[发明专利]多相转换器

说明书

一种设备，包括第一并联转换器分支和第二并联转换器分支、转换器输出节点和控制逻辑，每个并联转换器分支包括输入节点，N个输出节点，多个开关。控制逻辑产生控制第一并联转换器分支的开关的第一组开关信号以和控制第二并联转换器分支的第二组开关信号，第一组开关信号和第二组开关信号具有各自的占空比，以使第一并联转换器分支和第二并联转换器分支中的每个并联转换器分支在N个输出节点中的每个输出节点上输出直流输出电压。

背景技术

用于将第一DC电压转换为第二DC电压的多相电压转换器可用于广泛的应用。多相降压转换器就是一个例子。多相降压转换器输出的电压低于接收的输入电压。传统的降压转换器包括开关和电容器、电感器或两者。在某些情况下，大的降压比会使降压稳压器效率低下。另外，相对较高的输入电压限制了开关的开关频率，因此牺牲了功率密度以及动态响应。

发明内容

通常，本说明书中描述的主题的一个创新方面可以体现在第一并联转换器分支和第二并联转换器分支中，每个并联转换器分支包括：接收直流(DC)输入电压的输入节点；N个输出节点，每个输出节点分别输出直流输出电压，其中，直流输出电压小于直流输入电压，其中，N为2以上；多个开关，每个开关基本上在直流输入电压除以N的幅度极限下进行操作，其中每个开关包括第一端子、第二端子和第三端子，并且第一开关的第三端子接收控制信号，所述控制信号使所述第一开关处于在所述第一端子和所述第二端子之间建立传导路径的闭合状态或在所述第一端子和所述第二端子之间消除了所述传导路径的断开状态；转换器输出节点，所述转换器输出节点连接到所述第一并联转换器分支和所述第二并联转换器分支的所述N个输出节点中的每个输出节点，并提供所述直流输出电压；和控制逻辑，所述控制逻辑产生控制所述第一并联转换器支路的所述开关的第一组开关信号、和控制所述第二并联转换器支路的第二组开关信号，所述第一组开关信号和所述第二组开关信号具有各自的占空比，以使所述第一并联转换器分支和所述第二并联转换器分支中的每个并联转换器分支在所述N个输出节点中的每个输出节点上输出所述直流输出电压。

可以实施本说明书中描述的主题的特定实施方式，以实现以下优点中的一个或多个。通过在多相转换器中使用多个堆叠电容器，电路中的MOSFET(或他可能使用的其他晶体管类型)的开关电压降低到比在没有堆叠电容器的情况下所需的更低的电压(例如，5V)。降低MOSFET开关电压使电容器堆叠式多相电压转换器具有比传统的多相降压转换器更高的密度和效率。电容器堆叠式多相电压转换器可实现动态快速响应，并易于在负载点应用中使用，并允许使用低压MOSFET来提高开关频率。

本说明书中描述的主题的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中阐述。根据说明书，附图和权利要求书，本主题的其他特征，方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是示例电容器堆叠式多相电压转换器的框图。

图2是每个转换器分支具有级联阶段和最终阶段的示例并联转换器分支的框图。

图3是三级-六相电容堆叠式电压转换器的示例实施方式。

图4是两级-四相电容堆叠式电压转换器的示例实施方式。

图5是两级-四相电容堆叠电压转换器的脉冲宽度调制控制波形图。

图6是两级-四相电容堆叠电压转换器的开关节点波形图。

图7是图4的电路的输出电压和堆叠式电容器电压的图。

在各个附图中的参考数字和标记指示相同的元件。

具体实施方式

本书面描述的主题涉及一种电容器堆叠式多相电压转换器，该电容器堆叠式多相电压转换器利用电容器来堆叠电压，使得MOSFET在较小的开关电压下工作。电容器堆叠式多相电压转换器结合了开关电容器转换器和降压转换器的优势。因为电容器降低了MOSFET的开关电压，所以与具有较高开关电压的转换器相比，该转换器具有相对较高的效率和密度。