[发明专利]功率转换电路及其操作方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及功率转换技术领域，尤指一种功率转换电路及操作功率转换电路的方法。

【背景技术】

各种各样的电子设备，例如，计算机和移动电话，由稳定的直流电源供电。功率转换电路，例如直流-直流转换器，通过晶体管的开关操作将来自电池或另一个电源的高电压输入转换为期望的输出电压来对电容器进行充电或者放电。

由于电子设备变得越来越小，越来越轻以及更加紧凑，有必要改善专用功率转换电路的尺寸和性能。增加功率转换电路的切换频率(switching frequency)成为减小大的被动器件的尺寸及成本的现有主要解决方案。但是，功率转换电路的切换频率增加，切换损耗也会随之增加。

此外，功率处理性能(power handing performance)通常受功率转换电路中使用的谐振器件(例如，电容器和电感器)的规格的限制。当谐振器件的尺寸变小，功率转换电路的功率处理性能可能恶化。也即，在功率转换电路的切换频率和功率处理性能之间存在取舍关系。

【发明内容】

根据本发明的实施例，揭露一种功率转换电路及其操作方法，可使传输至负载的功率的等级不受包括电感器和电容器的谐振回路的特性的限制。

根据本发明的第一实施例，揭露一种功率转换电路，其可包括：输入端，耦接一个输入电压；第一开关元件，所述第一开关元件包括一对第一端和第一控制端，其中所述一对第一端耦接于所述输入端和第一节点之间；第二开关元件，所述第二开关元件包括一对第二端和第二控制端，其中所述一对第二端耦接于所述第一节点和第二节点之间；第三开关元件，所述第三开关元件包括一对第三端和第三控制端，其中所述一对第三端耦接于所述第二节点和第三节点之间；第四开关元件，所述第四开关元件包括一对第四端和第四控制端，其中所述一对第四端耦接于所述第三节点和接地端之间；电容器，耦接于所述第一节点和所述第三节点之间；电感器，耦接于所述第二节点和负载之间；以及控制器，用于分别通过所述第一控制端、所述第二控制端、所述第三控制端以及所述第四控制端控制所述第一开关元件、所述第二开关元件、所述第三开关元件以及所述第四开关元件导通或者断开，以便负载处的电压重复地经由执行(1)-(2)来调节，其中所述(1)包括在对电容器充电而使第二电流流入所述电感器之前，使用第一电流对所述电感器进行充电；其中，所述(2)包括在对电容器放电而使第四电流流入所述电感器之前，使用第三电流对所述电感器进行充电。

根据本发明的第二实施例，操作本发明所提供的功率转换电路的方法，所述方法可包括：提供所述输入电压给所述功率转换电路的输入端；通过所述控制器改变所述第一至第四开关元件的导通或者断开状态，以便负载处的电压重复地经由执行(1)-(2)来调节，其中所述(1)包括在对电容器充电而使第二电流流入所述电感器之前，使用第一电流对所述电感器进行充电；其中，所述(2)包括在对电容器放电而使第四电流流入所述电感器之前，使用第三电流对所述电感器进行充电。

通过以上所述实施例，本发明传输至负载的功率的等级不受包括电感器和电容器的谐振回路的特性的限制。因此，功率处理能力得到改善(即使在电感器和电容器的尺寸减小的情形下也是如此)。

【附图说明】

图1根据本发明的一个实施例示出功率转换电路10的电路结构示意图。

图2根据本发明的一个实施例示出功率转换电路10的一个示例性的切换顺序。

图3A-3H为功率转换电路10在所述切换顺序的不同阶段的电路配置。

图4根据本发明的一个实施例示出功率转换电路40的电路配置。

图5根据本发明的一个实施例示出功率转换电路40的一个示例性的切换顺序。

图6A-6F为功率转换电路40在所述切换顺序的不同阶段的电路配置。

图7根据本发明的一个实施例示出功率切换电路10操作在DVFS模式且从负载11吸收功率的示例性的切换顺序图。

图8A-8F为功率切换电路10在对应所述DVFS模式的所述切换顺序的各个阶段的电路配置。

图9A和图9B示出功率转换电路10的轻负载操作的两个阶段。

图10示出Vin小于2*Vout时，功率转换电路10的电容器Cr和电感器Lo在不同的预定等级条件下(例如，分别在图2中的步骤208和224选择的预定等级Ith1和Ith2)的电压和电流的时序图。

【具体实施方式】