[發明專利]包括外部飛跨電容器和內部飛跨電容器的開關電容DC-DC轉換器

在審

• 申請號: 201811352487.4
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109787469A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 丹尼斯·厄蘭德·拉森
• 申請（專利權）人: 大北歐聽力公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 顧小曼;岳磊

1.一種集成電路開關電容DC-DC轉換器，包括：

第一開關電容轉換器，包括：

用于接收電池供給電壓的DC輸入；

第一開關陣列，包括多個單獨可控的半導體開關，所述半導體開關能夠連接到至少一個外部飛跨電容器，以形成所述第一開關電容轉換器的一個或多個單獨的轉換器拓撲，以用于將電池供給電壓轉換為中間電壓；

第二開關電容轉換器，包括：

連接到所述中間電壓的輸入；

第二開關陣列，包括多個單獨可控的半導體開關和多個內部飛跨電容器，它們能夠被配置為形成多個單獨的轉換器拓撲，以用于將所述中間電壓轉換為DC輸出電壓；和

控制器，連接到所述第一開關陣列和所述第二開關陣列的各自單獨可控的半導體開關的相應控制端子，以選擇所述第一開關電容轉換器的轉換器拓撲，并選擇所述第二開關電容轉換器的轉換器拓撲。

2.根據權利要求1所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述控制器被配置為：

直接或間接地確定所述至少一個外部飛跨電容器的荷電狀態；

將所述荷電狀態與預定荷電標準進行比較；

響應于符合預定荷電標準，經由所述第一開關陣列對所述至少一個外部飛跨電容器再充電。

3.根據權利要求2所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述控制器被配置為：

通過切換所述第一開關陣列的第一對和第二對單獨可控的半導體開關的各自狀態，將所述至少一個外部飛跨電容器連接在DC輸入(電池電壓)與所述第二開關電容轉換器的輸入之間，來對所述至少一個外部飛跨電容器再充電。

4.根據權利要求2或3所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述至少一個外部飛跨電容器的預定荷電標準包括以下中的一個或多個：

所述第二開關電容轉換器的開關頻率；

DC輸出電壓與DC輸出電壓的設定點或目標電壓之間的電壓差；

所述至少一個外部飛跨電容器上的電壓降。

5.根據權利要求2至4中任一項所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述控制器被配置為：

不管預定荷電狀態如何，均以默認或最低開關頻率例如高于16kHz對所述至少一個外部飛跨電容器再充電，以設定所述第一開關電容轉換器的開關頻率的下限。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述第二開關電容轉換器的最低開關頻率高于1MHz，例如高于5MHz或高于10MHz，和/或

所述第一開關電容轉換器的最高開關頻率低于250kHz，例如低于100kHz。

7.根據前述權利要求中任一項所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，其中，所述第一開關陣列包括：

由時鐘信號的第一時鐘相位(p₁)驅動的第一對單獨可控的半導體開關；

由所述時鐘信號的非重疊的第二時鐘相位(p₂)驅動的第二對單獨可控的半導體開關，

所述第一對單獨可控的半導體開關被配置為：在所述第一時鐘相位期間，從電池供給電壓對所述至少一個外部飛跨電容器充電，并且所述第二對單獨可控的半導體開關被配置為：在所述第二時鐘相位期間，將所述至少一個外部飛跨電容器放電到所述第二開關電容轉換器的輸入。

8.根據前述權利要求中任一項所述的集成電路開關電容DC-DC轉換器，包括：

第一可控旁路開關(SWBP1)和第二可控旁路開關(SWBP2)，被配置為：

在第一狀態中，將所述至少一個外部飛跨電容器(串聯)連接在DC輸入與DC輸出電壓之間；

在第二狀態中，將所述至少一個外部飛跨電容器連接在負供給軌與DC輸出電壓之間，從而繞過所述第二開關電容轉換器。