[发明专利]高降压型DC/DC转换器

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明大体上涉及DC-DC转换器。

2.相关技术的讨论

DC-DC转换器通常用于各种应用中，以将第一电压电平的输入DC功率转换成第二电压电平的输出DC功率。这种DC-DC转换器可以升高电压(即升压)，降低电压(即降压)，和/或提供输入功率和输出功率之间的隔离。

概述

本发明的至少一个方面针对一种DC-DC转换器系统，其包括正输入端，该正输入端被配置为耦合到DC电压源的正端子；负输入端，该负输入端被配置为耦合到DC电压源的负端子；输出端，该输出端被配置为耦合到负载并且向负载提供输出DC功率；多个开关，该多个开关耦合到正输入端和负输入端，并且被配置为从DC电压源接收具有DC电压电平的输入DC功率；第一电容器，该第一电容器耦合到多个开关和输出端；第二电容器，该第二电容器耦合到多个开关和输出端；以及控制器，该控制器耦合到多个开关，并被配置为操作所述多个开关使得在DC-DC转换器系统的第一操作模式下，第一电容器两端的电压处于基本上等于输入DC功率的DC电压电平的一半的电平，在DC-DC转换器系统的第二操作模式下，第二电容器两端的电压处于基本上等于输入DC功率的DC电压电平的一半的电平，以及相对于输入DC功率的DC电压电平，输出DC功率的输出电压电平按照电压降压比降压。

根据一个实施例，DC-DC转换器系统还包括耦合在多个开关和输出端之间的第一电感器，以及耦合在第一电容器和输出端之间的第二电感器。在一个实施例中，多个开关包括耦合在正输入端和第一电容器之间的第一开关、耦合在第二电容器和输出端之间的第二开关以及耦合在第一电感器和输出端之间的第三开关。在另一个实施例中，在第一操作模式中，控制器还被配置为向第一开关提供控制信号以使第一开关闭合，从而将正输入端耦合到第一电容器，向第二开关提供控制信号以使第二开关闭合，从而将输出端耦合到第二电容器，并且向第三开关提供控制信号以使第三开关闭合，从而将输出端耦合到第一电感器。

根据另一个实施例，多个开关还包括耦合在负输入端和第二电容器之间的第四开关、耦合在第一电容器和第一电感器之间的第五开关以及耦合在第二电感器和输出端之间的第六开关。在一个实施例中，在第二操作模式中，控制器还被配置为向第四开关提供控制信号以使第四开关闭合，从而将负输入端耦合到第二电容器，向第五开关提供控制信号以使第五开关闭合，从而通过第一电感器将第二电容器耦合到输出端，并向第六开关提供控制信号以使第六开关闭合，从而将输出端耦合到第二电感器。

根据一个实施例，在DC-DC转换器系统的第三操作模式中，控制器还被配置为向第三开关提供控制信号以使第三开关闭合，从而将输出端耦合到第一电感器，并向第六开关提供控制信号以使第六开关闭合，从而将输出端耦合到第二电感器，其中控制器还被配置为当DC-DC转换器系统在第一操作模式和第二操作模式之间转换时，在第三操作模式下操作DC-DC转换器系统。在一个实施例中，第一电容器的正端子耦合到第一开关，并且第一电容器的负端子耦合到第二电感器。在另一个实施例中，第二电容器的正端子耦合到第一电容器的负端子，且第二电容器的负端子耦合到第四开关。

本发明的另一方面针对一种用于操作DC-DC转换器系统的方法，所述方法包括：利用多个开关来从DC电压源接收具有DC电压电平的输入DC功率，利用耦合到多个开关的控制器来在第一操作模式下操作多个开关，使得耦合到多个开关的第一电容器两端的电压处于基本上等于输入DC功率的DC电压电平的一半的电平，利用控制器来在第二操作模式下操作多个开关使得耦合到多个开关的第二电容器两端的电压处于基本上等于输入DC功率的DC电压电平的一半的电平，向耦合到多个开关的负载提供具有输出电压电平的输出DC功率，以及利用控制器，操作多个开关使得输出DC功率的输出电压电平相对于输入DC功率的DC电压电平按照电压降压比降压。

根据一个实施例，DC-DC转换器系统包括正输入端，该正输入端被配置为耦合到DC电压源的正端子；负输入端，该负输入端被配置为耦合到DC电压源的负端子；输出端，该输出端被配置为耦合到负载并且向负载提供输出DC功率；第一电感器，该第一电感器耦合在多个开关和输出端之间；以及第二电感器，该第二电感器耦合在第一电容器和输出端之间，以及在第一操作模式下操作多个开关包括经由包括第一电容器和第二电感器的第一功率路径将正输入端耦合到输出端，经由包括第二电感器的第二功率路径将第二电容器耦合到输出端，以及经由第三功率路径将第一电感器耦合到输出端。