[發明專利]多階切換式電源轉換電路、其控制電路與控制方法

有效

• 申請號: 201911087273.3
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN111211667B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 莊詠竣;黃宗偉
• 申請（專利權）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: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

一種多階切換式電源轉換電路、其控制電路與控制方法。該多階切換式電源轉換電路包括：多階功率級電路以及控制電路，多階功率級電路用以轉換輸入電源而產生輸出電源，其包括轉換電容器、電感器及多個功率開關；控制電路用以控制多階功率級電路；控制電路包括：反饋脈沖產生電路用以產生觸發脈沖；計時電路以及另一計時電路，分別根據觸發脈沖決定第一時段及第二時段，以控制多階功率級電路；以及調整電路，用以根據轉換電容器的跨壓與參考電壓的差值而調整第一時段，使得轉換電容器的跨壓的平均值大致上等于參考電壓的位準。

技術領域

本發明涉及一種多階切換式電源轉換電路，特別是指一種可自我平衡校正的多階切換式電源轉換電路。本發明還涉及用于多階切換式電源轉換電路中的控制電路以及控制方法。

背景技術

與本申請相關的先前文獻有:“A 50MHz 5V 3W 90％Efficiency3-Level BuckConverter with Real-Time Calibration,Xun Liu et.al,2016Symposium on VLSICircuits Digest of Technical Papers”，“Analysis and Design Considerations ofIntegrated 3-Level Buck Converters,Xun Liu et.al,,IEEE TRANSACTIONS ONCIRCUITS AND SYSTEMS Vol.63,No.5,May 2016”,“A 2MHz 12–100V 90％EfficiencySelf-Balancing ZVS Reconfigurable Three-Level DC–DC Regulator With Constant-Frequency Adaptive-On-Time V2 Control and Nanosecond-Scale ZVS Turn-On Delay”以及“Constant ON-Time 3-Level Buck Converter for Low Power Applications,BrianM.Cassidy et.al,IEEE,2015”。

圖1公開一種現有技術的3階切換式電源轉換電路(3階切換式電源轉換電路1)，3階切換式電源轉換電路1通過功率開關(N1～N4)、轉換電容器CF以及電感L，以3階切換式電源轉換的方式，將輸入電源VIN轉換為輸出電源VOUT，其中切換節點LX可切換于3階電壓之間(輸入電壓VVI、接地電位以及一比例電位，如VVI/2)，以實現3階切換式電源轉換。

圖1中所示的現有技術，其缺點在于，由于電路的不理想性，或是電路元件間的不匹配，可能造成比例電位會偏移，而造成額外的功率損耗，或切換頻率不穩定。請參閱圖2，圖2顯示對應于圖1的操作波形圖，圖2中，切換節點VLX的電壓的高位準理想上應為1/2的輸入電壓，亦即VVI/2，且轉換電容器CF的跨壓VCF的平均值也應為VVI/2，然而由于前述的不理想性，如圖2所示，實際上切換節點VLX的電壓的高位準在D1期間高于VVI/2，而在D3期間低于VVI/2，另一方面，轉換電容器CF的跨壓VCF的平均值也偏離了VVI/2(例如圖中所示低于VVI/2)，如前所述，這會造成額外的功率損耗或切換頻率不穩定。

本發明相較于圖1的現有技術，可自我平衡校正，而維持切換節點VLX位準或轉換電容器CF的跨壓VCF的準確性，以降低功率損耗，且可維持穩定的切換頻率。

發明內容