[发明专利]功率转换结构、系统、方法包括其的电子设备及芯片单元

说明书

本发明提出一种功率转换结构、系统、方法包括其的电子设备及芯片单元，涉及电源领域，通过将一开关电容串联支路连接在第一开关串联支路的第三端与接地端之间，可实现当功率转换结构需要工作在开关电容变换器模式时，从第一开关串联支路的第三端输出的电流的直流部分流向电感，仅交流分量流经导通的第一开关管，可大大减小第一开关管的导通损耗，提高功率转换结构的效率，并由于第一开关管的导通损耗较低，发热量少，则第一开关管的可选择空间更大，而可降低功率转换结构的成本，并仅需一个开关管就可以实现切换至开关电容变换器模式，而减少了开关管的数量，同时减少了导通损耗，提高了功率转换结构的效率，降低了成本，并节约了面积。

技术领域

本发明涉及电源领域，尤其是功率转换结构、系统、方法包括其的电子设备及芯片单元。

背景技术

随着技术的不断进步，各种电子设备，如便携式设备（包括移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器、手表和/或其他类似的电子设备）已经流行起来。每个电子设备可以采用多个可充电的电池单元串联和/或并联连接而形成用于存储电能的可充电电池组。可充电电池组可由连接至电子设备的适配器和电子设备内的功率转换结构进行充电，以恢复电池的能量，可充电电池组可为各种类型的电池组，如锂离子（Li-ion）电池组。

目前市场希望功率转换结构能在越来越短的时间内完成对电池组的充电，且同时希望功率转换结构体积小、效率高、成本低，以满足消费者对电子设备小型化、高效率和低成本的需求。

适用于给可充电电池组充电的功率转换结构多种多样。目前比较常用的为如图1所示的一现有技术的电池组充电系统示意图。图1中，适配器10提供母线电压Vbus至开关电容变换器21和开关变换器或线性变换器22。实际应用中，当电池组300处于快充阶段时，控制使得开关电容变换器21工作而将母线电压Vbus变换为第一输出电压Vout1为电池组300进行充电；当电池组300处于涓流充电阶段、预充电阶段或截止充电阶段时，控制使得开关变换器或线性变换器22工作将母线电压Vbus变换为第二输出电压Vout1为电池组300进行充电，以满足电池组300不同充电阶段的需求。

然而，图1所示的电池组充电系统需要两个变换器来实现为电池组300充电，导致电池组充电系统体积大、成本高。

请参阅图2所示的另一现有技术的电池组充电系统示意图。图2中，开关管S1至开关管S4串联连接在输入端din与接地端GND之间，飞跨电容Cf连接在开关管S1和开关管S2的共节点与开关管S3和开关管S4的共节点之间，电感L连接在开关管S2和开关管S3的共节点与输出电容Cout的一端之间，输出电容Cout的另一端接地，并电感L的两端并联连接由开关管S11和开关管S22反向串联形成的开关串联支路。实际应用中，当电池组300处于快充阶段时，控制使得开关管S11和开关管S22均导通，并开关管S1至开关管S4、飞跨电容Cf和输出电容Cout形成开关电容变换器为电池组300进行充电；当电池组300处于涓流充电阶段、预充电阶段或截止充电阶段时，控制使得开关管S11和开关管S22均关断，并开关管S1至开关管S4、飞跨电容Cf和电感L形成三电平变换器为电池组300进行充电，以满足电池组300不同充电阶段的需求。

然而，图2所示的电池组充电系统需要两个开关管（开关管S11和开关管S22）并联在电感L的两端才能实现三电平变换器与开关电容变换器之间的切换，且工作在开关电容变换器模式时，其输出电流均流过开关管S11和开关管S22，导致开关电容变换器损耗大，效率低，并且对开关管S11和开关管S22的性能要求比较高，导致电池组充电系统体积大、成本高，且开关管S11和开关管S22的驱动电路复杂。

因此，目前的功率转换结构均无法在满足快充的基础上做到体积小、成本低并且效率高。

发明内容