[发明专利]一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路单元及电路结构

说明书

本发明提出了一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路单元及电路结构，该电路单元包括2个电容和13个开关，通过串并联组合，实现升压和降压的功能，简化了开关电容的结构，节省了器件成本、减小系统损耗，解决了现有电源管理应用中采用线性稳压器存在的技术问题：其拓扑完全由开关管和电容组成，不需要电感或变压器，并且减少元器件数量，简化结构；采用同一个开关电容电路，通过切换不同开关的状态，实现升压和降压之间的相互转换，并且尽可能实现多种电压转换。

技术领域

本发明属于开关电容变换器技术领域，涉及一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路单元及电路结构。

背景技术

开关电容变换器，是一种利用“快速”或“泵送”电容(而非电感或变压器) 来储能的DC-DC电压变换器。它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5、2或3)升高或降低，从而得到所需要的输出电压。

现有的智能电源管理(power manager)应用中，需要用到升压和降压两种开关电容，每个开关电容需要一个飞电容和四组开关。降压时采用一种开关电容电路，想要升压时又要换用另一种开关电容电路，使用起来比较麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路单元及电路结构，以解决现有技术中，现有的开关电容电路难以实现升压和降压双重作用，电源电压高时效率低、电源电压低时无法工作的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路单元，包括：依次串联的开关S1、开关S2和开关S3，依次串联的开关S4、开关S5和开关S6，依次串联的开关S11、开关S12和开关13；

所述开关S1的第一端和开关S4的第一端连接，开关S3的第二端和开关S11 的第一端连接，开关S6的第二端和开关S11的第二端连接；

开关S4、开关S5串联的中点E处连接有开关S7的第一端，开关S5、开关 S6串联的中点I处连接有开关S8的第一端，开关S11、开关S12串联的中点H 处连接有开关S9的第一端，开关S12、开关S13串联的中点J处连接有开关S10 的第一端；开关S7的第二端与开关S10的第二端共同连接至电容C1的第一端，电容C1的第二端和开关S1、开关S2串联的中点B处连接；开关S8的第二端和开关S9的第二端共同连接至电容C2的第一端，电容C2的第二端和开关S2、开关S3串联的中点C处连接。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述开关S6的第二端和开关S13的第二端共同连接到地。

优选的，所述开关S4的第一端和开关S1的第一端连接A处与地之间为输入电压。

优选的，所述开关S11的第一端和开关S3的第二端连接处D与地之间为输出电压。

优选的，当开关S4、开关S5、开关S6、开关S7和开关S8同时断开时，所述电路单元为降压开关电容电路单元。

优选的，所述降压开关电容电路单元具有三类降压转换模式。

优选的，当开关S9、开关S10、开关S11、开关S12和开关S13同时断开时，所述电路单元为升压开关电容电路单元。

优选的，所述升压开关电容电路单元具有三类升压转换模式。

一种能实现多种电压转换的升降压型开关电容电路结构，由上述任意一种所述的升降压开关电容电路单元串联组成，所述升降压开关电容电路单元的数量为 N，其中N为大于等于1的自然数。

优选的，当N为2时，所述电路结构具有18类电压转换模式。