[發明專利]開關電容器轉換器、對應方法、電源系統和電子設備

在審

• 申請號: 202210903985.3
• 申請日: 2022-07-29
• 公開（公告）號: CN115694170A
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: A·達戈;A·加斯帕里尼;O·E·贊貝蒂;S·勒萬蒂諾;M·吉奧尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/07
• 分類號: H02M3/07;H02M1/42
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 丁君軍

本公開涉及開關電容器轉換器、對應方法、電源系統和電子設備。第一電路分支和第二電路分支耦合在輸入節點與地之間。每個電路分支包括與輸出節點串聯耦合的第一晶體管至第四晶體管。第一電容器耦合介于在第一晶體管和第二晶體管中間的第一電容器節點與第二電容器節點之間。第二電容器耦合在位于第一晶體管和第二晶體管中間的第三電容器節點與第四電容器節點之間。第一分支與第二分支之間的分支間電路塊包括第一分支間晶體管和第二分支間晶體管，第一分支間晶體管耦合在第一電路分支中的第一電容器節點與第二電路分支中的第四電容器節點之間，第二分支間晶體管耦合在第二電路分支中的第三電容器節點與第一電路分支中的第二電容器節點之間。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2021年7月30日提交的意大利專利申請號102021000020597的優先權，其內容在法律允許的最大范圍內通過整體引用并入本文。

技術領域

本說明書涉及電子轉換電路和方法，諸如開關電容器轉換器(SCC)拓撲。

例如，一個或多個實施例可以用在開關DC-DC電壓轉換器中以提供調節的DC電源。

背景技術

采用開關電容器轉換器(SCC)類型的DC-DC電壓轉換器不同于用于將電容器用作能量存儲設備的其他拓撲，諸如已知的降壓或升壓轉換器。可選地，可以引入相對于降壓或升壓轉換器拓撲中采用的電感器具有減小尺寸的諧振電感器，以減少電容器的充電/放電損耗(目前稱為固有功率損耗)。這是在保持高功率密度的同時實現的，這要歸功于被配置為在SCC的開關頻率下與電容器諧振的諧振電感器的尺寸減小。

在常規的SCC電路中，輸出電壓對應于輸入電壓，例如，該輸入電壓基于特定電路拓撲(諸如串并聯、Dickson、級聯倍增器和梯形拓撲)按固定轉換比被縮放(放大或縮小)。

引入諧振電感器還提供了以連續方式調節SCC的輸出電壓的可能性。

大量文獻致力于SCC電路拓撲，例如通過以下參考文獻(每篇文獻通過引用方式并入本文)證明的：

[1]S.Jiang等人的“Switched Tank Converters”(IEEE Transactions on PowerElectronics,vol.34,no.6,pp.5048-5062,June 2019,doi:10.1109/TPEL.2018.2868447)，其提出了一種新型開關槽轉換器(簡稱STC)，該轉換器采用LC諧振槽以部分地替代飛跨電容器進行能量轉移；其中多個STC可以與固有下垂電流共享并行操作，以提供可擴展性和控制簡單性；

[2]C.Schaef等人的“A 3-Phase Resonant Switched Capacitor ConverterDelivering 7.7W at 85％Efficiency Using 1.1nH PCB Trace Inductors”(IEEEJournal of Solid-State Circuits,vol.50,no.12,pp.2861-2869,Dec.2015,doi:10.1109/JSSC.2015.2462351)，其討論了開關電容器(SC)轉換器，特別是引入少量電感的諧振開關電容器(ReSC)拓撲與飛跨電容器串聯，以消除電荷共享損耗，從而實現了在低成本工藝選項中的高效操作，其中三相交錯拓撲可以使用自舉n通道電源系統和嵌入倒裝芯片組件中的個位數nH電感器以85％的效率提供高達7.7W的功率(功率密度為0.91W/mm2或6.4kW/in3)；