[發明專利]混合功率變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 202010516334.X
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111682756B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 黎堅
• 申請（專利權）人: 杭州艾諾半導體有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純

1.一種混合功率變換器，包括：

電感，連接至所述混合功率變換器的第一端；

開關電容網絡，連接在所述電感和所述混合功率變換器的第二端之間，

其中，所述開關電容網絡包括多個開關元件和多個電容，并且根據多個控制信號控制所述多個開關元件的導通和關斷，從而周期性地改變所述多個電容的連接路徑，使得所述電感和所述多個電容進行充電和放電，所述多個控制信號包括第一控制信號和第二控制信號，所述第一控制信號和所述第二控制信號分別為包括導通時間和關斷時間的周期性信號，并且彼此互補，

所述開關電容網絡的所述多個開關元件包括：

第一組開關元件，包括串聯連接在所述混合功率變換器的第二端和地之間的第二開關元件和第一開關元件，所述第二開關元件和所述第一開關元件形成第一節點；

第二組開關元件，包括串聯連接在所述混合功率變換器的第二端和地之間的第四開關元件和第三開關元件，所述第四開關元件和所述第三開關元件形成第二節點；以及

第三組開關元件，與所述電感串聯連接在所述混合功率變換器的第一端和第二端之間，所述第三組開關元件與所述電感之間以及所述第三組開關元件中彼此相鄰的開關元件之間形成第三組節點，

其中，所述多個電容的第一端順序連接至所述第三組節點中的相應節點，第二端交替連接至所述第一節點和所述第二節點之一，所述混合功率變換器調節所述控制信號的占空比，從而將輸入電壓轉換成期望的輸出電壓。

2.根據權利要求1所述的混合功率變換器，其中，所述第三組開關元件的數量與所述多個電容的數量相同。

3.根據權利要求2所述的混合功率變換器，其中，所述第一開關元件、所述第四開關元件和所述第三組開關元件中的奇數序號的開關元件的控制端接收所述第一控制信號，所述第二開關元件、所述第三開關元件和所述第三組開關元件中的偶數序號的開關元件的控制端接收所述第二控制信號。

4.根據權利要求3所述的混合功率變換器，其中，在所述開關電容網絡中選擇所述多個電容的數量以獲得預定電壓范圍，通過調節所述第一控制信號和所述第二控制信號的占空比以獲得所述預定電壓范圍內期望的輸出電壓。

5.根據權利要求3所述的混合功率變換器，其中，所述混合功率變換器的第一端作為輸入端以接收所述輸入電壓，所述混合功率變換器的第二端作為輸出端以提供所述輸出電壓，所述混合功率變換器作為降壓變換器工作。

6.根據權利要求5所述的混合功率變換器，其中，所述混合功率變換器連續的開關周期中穩態下的輸出電壓如下，

Vo = Vi/(N+1-D)

其中，Vo表示輸出電壓，Vi表示輸入電壓，D表示第一控制信號占空比，N表示電容的數量，且N是大于等于2的自然數。

7.根據權利要求5所述的混合功率變換器，還包括：輸出電容，所述輸出電容連接在所述混合功率變換器的第二端和地之間。

8.根據權利要求3所述的混合功率變換器，其中，所述混合功率變換器的第二端作為輸入端以接收所述輸入電壓，所述混合功率變換器的第一端作為輸出端以提供所述輸出電壓，所述混合功率變換器作為升壓變換器工作。

9.根據權利要求8所述的混合功率變換器，其中，所述混合功率變換器連續的開關周期中穩態下的輸出電壓如下，

Vo = Vi*(N+1-D)

其中，Vo表示輸出電壓，Vi表示輸入電壓，D表示第一控制信號占空比，N表示電容的數量，且N是大于等于2的自然數。

10.根據權利要求8所述的混合功率變換器，還包括：輸出電容，所述輸出電容連接在所述混合功率變換器的第一端和地之間。