[发明专利]开关电容器转换器、对应方法、电源系统和电子设备

说明书

本公开涉及开关电容器转换器、对应方法、电源系统和电子设备。第一电路分支和第二电路分支耦合在输入节点与地之间。每个电路分支包括与输出节点串联耦合的第一晶体管至第四晶体管。第一电容器耦合介于在第一晶体管和第二晶体管中间的第一电容器节点与第二电容器节点之间。第二电容器耦合在位于第一晶体管和第二晶体管中间的第三电容器节点与第四电容器节点之间。第一分支与第二分支之间的分支间电路块包括第一分支间晶体管和第二分支间晶体管，第一分支间晶体管耦合在第一电路分支中的第一电容器节点与第二电路分支中的第四电容器节点之间，第二分支间晶体管耦合在第二电路分支中的第三电容器节点与第一电路分支中的第二电容器节点之间。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年7月30日提交的意大利专利申请号102021000020597的优先权，其内容在法律允许的最大范围内通过整体引用并入本文。

技术领域

本说明书涉及电子转换电路和方法，诸如开关电容器转换器(SCC)拓扑。

例如，一个或多个实施例可以用在开关DC-DC电压转换器中以提供调节的DC电源。

背景技术

采用开关电容器转换器(SCC)类型的DC-DC电压转换器不同于用于将电容器用作能量存储设备的其他拓扑，诸如已知的降压或升压转换器。可选地，可以引入相对于降压或升压转换器拓扑中采用的电感器具有减小尺寸的谐振电感器，以减少电容器的充电/放电损耗(目前称为固有功率损耗)。这是在保持高功率密度的同时实现的，这要归功于被配置为在SCC的开关频率下与电容器谐振的谐振电感器的尺寸减小。

在常规的SCC电路中，输出电压对应于输入电压，例如，该输入电压基于特定电路拓扑(诸如串并联、Dickson、级联倍增器和梯形拓扑)按固定转换比被缩放(放大或缩小)。

引入谐振电感器还提供了以连续方式调节SCC的输出电压的可能性。

大量文献致力于SCC电路拓扑，例如通过以下参考文献(每篇文献通过引用方式并入本文)证明的：

[1]S.Jiang等人的“Switched Tank Converters”(IEEE Transactions on PowerElectronics,vol.34,no.6,pp.5048-5062,June 2019,doi:10.1109/TPEL.2018.2868447)，其提出了一种新型开关槽转换器(简称STC)，该转换器采用LC谐振槽以部分地替代飞跨电容器进行能量转移；其中多个STC可以与固有下垂电流共享并行操作，以提供可扩展性和控制简单性；

[2]C.Schaef等人的“A 3-Phase Resonant Switched Capacitor ConverterDelivering 7.7W at 85％Efficiency Using 1.1nH PCB Trace Inductors”(IEEEJournal of Solid-State Circuits,vol.50,no.12,pp.2861-2869,Dec.2015,doi:10.1109/JSSC.2015.2462351)，其讨论了开关电容器(SC)转换器，特别是引入少量电感的谐振开关电容器(ReSC)拓扑与飞跨电容器串联，以消除电荷共享损耗，从而实现了在低成本工艺选项中的高效操作，其中三相交错拓扑可以使用自举n通道电源系统和嵌入倒装芯片组件中的个位数nH电感器以85％的效率提供高达7.7W的功率(功率密度为0.91W/mm2或6.4kW/in3)；