[发明专利]包括外部飞跨电容器和内部飞跨电容器的开关电容DC-DC转换器

权利要求书

1.一种集成电路开关电容DC-DC转换器，包括：

第一开关电容转换器，包括：

用于接收电池供给电压的DC输入；

第一开关阵列，包括多个单独可控的半导体开关，所述半导体开关能够连接到至少一个外部飞跨电容器，以形成所述第一开关电容转换器的一个或多个单独的转换器拓扑，以用于将电池供给电压转换为中间电压；

第二开关电容转换器，包括：

连接到所述中间电压的输入；

第二开关阵列，包括多个单独可控的半导体开关和多个内部飞跨电容器，它们能够被配置为形成多个单独的转换器拓扑，以用于将所述中间电压转换为DC输出电压；和

控制器，连接到所述第一开关阵列和所述第二开关阵列的各自单独可控的半导体开关的相应控制端子，以选择所述第一开关电容转换器的转换器拓扑，并选择所述第二开关电容转换器的转换器拓扑。

2.根据权利要求1所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述控制器被配置为：

直接或间接地确定所述至少一个外部飞跨电容器的荷电状态；

将所述荷电状态与预定荷电标准进行比较；

响应于符合预定荷电标准，经由所述第一开关阵列对所述至少一个外部飞跨电容器再充电。

3.根据权利要求2所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述控制器被配置为：

通过切换所述第一开关阵列的第一对和第二对单独可控的半导体开关的各自状态，将所述至少一个外部飞跨电容器连接在DC输入(电池电压)与所述第二开关电容转换器的输入之间，来对所述至少一个外部飞跨电容器再充电。

4.根据权利要求2或3所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述至少一个外部飞跨电容器的预定荷电标准包括以下中的一个或多个：

所述第二开关电容转换器的开关频率；

DC输出电压与DC输出电压的设定点或目标电压之间的电压差；

所述至少一个外部飞跨电容器上的电压降。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述控制器被配置为：

不管预定荷电状态如何，均以默认或最低开关频率例如高于16kHz对所述至少一个外部飞跨电容器再充电，以设定所述第一开关电容转换器的开关频率的下限。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述第二开关电容转换器的最低开关频率高于1MHz，例如高于5MHz或高于10MHz，和/或

所述第一开关电容转换器的最高开关频率低于250kHz，例如低于100kHz。

7.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，其中，所述第一开关阵列包括：

由时钟信号的第一时钟相位(p₁)驱动的第一对单独可控的半导体开关；

由所述时钟信号的非重叠的第二时钟相位(p₂)驱动的第二对单独可控的半导体开关，

所述第一对单独可控的半导体开关被配置为：在所述第一时钟相位期间，从电池供给电压对所述至少一个外部飞跨电容器充电，并且所述第二对单独可控的半导体开关被配置为：在所述第二时钟相位期间，将所述至少一个外部飞跨电容器放电到所述第二开关电容转换器的输入。

8.根据前述权利要求中任一项所述的集成电路开关电容DC-DC转换器，包括：

第一可控旁路开关(SWBP1)和第二可控旁路开关(SWBP2)，被配置为：

在第一状态中，将所述至少一个外部飞跨电容器(串联)连接在DC输入与DC输出电压之间；

在第二状态中，将所述至少一个外部飞跨电容器连接在负供给轨与DC输出电压之间，从而绕过所述第二开关电容转换器。