式下，第二开关、第四开关、第五开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被导通，第一开关、第六开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被断开。

13、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种芯片，包括：第一开关、第二开关、第四开关、第五开关、第六开关、第八开关、第九开关、第十开关、第十一开关和第十二开关、第十三开关、第十四开关、第十五开关和第十六开关，其中，第一开关的第一端接收输入电压，第一开关的第二端连接至第一电容的第一端和第二开关的第一端，第一电容的第二端连接至第四开关的第一端，第四开关的第二端连接至地；第五开关的第一端接收输入电压，第五开关的第二端连接至第二电容的第一端和第六开关的第一端，第二电容的第二端连接至第八开关的第一端，第八开关的第二端连接至地；第九开关的第一端连接至第四开关的第一端和第六开关的第二端，第九开关的第二端连接至第三电容的第一端和第十开关的第一端，第十开关的第二端连接至第十一开关的第一端，第十一开关的第二端连接至第三电容的第二端和第十二开关的第一端，第十二开关的第二端连接至地；第十三开关的第一端连接至第八开关的第一端和第二开关的第二端，第十三开关的第二端连接至第四电容的第一端和第十四开关的第一端，第十四开关的第二端连接至第十五开关的第一端，第十五开关的第二端连接至第四电容的第二端和第十六开关的第一端，第十六开关的第二端连接至地；所述第十一开关的第一端和所述第十五开关的第一端为输出电压端。

14、在本技术的一些实施例中，芯片在第一工作模式下，第一开关、第六开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被导通，第二开关、第四开关、第五开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被断开。

15、在本技术的一些实施例中，芯片在第二工作模式下，第二开关、第四开关、第五开关、第十开关、第十二开关、第十三开关和第十五开关被导通，第一开关、第六开关、第八开关、第九开关、第十一开关、第十四开关和第十六开关被断开。

16、为解决上述技术问题，本发明实施方式采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备，包括如上所述的任一开关电容转换器，或如上所述的任一芯片。

17、在本技术的一些实施例中，电子设备还包括无线充电线圈、接收电路以及电池；无线充电线圈连接接收电路，接收电路连接开关电容转换器或芯片以提供输入电压，电池连接输出电压端。

18、在本技术的一些实施例中，电子设备还包括usb接口和电池，usb接口连接开关电容转换器或芯片以提供输入电压，电池连接输出电压端。

19、区别于现有技术的情况，本发明实施方式通过将第一开关电容支路连接至第四开关电容支路，将第二开关电容支路连接至第三开关电容支路，能够在实现4：1的电压转换比的基础上减少开关管的使用，降低硬件成本，减小开关电容转换器及芯片的尺寸。