[发明专利]混合开关电容器转换器的轻载效率改进方法及设备

说明书

本公开包括在较低负载电流下减少切换损耗，同时保持混合开关电容器转换器电路的切换频率。控制电路耦合到混合开关电容器转换器电路，并配置为在降压阶段模式中测量混合开关电容器转换器电路的输出端的负载电流。控制电路被配置为将测量的负载电流与预定阈值组进行比较。控制电路被配置为将第一电压驱动到第二组晶体管，该第二组晶体管周期性地接通第二组晶体管以在降压阶段模式期间调节输出。控制电路还被配置为向第一组晶体管驱动第二电压，该第二电压在第二组晶体管基于比较开启时断开第一组晶体管一个或多个切换周期。

技术领域

本说明书一般涉及功率转换器系统，更具体地，涉及混合开关电容器转换器的轻载效率改进。

背景技术

功率转换器用于将具有一个电压电平(例如，12V)的电功率转换为具有不同电压电平(例如，3V)的电功率。功率转换器还可用于将具有一种类型(例如，交流(AC)功率)的功率转换为具有不同类型(例如，直流(DC)功率)的功率。开关模式功率转换器因其高效率而被广泛使用。

发明概述

本公开内容提供了减轻轻载电流切换损耗的影响(即，在轻载电流时提高效率)而不影响重负载电流的效率，从而在整个负载范围内产生高效率。在一些方面中，本主题技术减少了较低负载电流下的切换损耗，同时保持了开关电容器转换器电路的切换频率。例如，控制电路耦合到开关电容器转换器电路，并且被配置为测量混合开关电容器转换器电路的输出处的负载电流。控制电路还被配置为将测量的负载电流与一个或多个预定阈值进行比较。控制电路被配置成将第一电压驱动到第二组晶体管，该第二组晶体管周期性地接通第二组晶体管以在降压阶段模式期间调节输出。控制电路还被配置为向第一组晶体管驱动第二电压，该第二电压在第二组晶体管基于比较切换时断开第一组晶体管一个或多个切换周期。

根据本公开的实施方案，一种用于降低输出电压调节中的切换损耗的设备包括：开关电容器转换器电路，包括第一组晶体管和第二组晶体管；和耦合所述开关电容器转换器电路的控制电路。在一些方面中，控制电路被配置为在所述开关电容器转换器电路的降压阶段期间，根据切换方案周期性地将所述第一和第二组晶体管彼此相反地接通和断开，以在所述开关电容器转换器电路的输出端提供负载电流。控制电路被配置为测量在所述开关电容器转换器电路的输出端的负载电流。控制电路被配置为在所述降压阶段期间，响应于并且当测量的负载电流满足一组预定阈值的第一阈值时，将所述第一组晶体管周期性地断开第一切换周期期间，在该周期期间根据切换方案所述第二组晶体管周期性地接通和断开。控制电路被配置为响应于测量的负载电流满足该组预定阈值的第二阈值，根据切换方案恢复所述第一组晶体管的接通和断开。

根据本公开的实施方案，一种降低输出电压调节中的切换损耗的方法，包括：在开关电容器转换器电路的降压阶段期间，偏置所述开关电容器转换器电路的第一组晶体管和第二组晶体管，以根据切换方案周期性地将所述第一和第二组晶体管彼此相反地接通和断开，从而在所述开关电容器转换器电路的输出端提供负载电流。该方法包括：在所述开关电容器转换器电路的输出端测量负载电流。该方法包括：在所述降压阶段期间，偏置所述第一组晶体管以响应于并且当测量的负载电流满足一组预定阈值的第一阈值时，将所述第一组晶体管周期性地断开第一切换周期期间，在该周期期间根据切换方案所述第二组晶体管周期性地接通和断开。该方法包括：响应于测量的负载电流满足该组预定阈值的第二阈值，根据切换方案恢复将所述第一组晶体管接通和断开。

根据本公开的实施方案，一种用于降低输出电压调节中的切换损耗的系统，包括：构件，用于在开关电容器转换器电路的降压阶段期间，根据切换方案周期性地将第一组晶体管和第二组晶体管彼此相反地接通和断开，从而在所述开关电容器转换器电路的输出端提供负载电流。该系统包括：构件，用于在所述开关电容器转换器电路的输出端测量负载电流。该系统包括：构件，用于在所述降压阶段期间，响应于并且当测量的负载电流满足一组预定阈值的第一阈值时，将所述第一组晶体管周期性地断开第一切换周期期间，在该周期期间根据切换方案所述第二组晶体管周期性地接通和断开。该系统包括：构件，用于响应于测量的负载电流满足该组预定阈值的第二阈值，根据切换方案恢复将所述第一组晶体管接通和断开。