[发明专利]高转换效率的可重构串联-并联型开关电容电压变换器

权利要求书

1.高转换效率的可重构串联-并联型开关电容电压变换器，包括N-1个控制单元和一个控制开关管，N为大于1的正整数；

第j个所述控制单元包括电容、第一NMOS管、第二NMOS管和第三NMOS管，j为正整数且j∈[1，N-1]；

第一NMOS管的漏极连接电容的一端并作为第j个所述控制单元的输入端，其源极连接所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器的第一变换端；

第二NMOS管的漏极连接第j+1个所述控制单元的输入端，其源极连接第三NMOS管的漏极和电容的另一端，第三NMOS管的源极接参考地；

第N-1个所述控制单元中第二NMOS管的漏极连接所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器的第一变换端；

其特征在于，将所述N-1个控制单元分为k+1组控制模块，k为不大于N-1的正整数，前k组控制模块中每组包含m个所述控制单元，最后一组控制模块包含t个所述控制单元，k、m、t均为非负整数；

所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器还包括k-1个控制开关管，共有k个控制开关管分别对应所述前k组控制模块，其中第i个控制开关管的漏极连接所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器的第二变换端，其源极连接对应的第i组控制模块中第一个所述控制单元的输入端，i为正整数且i∈[1，k]；

第i个控制开关管的栅极和对应的第i组控制模块中第二NMOS管的栅极连接第i组控制模块的时钟信号，第i组控制模块中第一NMOS管和第三NMOS管的栅极连接第i组控制模块时钟信号的反相信号；

第i组控制模块的时钟信号与第i+1组控制模块的时钟信号反相，第1组控制模块的时钟信号为所述串联-并联型开关电容电压变换器的时钟信号；

最后一组控制模块中第二NMOS管的栅极连接低电平，最后一组控制模块中第一NMOS管和第三NMOS管的栅极连接高电平；

所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器能够实现第二变换端和第一变换端的电压转换比为1:1至N:1；当所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器中第一变换端和第二变换端的电压转换比为Nx:1时，Nx为正整数且Nx∈[1，N]，m＝Nx-1，k和t满足N-1＝m×k+t，且k和m同时为0或同时为正整数，t取尽可能小。

2.根据权利要求1所述的高转换效率的可重构串联-并联型开关电容电压变换器，其特征在于，将P个所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器级联形成级联总开关电容电压变换器，P为大于1的正整数；每个级联的所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器作为一个子开关电容电压变换器，第p个所述子开关电容电压变换器的输入端连接第p-1个所述子开关电容电压变换器的输出端，第1个所述子开关电容电压变换器的输入端作为所述级联总开关电容电压变换器的输入端，第P个所述子开关电容电压变换器的输出端作为所述级联总开关电容电压变换器的输出端，p为正整数且p∈[1，P]；

第p个所述子开关电容电压变换器包括N_p-1个控制单元，N_p为大于1的正整数，第p个所述子开关电容电压变换器的输出端和输入端电压转换比为L_p∈[1，N_p]；当第p个所述子开关电容电压变换器以第一变换端作为输入端、第二变换端作为输出端时，a_p＝1，当第p个所述子开关电容电压变换器以第二变换端作为输入端、第一变换端作为输出端时，a_p＝-1，所述级联总开关电容电压变换器的输出端和输入端电压转换比为L:1，

3.根据权利要求2所述的高转换效率的可重构串联-并联型开关电容电压变换器，其特征在于，将Q个电压转换比相同的第一开关电容电压变换器并联使用，相邻两个所述第一开关电容电压变换器的时钟信号相位相差360°/Q，每个所述第一开关电容电压变换器能够选择采用所述可重构串联-并联型开关电容电压变换器或所述级联总开关电容电压变换器。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高转换效率的可重构串联-并联型开关电容电压变换器，其特征在于，所述串联-并联型开关电容电压变换器的时钟信号为50％占空比的方波信号。