[發(fā)明專利]多階切換式電源轉(zhuǎn)換電路、其控制電路與控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911087273.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN111211667B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊詠竣;黃宗偉
• 申請（專利權(quán)）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/088
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

1.一種多階切換式電源轉(zhuǎn)換電路，包含：

一多階功率級電路，用以通過多階切換式電源轉(zhuǎn)換的方式，轉(zhuǎn)換一輸入電源而產(chǎn)生一輸出電源；以及

一控制電路，用以控制該多階功率級電路；

其中該多階功率級電路包括：

一電感器，耦接于一切換節(jié)點(diǎn)與一第一節(jié)點(diǎn)之間；

一轉(zhuǎn)換電容器，用以通過電容性分壓方式產(chǎn)生至少一比例電位；以及

多個(gè)功率開關(guān)，耦接于該電感器與該轉(zhuǎn)換電容器，該多個(gè)功率開關(guān)控制該電感器與該轉(zhuǎn)換電容器的耦接關(guān)系，使得該切換節(jié)點(diǎn)切換于該至少一比例電位、一第二節(jié)點(diǎn)與一第三節(jié)點(diǎn)之間，以實(shí)現(xiàn)多階切換式電源轉(zhuǎn)換，其中該轉(zhuǎn)換電容器的跨壓決定該至少一比例電位；

其中該第一節(jié)點(diǎn)、該第二節(jié)點(diǎn)與該第三節(jié)點(diǎn)配置為以下之一：

(1)該第一節(jié)點(diǎn)耦接于該輸出電源，該第二節(jié)點(diǎn)耦接于該輸入電源，且該第三節(jié)點(diǎn)耦接于一接地電位，以將該多階功率級電路配置為一降壓型；

(2)該第一節(jié)點(diǎn)耦接于該輸入電源，該第二節(jié)點(diǎn)耦接于該輸出電源，且該第三節(jié)點(diǎn)耦接于該接地電位，以將該多階功率級電路配置為一升壓型；或者

(3)該第一節(jié)點(diǎn)耦接于該接地電位，該第二節(jié)點(diǎn)耦接于該輸入電源，且該第三節(jié)點(diǎn)耦接于該輸出電源，以將該多階功率級電路配置為一反相升降壓型；

其中該控制電路包括：

一反饋脈沖產(chǎn)生電路，用以根據(jù)一輸出相關(guān)信號以及一參考信號而產(chǎn)生一觸發(fā)脈沖，其中該輸出相關(guān)信號相關(guān)于該輸出電源；

一分相電路，用以根據(jù)該觸發(fā)脈沖而產(chǎn)生至少一第一相位脈沖以及一第二相位脈沖；

多個(gè)計(jì)時(shí)電路，耦接于該分相電路，其中該多個(gè)計(jì)時(shí)電路的一計(jì)時(shí)電路，用以決定一第一時(shí)段，且用以根據(jù)該第一相位脈沖及該第一時(shí)段而產(chǎn)生一第一脈沖調(diào)制信號，該多個(gè)計(jì)時(shí)電路的另一計(jì)時(shí)電路，用以決定一第二時(shí)段，且用以根據(jù)該第二相位脈沖及該第二時(shí)段而產(chǎn)生一第二脈沖調(diào)制信號，其中該第一脈沖調(diào)制信號及該第二脈沖調(diào)制信號用以控制該多個(gè)功率開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)多階切換式電源轉(zhuǎn)換；以及

一調(diào)整電路，用以進(jìn)行以下操作之一：(1)根據(jù)該轉(zhuǎn)換電容器的跨壓與一參考電壓的差值而產(chǎn)生第一調(diào)整信號，以控制該計(jì)時(shí)電路而調(diào)整該第一時(shí)段，使得該轉(zhuǎn)換電容器的跨壓的平均值大致上等于該參考電壓的位準(zhǔn)；或者(2)根據(jù)該切換節(jié)點(diǎn)的電壓與該參考電壓的差值以及一占空比相關(guān)信號而產(chǎn)生第一調(diào)整信號，以控制該計(jì)時(shí)電路而調(diào)整該第一時(shí)段，使得該比例電位大致上等于該參考電壓的位準(zhǔn)；其中該占空比相關(guān)信號相關(guān)于該多個(gè)功率開關(guān)的占空比；

其中，該多個(gè)計(jì)時(shí)電路的該計(jì)時(shí)電路包括：

一電流源，用以提供一預(yù)設(shè)的電流；

一計(jì)時(shí)電容電路，根據(jù)一計(jì)時(shí)電流而產(chǎn)生一積分信號，其中該計(jì)時(shí)電流相關(guān)于該預(yù)設(shè)的電流；

一計(jì)時(shí)比較電路，用以根據(jù)該積分信號及一閾值電壓而產(chǎn)生一計(jì)時(shí)比較信號；以及

一計(jì)時(shí)邏輯電路，用以根據(jù)一計(jì)時(shí)輸入信號以及該計(jì)時(shí)比較信號而產(chǎn)生一計(jì)時(shí)輸出信號，其具有一預(yù)設(shè)時(shí)段，其中該計(jì)時(shí)電路根據(jù)該計(jì)時(shí)電流、該計(jì)時(shí)電容電路的電容值，以及該閾值電壓的位準(zhǔn)而決定該預(yù)設(shè)時(shí)段；

其中，該計(jì)時(shí)電路的該計(jì)時(shí)輸入信號對應(yīng)于該第一相位脈沖，該計(jì)時(shí)電路的該計(jì)時(shí)輸出信號對應(yīng)于該第一脈沖調(diào)制信號，該預(yù)設(shè)時(shí)段對應(yīng)于該第一時(shí)段。

2.如權(quán)利要求1所述的多階切換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該控制電路還包括另一調(diào)整電路，用以進(jìn)行以下操作之一：(1)根據(jù)該轉(zhuǎn)換電容器的跨壓與該參考電壓的差值而產(chǎn)生第二調(diào)整信號，以控制該另一計(jì)時(shí)電路而調(diào)整該第二時(shí)段，使得該轉(zhuǎn)換電容器的跨壓的平均值大致上等于該參考電壓的位準(zhǔn)；或者(2)根據(jù)該切換節(jié)點(diǎn)的電壓與該參考電壓的差值以及該占空比相關(guān)信號而產(chǎn)生該第二調(diào)整信號，以控制該另一計(jì)時(shí)電路而調(diào)整該第二時(shí)段，使得該比例電位大致上等于該參考電壓的位準(zhǔn)；其中該第二調(diào)整信號調(diào)整該第二時(shí)段的方向與該第一調(diào)整信號調(diào)整該第一時(shí)段的方向?yàn)榛パa(bǔ)。

3.如權(quán)利要求1所述的多階切換式電源轉(zhuǎn)換電路，其中，該計(jì)時(shí)電路根據(jù)該第一調(diào)整信號而通過以下方式至少之一而調(diào)整該第一時(shí)段：

(1)該第一調(diào)整信號調(diào)整該計(jì)時(shí)電流以調(diào)整該第一時(shí)段；

(2)該第一調(diào)整信號調(diào)整該閾值電壓以調(diào)整該第一時(shí)段；或者

(3)該第一調(diào)整信號模擬或數(shù)字切換方式調(diào)整該計(jì)時(shí)電容電路的電容值，以調(diào)整該第一時(shí)段。