[發(fā)明專利]用于電源轉(zhuǎn)換的裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810954743.0
• 申請日: 2012-05-04
• 公開（公告）號: CN108964442A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大衛(wèi)·M·朱利亞諾
• 申請（專利權(quán)）人: 北極砂技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M3/07;H02M3/158
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 謝玉斌

一種用于電源轉(zhuǎn)換的裝置，其中所述裝置包括轉(zhuǎn)換器，其中所述轉(zhuǎn)換器包括第一端子、第二端子、電感器和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其中所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括與電荷存儲元件互聯(lián)以形成開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)的開關(guān)元件，在所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)運行的過程中，所述開關(guān)電容網(wǎng)絡(luò)在所述電荷存儲元件的第一布置和第二布置之間轉(zhuǎn)換，其中所述電感器是連接到所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的LC電路的組成部分，并且其中至少一個電荷存儲元件通過所述電感器充電和放電。

本發(fā)明申請是申請日為2012年5月4日、發(fā)明名稱為“具有模塊化的級的DC-DC轉(zhuǎn)換器”、申請?zhí)枮?01280033387X的申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電源，且尤其涉及電源轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

許多電源轉(zhuǎn)換器包括多個開關(guān)以及一個或多個電容器，用于例如為便攜式電子器件以及消費類電子產(chǎn)品供電。開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器使用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)將儲能元件(例如，電感器和電容器)轉(zhuǎn)換為不同的電氣配置，從而調(diào)節(jié)輸出電壓或電流。開關(guān)電容轉(zhuǎn)換器為開關(guān)式電源轉(zhuǎn)換器，其主要使用電容器轉(zhuǎn)移能量。在這樣的轉(zhuǎn)換器中，電容器和開關(guān)的數(shù)量隨著轉(zhuǎn)換比的增加而增加。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中的開關(guān)通常為由晶體管實現(xiàn)的有源器件。開關(guān)網(wǎng)絡(luò)可集成于單個或多個單片半導(dǎo)體襯底上，或使用分立器件形成。

典型的DC-DC轉(zhuǎn)換器執(zhí)行電壓轉(zhuǎn)換及輸出調(diào)節(jié)。通常在例如降壓(buck)轉(zhuǎn)換器這樣的單級轉(zhuǎn)換器中實現(xiàn)。但是，也可將這兩個功能分成兩個專門的級，即，轉(zhuǎn)換級(例如，開關(guān)網(wǎng)絡(luò))和單獨的調(diào)節(jié)級(例如，調(diào)節(jié)電路)。轉(zhuǎn)換級將一個電壓轉(zhuǎn)換成另一個電壓，而調(diào)節(jié)級確保轉(zhuǎn)換級的電壓和/或電流輸出保持期望的特性。

例如，參照圖1，在一個轉(zhuǎn)換器10中，開關(guān)網(wǎng)絡(luò)12A在其輸入端與電壓源14連接。然后，調(diào)節(jié)電路16A的輸入連接至開關(guān)網(wǎng)絡(luò)12A的輸出。然后，負載18A連接至該調(diào)節(jié)電路16A的輸出。電壓源14和負載18A之間的能流在箭頭表示的方向上。在2009年5月8日提交的公開號為2009/0278520的US專利中描述了這樣的轉(zhuǎn)換器，該專利的內(nèi)容通過參引的方式并入于此。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明的特征在于一種電源轉(zhuǎn)換裝置。這樣的裝置包括具有輸入端和輸出端的轉(zhuǎn)換器。所述轉(zhuǎn)換器包括具有電感的調(diào)節(jié)電路以及連接至所述電感的開關(guān)元件。這些開關(guān)元件受控用于在開關(guān)配置之間切換。所述調(diào)節(jié)電路維持通過所述電感的平均DC電流。所述轉(zhuǎn)換器還包括具有輸入端口和輸出端口的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。此開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括電荷存儲元件以及連接至所述電荷存儲元件的開關(guān)元件。這些開關(guān)元件受控用于在開關(guān)配置之間切換。在一個開關(guān)配置中，所述開關(guān)元件形成電荷存儲元件的第一設(shè)置，在所述第一設(shè)置中，通過所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的所述輸入端口和所述輸出端口中的一個來充電電荷存儲元件。在另一個配置中，所述開關(guān)元件形成電荷存儲元件的第二設(shè)置，在所述第二設(shè)置中，通過所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的所述輸入端口和輸出端口中的一個來放電電荷存儲元件。所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和調(diào)節(jié)電路還滿足以下配置中的至少一個：(1)所述調(diào)節(jié)電路連接在所述轉(zhuǎn)換器的所述輸出端和所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)之間，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)為絕熱充電的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；(2)所述調(diào)節(jié)電路連接在所述轉(zhuǎn)換器的所述輸出端和所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)之間，其中，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)為多相開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，或者所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和所述調(diào)節(jié)電路為雙向的，或者所述調(diào)節(jié)器電路是多相的；(3)所述調(diào)節(jié)電路連接在所述轉(zhuǎn)換器的所述輸入端和所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸入端口之間，所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)為絕熱充電的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；(4)所述調(diào)節(jié)電路連接在所述轉(zhuǎn)換器的所述輸入端和所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸入端口之間，且所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)為多相開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，或者所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和所述調(diào)節(jié)電路為雙向的，或者所述調(diào)節(jié)器電路為多相的；(5)所述開關(guān)電路連接在所述調(diào)節(jié)電路和額外的調(diào)節(jié)電路之間；或(6)所述調(diào)節(jié)電路連接在所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)和額外的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)之間。

本發(fā)明的各實施例包括那些所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括可重配置的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的實施例，還包括那些所述開關(guān)網(wǎng)絡(luò)包括多相開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的實施例。