[发明专利]高效降压-升压电荷泵及其方法

说明书

本发明题为“高效降压‑升压电荷泵及其方法”。本发明公开了一种降压‑升压电荷泵，降压‑升压电荷泵包括快速电容器和开关网络。开关网络在升压模式的充电阶段中使用第一双开关将输入端子耦接到快速电容器的第一端子，并且使用第二开关将快速电容器的第二端子耦接到电源电压端子；在升压模式的放电阶段和降压模式的充电阶段中使用第三开关将输入端子耦接到快速电容器的第二端子，并且使用第四开关将快速电容器的第一端子耦接到输出端子；并且在降压模式的放电阶段中使用第一开关将电源电压端子耦接到快速电容器的第一端子，并且使用第二双开关将快速电容器的第二端子耦接到输出端子。

技术领域

本公开整体涉及电源转换电路，并且更具体地涉及电荷泵转换器。

背景技术

DC-DC转换器为将一种直流(DC)电压转换成另一种DC电压的电源转换器。如果转换器将输入电压从较低电压转换为较高输出电压，则其被称为升压转换器。升压电荷泵转换器使用开关和电容器以可选地在充电阶段将电容器的第一端子连接到输入电压并且将第二端子连接到地，并且在放电阶段将电容器的第一端子连接到输出端子并且将电容器的第二端子连接到输入端子。如果转换器将较高电压转换为较低输出电压，则其被称为降压转换器。降压电荷泵转换器可选地在充电阶段将电容器的第一端子连接到输入端并且将电容器的第二端子连接到输出电压，并且在放电阶段将电容器的第一端子连接到输出电压并且将电容器的第二端子连接到地以降低输入电压。如果电荷泵转换器在操作期间转换可能高于或低于期望输出电压的可变输入电压，则它被称为降压-升压电荷泵转换器，因为它能够可选地以降压模式或以升压模式操作，这取决于输入电压的值。

降压-升压电荷泵转换器由于其低成本以及用电池操作的能力而对于许多应用是有吸引力的，当这些电池从完全充电状态进入放电状态时，其输入电压在宽度范围内变化。典型的降压-升压电荷泵转换器使用五个开关，其中两个是具有晶体管的双开关，该双开关的背靠背体二极管防止从转换器的输出到输入的反向传导。电荷泵转换器中效率损失的主要来源源自流过晶体管的大电流，这由于用于开关的晶体管的非零导通电阻而产生欧姆损耗。这些损耗称为IR损耗。为了改善降压升压转换器的转换效率，将期望减少IR损耗。

附图说明

通过参照附图可更好地理解本公开，并且本公开的多个特征和优点对于本领域的技术人员为显而易见的，在附图中：

图1以示意性形式示出现有技术中已知的降压-升压电荷泵；

图2以示意性形式示出示意图，其示出在升压模式的充电阶段期间图1的降压-升压电荷泵的操作；

图3以示意性形式示出示意图，其示出在升压模式的放电阶段期间图1的降压-升压电荷泵的操作；

图4以示意性形式示出示意图，其示出在降压模式的充电阶段期间图1的降压-升压电荷泵的操作；

图5以示意性形式示出示意图，其示出在降压模式的放电阶段期间图1的降压-升压电荷泵的操作；

图6以示意性形式示出根据本发明的一个实施方案的降压-升压电荷泵；

图7以示意性形式示出示意图，其示出在升压模式的充电阶段期间图6的降压-升压电荷泵的操作；

图8以示意性形式示出示意图，其示出在升压模式的放电阶段期间图6的降压-升压电荷泵的操作；

图9以示意性形式示出示意图，其示出在降压模式的充电阶段期间图6的降压-升压电荷泵的操作；

图10以示意性形式示出示意图，其示出在降压模式的放电阶段期间图6的降压-升压电荷泵的操作；并且

图11以部分框图和部分示意性形式示出根据另一个实施方案的集成电路降压-升压转换器。