[发明专利]开关电容转换器及控制方法

说明书

一种方法，包括配置开关电容转换器在切换模式下工作，以及配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用充电模式的结果，开关电容转换器具有从切换模式至旁路模式的平滑转换。

技术领域

本公开涉及一种用于控制具有多个工作模式的开关电容功率转换器的方法，并且在特定实施例中，涉及一种用于在开关电容功率转换器中实现平滑模式转换的模式转换控制方法。

背景技术

随着技术的进一步发展，诸如移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器等各种电子设备已经变得流行。每个电子设备都需要处于基本恒定电压的直流电，即使电子设备汲取的电流在很宽范围内变化，该直流电也可以在规定范围内调节。当输入电压低于规定范围时，升压型直流/直流转换器可以用于将输入电压转换至在规定范围内的调节电压。另一方面，当输入电压高于规定范围时，降压型直流/直流转换器可以用于将输入电源的电压转换为较低的电压，以满足电子电路规定的工作电压。

可能存在多种直流/直流转换拓扑。根据拓扑差异，直流/直流转换器可以分为三类，即，开关型直流/直流转换器、线型调节器和开关电容转换器。随着集成电路越来越先进，同时尺寸不断缩小，因此需要一种紧凑而高效的直流/直流转换拓扑。与其他拓扑相比，由于开关电容转换器由多个开关和电荷泵电容形成，因此开关电容转换器较不复杂。此外，开关电容转换器占据的面积小，并且能够通过在充电阶段和放电阶段之间切换电荷泵电容而产生高效的功率转换。因此，开关电容转换器可以为集成电路提供紧凑而有效的电源。

开关电容转换器用作2：1分压器。在输入电压在宽范围内变化的一些应用中，期望配置开关电容转换器在不同工作模式下工作，从而有效地减少输出电压变化范围。本公开解决了该需求。

发明内容

本公开的优选实施例提供了一种用于配置开关电容功率转换器在不同工作模式下工作的控制机制，大体上解决和规避了这些和其他问题，并且大体上实现了技术优势。该控制机制进一步帮助开关电容功率转换器实现平滑的工作模式转换。

根据一个实施例，方法包括配置开关电容转换器在切换模式下工作，以及配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用充电模式后进入旁路模式，其中，作为应用充电模式的结果，开关电容转换器具有从切换模式至旁路模式的平滑转换。

所述方法还包括在离开旁路模式之后且在进入切换模式之前，配置开关电容转换器在对开关电容转换器应用放电模式后离开旁路模式并进入切换模式，其中，作为应用放电模式的结果，开关电容转换器具有从旁路模式至切换模式的平滑转换。

开关电容转换器包括在输入电源和地之间串联连接的第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。开关电容转换器还包括电荷泵电容，连接在第一开关和第二开关的公共节点与所述第三开关和所述第四开关的公共节点之间，以及输出电容，连接至第二开关和第三开关的公共节点和地。

在切换模式中，开关电容转换器用作分压器。在旁路模式中，第一开关、第二开关和第四开关始终导通，第三开关始终关断。在充电模式中，第二开关和第四开关始终导通，第三开关始终关断，第一开关被配置为具有电流基准的线性调节器，以限制流经线性调节器的电流。在放电模式中，第二开关和第四开关始终导通，第一开关和第三开关始终关断。

在充电模式中，所述方法包括使用线性调节器对电荷泵电容和输出电容进行充电，直到输出电容两端的电压近似等于输入电源的电压。在放电模式中，所述方法包括使用连接至输出电容的负载对电荷泵电容和输出电容放电，直到输出电容两端的电压近似等于输入电源电压的一半。

所述方法还包括接收进入旁路模式的命令，进入充电模式以对电荷泵电容和输出电容充电，在输出电容两端的电压超过输入电源的电压减去预定电压之后进入旁路模式。

方法还包括接收进入切换模式的命令，进入放电模式以对电荷泵电容和输出电容放电，以及在输出电容两端电压落入从输入电源的电压的一半减去预定电压至输入电源的电压的一半加上预定电压的范围内之后进入切换模式。