[发明专利]具有调节电路和开关网络的灵活的电能转换器结构

说明书

一种用于处理电能的装置包括电能转换器，该电能转换器具有用于电能在第一电能转换器端子与第二电能转换器端子之间流动的路径。在运行期间，该第一电能转换器端子和第二电能转换器端子各自保持在第一电压和第二电压。在该路径配置有调节电路和开关网络。该第一调节电路包括磁性存储元件和第一调节电路端子。该第一调节电路端子连接至该第一开关网络端子。该开关网络在第一开关配置与第二开关配置之间转换。在该第一开关配置中，电荷以第一速率在该第一电荷存储元件中聚集。相反地，在该第二开关配置中，电荷以第二速率从该第一电荷存储元件中耗尽。这些速率由磁性存储元件限制。

相关文件的交叉引用

本申请要求2015年3月13日提交的美国临时申请No.62/132,701的优先权日期的权益。上述申请的内容被完整地结合于此。

技术领域

本公开涉及电源，并且尤其涉及电能转换器。

背景技术

许多电能转换器包括多个开关以及一个或多个电容器，用于例如向便携式电子器件以及消费类电子产品供电，开关式电能转换器使用开关网络，通过将储能元件(例如，电感器和电容器)切换为不同的电气配置，从而调节输出电压和电流。开关电容器转换器为开关式电能转换器，其主要使用电容器转移能量。在这样的转换器中，电容器和开关的数量随着转换比的增加而增加。开关网络中的开关通常为由晶体管实现的有源器件。开关网络可以集成于单个或多个单片半导体衬底上，或使用分立器件形成。

典型的直流-直流(DC-DC)转换器进行电压转换和输出调节。通常是在例如降压转换器的这样的单级转换器中实现。但是，也可将这两个功能分成两个专门的级，即，转换级(例如，开关网络)和单独的调节级(例如，调节电路)。转换级将一个电压转换成另一个电压，而调节级确保转换级的电压和/或电流输出保持期望的特性。

发明概要

在一方面，本发明的特征在于用于处理电能的装置。此装置包括电能转换器，该电能转换器具有用于电能在第一电能转换器端子与第二电能转换器端子之间流动的路径，该第一电能转换器端子与第二电能转换器端子在该电能转换器运行期间保持在相应的第一电压和第二电压。该第二电压小于该第一电压。第一调节电路和开关网络都在该电能路径上。该开关网络包括第一电荷存储元件、第一开关网络端子和第二开关网络端子。第一调节电路包括第一磁性存储元件和第一调节电路端子。该电能路径包括该第一调节电路端子、该第一开关网络端子和该第二开关网络端子，该第一调节电路端子连接至第一开关网络端子。该开关网络在第一开关配置与第二开关配置之间转换。在第一开关配置中电荷以第一速率在第一电荷存储器元件中聚集，以及在第二开关配置中电荷以第二速率从该第一电荷存储元件中耗尽。该第一磁性存储元件限制这两个速率。在一些情况下，该限制为使速率相同，而其它情况下速率不同。

某些实施例还包括配置在该路径上的第二调节电路。在这些实施例中，该第二调节电路包括也在该电能路径上的第二调节电路端子。此第二调节电路端子连接至该第二开关网络端子。

在某些实施例中，该开关网络进一步包括第二电荷存储元件。将该开关网络放置在第一开关配置中使电荷以第一速率从该第二电荷存储元件中耗尽。将该开关网络放置在第二配置中使电荷以第二速率在该第二电荷存储元件中聚集。该第一磁性存储元件限制这两个速率。

在这些具有第二调节电路的实施例中，其中该第二调节电路包括第二磁性存储元件和连接至该第二磁性存储元件的开关，该开关控制为在至少两个开关配置之间切换。还是在这些实施例中，该第二调节电路还包括反馈回路，用于响应于测得的该电能转换器的输出来控制该开关的运行。

在其它实施例中，该第一磁性存储元件包括滤波器。在这些实施例中，该滤波器具有谐振频率。