CN115208184A - 驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路 - Google Patents

驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路 Download PDF

Info

Publication number
CN115208184A
CN115208184A CN202110900831.4A CN202110900831A CN115208184A CN 115208184 A CN115208184 A CN 115208184A CN 202110900831 A CN202110900831 A CN 202110900831A CN 115208184 A CN115208184 A CN 115208184A
Authority
CN
China
Prior art keywords
supply voltage
capacitor
switch
circuit
switched
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110900831.4A
Other languages
English (en)
Inventor
杨大勇
陈裕昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richtek Technology Corp
Original Assignee
Richtek Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richtek Technology Corp filed Critical Richtek Technology Corp
Publication of CN115208184A publication Critical patent/CN115208184A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33507—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H02M3/33523—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters with galvanic isolation between input and output of both the power stage and the feedback loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一种返驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路。该切换式电容转换电路，用以转换第一供应电压以产生第二供应电压供电给电源转换电路，该切换式电容转换电路包含：转换电容器；输出电容器；以及多个开关，用以根据切换式电容转换电路的第一供应电压的位准，而切换转换电容器与输出电容器的耦接，以转换第一供应电压而于输出电容器上产生第二供应电压；其中第二供应电压用以供电而控制电源转换电路，其中当第一供应电压高于高阈值时，切换式电容转换电路控制第二供应电压低于第一供应电压；其中当第一供应电压低于低阈值时，切换式电容转换电路控制第二供应电压高于第一供应电压。

Description

驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路
技术领域
本发明涉及切换式电容转换电路，特别涉及能根据输入电压位准调整输出电压位准的切换式电容转换电路及包括前述切换式电容转换电路的返驰式电源转换器。
背景技术
图1显示一现有技术的返驰式电源转换器100。变压器10的辅助绕组NA通过二极管40和电容器45产生辅助电压VNA，用以提供电源给一次侧控制电路50，以控制返驰式电源转换器100。其中辅助电压VNA与输出电压Vout具有比例关系，具体而言，其比例关系正比于辅助绕组NA和二次绕组NS的圈数比。二次侧控制电路60具有接口端子CC1和CC2，用以接收来自通信接口(例如USB PD)的指令，以用于编程输出电压Vout的电压位准。在最近的发展中，需要将输出电压Vout编程为3.2V至48V，以涵盖从手机充电到可携式电动工具电池充电的应用。然而当输出电压Vout的范围过大时，将导致辅助电压VNA的范围也会过大，在此情况下，一次侧控制电路50和二次侧控制电路60将需要在较宽的电压范围内运行，因而导致更差的功率效率。本发明的目的是通过为一次侧控制电路及/或二次侧控制电路提供一种高效率的电源供应电路来解决这个问题。
有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种崭新的切换式电容转换电路及其中的电源转换电路。
发明内容
于一观点中，本发明提供一种切换式电容转换电路，用以转换一第一供应电压而产生一第二供应电压以供电给一电源转换电路，该切换式电容转换电路包含：一转换电容器；一输出电容器；以及多个开关，用以根据该切换式电容转换电路的该第一供应电压的位准，而切换该转换电容器与该输出电容器的耦接，以转换该第一供应电压而于该输出电容器上产生该第二供应电压；其中该第二供应电压用以供电而控制该电源转换电路，其中当该第一供应电压高于一高阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压低于该第一供应电压；其中当该第一供应电压低于一低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压高于该第一供应电压。
于另一观点中，本发明提供一种返驰式电源转换器，包含：一控制器，用以控制而切换一变压器的一绕组，以转换一输入电压而于该变压器的另一绕组产生一输出电压；以及一切换式电容转换电路，用以转换一第一供应电压而产生一第二供应电压以供电给该控制器，其中该第一供应电压耦接自该变压器的一绕组，该切换式电容转换电路包括：一转换电容器；一输出电容器；以及多个开关，用以根据该切换式电容转换电路的该第一供应电压的位准，而切换该转换电容器与该输出电容器的耦接，以转换该第一供应电压而于该输出电容器上产生该第二供应电压；其中当该第一供应电压高于一高阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压低于该第一供应电压；其中当该第一供应电压低于一低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压高于该第一供应电压。
于一实施例中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压等于该第一供应电压。
于一实施例中，该电源转换电路为一返驰式电源转换器。
于一实施例中，该第二供应电压用以供电给该返驰式电源转换器中的一控制器。
于一实施例中，该第一供应电压耦接自该返驰式电源转换器的一变压器的一绕组。
于一实施例中，该第一供应电压正比于该返驰式电源转换器的一输出电压。
于一实施例中，该第二供应电压低于该控制器的一绝对最大额定值，且该绝对最大额定值小于该第一供应电压的一最大值。
于一实施例中，当该第一供应电压高于该高阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2。
于一实施例中，该高阈值大于或等于该电源转换电路的一控制器的一最低操作电压的2倍。
于一实施例中，当该第一供应电压低于该低阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
于一实施例中，该低阈值大于或等于该电源转换电路的一控制器的一最低操作电压。
于一实施例中，该多个开关基于一切换周期而周期性地依照以下至少之一方式切换：(1)当该第一供应电压高于该高阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此并联电连接，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2；及/或(2)当该第一供应电压低于该低阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器并联电连接于该第一供应电压而充电，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此反相串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
于一实施例中，于该切换周期的该第一时段与该第二时段之间具有一空滞时间，用以避免部分的该多个开关之间同时导通而造成短路电流。
于一实施例中，该切换式电容转换电路包括第一开关至第五开关，该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关依序串联耦接于该第一供应电压与一接地电位之间，且依序两两耦接于第一节点、第二节点与第三节点，该第五开关耦接于该第一供应电压与该第三节点之间，该第二节点耦接至该第二供应电压；其中该转换电容器耦接于该第一节点与该第三节点之间，该输出电容器耦接于该第二供应电压与该接地电位之间。
于一实施例中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该第一开关与该第二开关导通，及/或该第三开关与该第五开关导通，以控制该第一供应电压与该第二供应电压彼此电连接，使得该第二供应电压等于该第一供应电压。
于一实施例中，该第一开关与该第二开关的每一者包括：彼此串联的第一晶体管与第二晶体管，其中该第一晶体管的本体二极管与该第二晶体管的本体二极管彼此反向耦接。
本发明的优点为本发明可降低控制电路所需耐受的电压、降低功率损耗且提升控制电路的功率效率。
以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的效果。
附图说明
图1显示一现有技术的返驰式电源转换器
图2根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的电路示意图。
图3根据本发明的一实施例显示一返驰式电源转换器的电路示意图。
图4根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的多个开关的操作波形示意图。
图5根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的开关的具体电路示意图。
图6根据本发明的一具体实施例显示一切换式电容转换电路的供应控制器的电路示意图。
图中符号说明
10：变压器
20：一次侧开关
25：电阻
30，40：二极管
35，45：电容器
50：一次侧控制电路
60：二次侧控制电路
100：返驰式电源转换器
110，120，130：电阻器
150，160：比较器
151，161：反相器
170，180，190：与门
195：解码电路
200：切换式电容转换电路
201：供应控制器
2011：模式判断电路
300：返驰式电源转换器
CC1，CC2：界面端子
CF：转换电容器
Co：输出电容器
CO1，CO2：输出信号
Cs1～Cs5：开关控制信号
Da，Db：本体二极管
D2，X1，X2：信号
N1：第一节点
N2：第二节点
N3：第三节点
NA：辅助绕组
Np：一次绕组
NS：二次绕组
S1～S5：开关
Sa：第一晶体管
Sb：第二晶体管
T1：第一时段
T2：第二时段
TD：空滞时间
TS：切换周期
VCF，VCo：跨压
Vin：输入电压
VNA：电压
Vout：输出电压
VS1：第一供应电压
VS2：第二供应电压
VS1’，VS1”：比例电压
VTH：高阈值相关信号
VTL：低阈值相关信号
具体实施方式
发明中的附图均属示意，主要意在表示各电路间的耦接关系，以及各信号波形之间的关系，至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
图2根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的电路示意图(切换式电容转换电路200)。如图2所示，本发明的切换式电容转换电路200用以转换第一供应电压VS1而产生第二供应电压VS2，以供电给电源转换电路。切换式电容转换电路200包括转换电容器CF、输出电容器Co以及多个开关S1～S5。多个开关S1～S5用以根据切换式电容转换电路200的第一供应电压VS1的位准，而切换转换电容器CF与输出电容器Co的耦接，以转换第一供应电压VS1而于输出电容器Co上产生第二供应电压VS2。第二供应电压VS2用以供电给电源转换电路中的控制器，而控制电源转换电路进行电源转换，其细节容后详述。如图2所示，切换式电容转换电路200还包括供应控制器201，其根据第一供应电压VS1产生开关控制信号Cs1～Cs5。开关S1～S5用以分别根据开关控制信号Cs1～Cs5切换转换电容器CF与输出电容器Co的耦接。
在一实施例中，当第一供应电压VS1高于一高阈值时，切换式电容转换电路200控制第二供应电压VS2低于第一供应电压VS1，例如但不限于为第一供应电压VS1的一半位准。在一实施例中，当第一供应电压VS1低于一低阈值时，切换式电容转换电路200控制第二供应电压VS2高于第一供应电压VS1，例如但不限于为第一供应电压VS1的两倍。在一实施例中，当第一供应电压VS1低于高阈值，且第一供应电压VS1高于低阈值时，切换式电容转换电路200控制第二供应电压VS2等于第一供应电压VS1。
如图2所示，在一实施例中，切换式电容转换电路200包括开关S1至开关S5。开关S1～开关S4依序串联耦接于第一供应电压VS1与接地电位之间，且依序两两耦接于第一节点N1、第二节点N2与第三节点N3。开关S5耦接于第一供应电压VS1与第三节点N3之间，第二节点N2耦接至第二供应电压VS2。转换电容器CF耦接于第一节点N1与第三节点N3之间，输出电容器Co耦接于第二供应电压VS2与接地电位之间。
再请继续参照图2同时参照图4，图4根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的多个开关的操作波形示意图。多个开关S1～S5基于切换周期TS而周期性地切换。于一实施例中，当第一供应电压VS1高于高阈值时，于切换周期的第一时段T1，开关S1及S3导通并控制转换电容器CF与输出电容器Co串联电连接于第一供应电压VS1与接地电位之间，且于切换周期的第二时段T2，开关S2及S4导通并控制转换电容器CF与输出电容器Co彼此并联电连接，由此于输出电容器Co上产生第二供应电压VS2。需说明的是，本实施例中，开关S2、S4及S5于第一时段T1中为不导通，且开关S1、S3及S5于第二时段T2中为不导通，其中开关S5恒不导通。换言之，开关S1、S3的开关控制信号Cs1与Cs3对应于如图4的第一相位的波形而操作，而开关S2、S4的开关控制信号Cs2与Cs4对应于如图4的第二相位的波形而操作。
于另一实施例中，当第一供应电压VS1低于低阈值时，于切换周期的第一时段T1，开关S1及S4导通并控制转换电容器CF并联电连接于第一供应电压VS1而充电，且于切换周期的第二时段T2，开关S2及S5导通并控制转换电容器CF与输出电容器Co彼此反相串联电连接于第一供应电压VS1与接地电位之间，由此于输出电容器Co上产生第二供应电压VS2。具体而言，于本实施例中，于第二时段T2，输出电容器Co的跨压VCo与第一供应电压VS1同相，而转换电容器CF的跨压VCF与输出电容器Co的跨压VCo反相。此外，需说明的是，本实施例中，开关S2、S3及S5于第一时段T1中为不导通，且开关S1、S3及S4于第二时段T2中为不导通，其中开关S3恒不导通。换言之，开关S1、S4的开关控制信号Cs1与Cs4对应于如图4的第一相位的波形而操作，而开关S2、S5的开关控制信号Cs2与Cs5对应于如图4的第二相位的波形而操作。此外，如图4所示，于切换周期TS的第一时段T1与第二时段T2之间具有空滞时间TD，用以避免部分的多个开关之间同时导通而造成短路电流。
于又一实施例中，当第一供应电压VS1低于高阈值，且第一供应电压VS1高于低阈值时，开关S1、S2及S4导通，使得第一供应电压VS1与第二供应电压VS2彼此电连接，亦即以第一供应电压VS1作为第二供应电压VS2。本实施例中，开关S3及S5为不导通。在另一实施例中，或可控制开关S3及S5为导通，使得第一供应电压VS1与第二供应电压VS2彼此电连接。
图3根据本发明的一实施例显示一电源转换电路的电路示意图。本实施例示例将切换式电容转换电路200应用至电源转换电路，例如但不限于返驰式电源转换器。如图3所示，返驰式电源转换器300包括变压器10，其绕组(例如辅助绕组NA)通过例如整流器(例如由二极管40和电容器45所形成)产生第一供应电压VS1，用以提供电源给切换式电容转换电路200。变压器10的二次绕组NS通过整流器(如二极管30及电容器35所形成)产生输出电压Vout，二次侧控制电路60根据输出电压Vout而通过例如光耦合器而产生反馈信号至一次侧控制电路50。应注意者为，整流器除了图3所示的二极管30以外，也可以开关实施。
返驰式电源转换器300还包括一次侧开关20，其栅极端耦接至一次侧控制电路50，源极端通过电阻25耦接至接地电位，而漏极端耦接至一次绕组Np。切换式电容转换电路200用以转换第一供应电压VS1并提供第二供应电压VS2给一次侧控制电路50(对应于前述的控制器)，以控制返驰式电源转换器300的一次侧开关20而进行电源转换。其中第一供应电压VS1与输出电压Vout具有比例关系，具体而言，其比例关系正比于变压器10的辅助绕组NA和二次绕组NS的圈数比。于一实施例中，第一供应电压VS1与输出电压Vout成正比。二次侧控制电路60具有接口端子CC1和CC2，用以接收来自通信接口(例如USB PD)的指令，以用于编程输出电压Vout的电压位准。在其他实施例中，第二供应电压VS2也可用以供电给二次侧控制电路60。
于一实施例中，第二供应电压VS2低于返驰式电源转换器300例如返驰式电源转换器的控制器(例如一次侧控制电路50)的绝对最大额定值(absolute maximum rating)，且绝对最大额定值小于第一供应电压VS1的最大值。作为与现有技术的对比，若以第一供应电压VS1直接供电给一次侧控制电路50，在此情况下，当第一供应电压VS1被设定为最大值时，由于超过了绝对最大额定值，一次侧控制电路50将会毁损。而本申请由适应性调整的第二供应电压VS2供电给一次侧控制电路50，则可以避免这个问题。
于一实施例中，前述高阈值大于或等于返驰式电源转换器300例如返驰式电源转换器的一次侧控制电路50的最低操作电压的2倍。于另一实施例中，前述低阈值大于或等于返驰式电源转换器300例如返驰式电源转换器的一次侧控制电路50的最低操作电压。前述的高阈值与低阈值的范围，可确保第二供应电压VS2不会低于一次侧控制电路50的最低操作电压，亦即，确保了一次侧控制电路50的正常操作。
图5根据本发明的一实施例显示一切换式电容转换电路的开关S1与S2的电路示意图。如图5所示，开关S1与开关S2的每一者包括彼此串联的第一晶体管Sa与第二晶体管Sb。第一晶体管Sa的本体二极管Da与第二晶体管Sb的本体二极管Db彼此反向耦接，以防止开关S1与S2受开关控制信号Cs1、Cs2欲控制为不导通时，可能由本体二极管所导通的电流。
图6根据本发明的一具体实施例显示一切换式电容转换电路的供应控制器的电路示意图。本实施例为图2的供应控制器201的一示例性实施例。如图6所示，供应控制器201包括电阻器110、120及130、比较器150及160、模式判断电路2011及解码电路195。电阻器110、120及130形成分压器，用以对第一供应电压VS1分压而产生比例电压VS1’与VS1”。比较器150、160将比例电压VS1’及VS1”分别与高阈值相关信号VTH和低阈值相关信号VTL进行比较，以产生输出信号CO1及CO2。于一实施例中，高阈值相关信号VTH相关于前述高阈值。于一实施例中，低阈值相关信号VTL相关于前述低阈值。
于一实施例中，模式判断电路2011根据比较器150及160的输出信号CO1及CO2而产生信号D2、X1及X2。于一实施例中，模式判断电路2011例如但不限于反相器151、161与与门170、180、190。信号D2表示第二供应电压VS2控制为第一供应电压VS1的1/2。信号X2表示第二供应电压VS2控制为第一供应电压VS1的2倍。信号X1表示以第一供应电压VS1作为第二供应电压VS2。于一实施例中，比较器150、160可具有磁滞(hysteresis)。解码电路195根据信号D2、X1、X2而于不同模式下产生对应的开关控制信号Cs1～Cs5。
当比例电压VS1’高于高阈值相关信号VTH时(示意第一供应电压VS1高于高阈值)，信号D2被使能，用以控制切换式电容转换电路200产生低于第一供应电压VS1的第二供应电压VS2，例如第一供应电压VS1的一半位准。当比例电压VS1”低于低阈值相关信号VTL时(示意第一供应电压VS1低于低阈值)，信号X2被使能，用以控制切换式电容转换电路200产生高于第一供应电压VS1的第二供应电压VS2，例如第一供应电压VS1的两倍位准。当比例电压VS1’高于高阈值相关信号VTH，且比例电压VS1”低于低阈值相关信号VTL时(示意第一供应电压VS1的电压位准介于高阈值与低阈值之间)，则信号X1被使能，用以控制切换式电容转换电路200控制第二供应电压VS2与第一供应电压VS1的位准相同。
本发明如上所述提供了一种切换式电容转换电路及其中的电源转换电路，其可降低一次侧控制电路及二次侧控制电路所需耐受的电压、降低功率损耗且提升一次侧控制电路及二次侧控制电路的功率效率。
以上已针对较佳实施例来说明本发明，以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容而已，并非用来限定本发明的最广的权利范围。所说明的各个实施例，并不限于单独应用，也可以组合应用，举例而言，两个或以上的实施例可以组合运用，而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，举例而言，本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”，不限于根据该信号的本身，也包含于必要时，将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等，之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知，在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合，其组合方式甚多，在此不一一列举说明。因此，本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (27)

1.一种切换式电容转换电路，用以转换一第一供应电压而产生一第二供应电压以供电给一电源转换电路，该切换式电容转换电路包含：
一转换电容器；
一输出电容器；以及
多个开关，用以根据该切换式电容转换电路的该第一供应电压的位准，而切换该转换电容器与该输出电容器的耦接，以转换该第一供应电压而于该输出电容器上产生该第二供应电压；
其中该第二供应电压用以供电而控制该电源转换电路，其中当该第一供应电压高于一高阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压低于该第一供应电压；
其中当该第一供应电压低于一低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压高于该第一供应电压。
2.如权利要求1所述的切换式电容转换电路，其中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压等于该第一供应电压。
3.如权利要求1所述的切换式电容转换电路，其中，该电源转换电路为一返驰式电源转换器。
4.如权利要求3所述的切换式电容转换电路，其中，该第二供应电压用以供电给该返驰式电源转换器中的一控制器。
5.如权利要求3所述的切换式电容转换电路，其中，该第一供应电压耦接自该返驰式电源转换器的一变压器的一绕组。
6.如权利要求5所述的切换式电容转换电路，其中，该第一供应电压正比于该返驰式电源转换器的一输出电压。
7.如权利要求4所述的切换式电容转换电路，其中，该第二供应电压低于该控制器的一绝对最大额定值，且该绝对最大额定值小于该第一供应电压的一最大值。
8.如权利要求1所述的切换式电容转换电路，其中，当该第一供应电压高于该高阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2。
9.如权利要求8所述的切换式电容转换电路，其中，该高阈值大于或等于该电源转换电路的一控制器的一最低操作电压的2倍。
10.如权利要求1所述的切换式电容转换电路，其中，当该第一供应电压低于该低阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
11.如权利要求10所述的切换式电容转换电路，其中，该低阈值大于或等于该电源转换电路的一控制器的一最低操作电压。
12.如权利要求1所述的切换式电容转换电路，其中，该多个开关基于一切换周期而周期性地依照以下至少之一方式切换：
(1)当该第一供应电压高于该高阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此并联电连接，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2；及/或
(2)当该第一供应电压低于该低阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器并联电连接于该第一供应电压而充电，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此反相串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
13.如权利要求12所述的切换式电容转换电路，其中，于该切换周期的该第一时段与该第二时段之间具有一空滞时间，用以避免部分的该多个开关之间同时导通而造成短路电流。
14.如权利要求12所述的切换式电容转换电路，其中，该切换式电容转换电路包括第一开关至第五开关，该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关依序串联耦接于该第一供应电压与一接地电位之间，且依序两两耦接于第一节点、第二节点与第三节点，该第五开关耦接于该第一供应电压与该第三节点之间，该第二节点耦接至该第二供应电压；其中该转换电容器耦接于该第一节点与该第三节点之间，该输出电容器耦接于该第二供应电压与该接地电位之间。
15.如权利要求14所述的切换式电容转换电路，其中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该第一开关与该第二开关导通，及/或该第三开关与该第五开关导通，以控制该第一供应电压与该第二供应电压彼此电连接，使得该第二供应电压等于该第一供应电压。
16.如权利要求14所述的切换式电容转换电路，其中，该第一开关与该第二开关的每一者包括：
彼此串联的第一晶体管与第二晶体管，其中该第一晶体管的本体二极管与该第二晶体管的本体二极管彼此反向耦接。
17.一种返驰式电源转换器，包含：
一控制器，用以控制而切换一变压器的一绕组，以转换一输入电压而于该变压器的另一绕组产生一输出电压；以及
一切换式电容转换电路，用以转换一第一供应电压而产生一第二供应电压以供电给该控制器，其中该第一供应电压耦接自该变压器的一绕组，该切换式电容转换电路包括：
一转换电容器；
一输出电容器；以及
多个开关，用以根据该切换式电容转换电路的该第一供应电压的位准，而切换该转换电容器与该输出电容器的耦接，以转换该第一供应电压而于该输出电容器上产生该第二供应电压；
其中当该第一供应电压高于一高阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压低于该第一供应电压；
其中当该第一供应电压低于一低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压高于该第一供应电压。
18.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该切换式电容转换电路控制该第二供应电压等于该第一供应电压。
19.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，该第一供应电压正比于该输出电压。
20.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，该第二供应电压低于该控制器的一绝对最大额定值，且该绝对最大额定值小于该第一供应电压的一最大值。
21.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，当该第一供应电压高于该高阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2。
22.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，该高阈值大于或等于该控制器的一最低操作电压的2倍。
23.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，当该第一供应电压低于该低阈值时，该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
24.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，该低阈值大于或等于该控制器的一最低操作电压。
25.如权利要求17所述的返驰式电源转换器，其中，该多个开关基于一切换周期而周期性地依照以下至少之一方式切换：
(1)当该第一供应电压高于该高阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此并联电连接，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的1/2；及/或
(2)当该第一供应电压低于该低阈值时，于该切换周期的第一时段，该多个开关控制该转换电容器并联电连接于该第一供应电压而充电，且于该切换周期的第二时段，该多个开关控制该转换电容器与该输出电容器彼此反相串联电连接于该第一供应电压与一接地电位之间，由此于该输出电容器上产生该第二供应电压，使得该第二供应电压控制为该第一供应电压的2倍。
26.如权利要求25所述的返驰式电源转换器，其中，该切换式电容转换电路包括第一开关至第五开关，该第一开关、该第二开关、该第三开关、该第四开关依序串联耦接于该第一供应电压与一接地电位之间，且依序两两耦接于第一节点、第二节点与第三节点，该第五开关耦接于该第一供应电压与该第三节点之间，该第二节点耦接至该第二供应电压；其中该转换电容器耦接于该第一节点与该第三节点之间，该输出电容器耦接于该第二供应电压与该接地电位之间。
27.如权利要求26所述的返驰式电源转换器，其中，当该第一供应电压低于该高阈值，且该第一供应电压高于该低阈值时，该第一开关与该第二开关导通，及/或该第三开关与该第五开关导通，以控制该第一供应电压与该第二供应电压彼此电连接，使得该第二供应电压等于该第一供应电压。
CN202110900831.4A 2021-04-09 2021-08-06 驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路 Pending CN115208184A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163172740P 2021-04-09 2021-04-09
US63/172,740 2021-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115208184A true CN115208184A (zh) 2022-10-18

Family

ID=82594401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110900831.4A Pending CN115208184A (zh) 2021-04-09 2021-08-06 驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220329151A1 (zh)
CN (1) CN115208184A (zh)
TW (1) TWI764795B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI773487B (zh) * 2021-03-23 2022-08-01 立錡科技股份有限公司 電源供應系統
CN117233650B (zh) * 2023-11-15 2024-03-08 希荻微电子集团股份有限公司 短路检测方法和充电***

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6559689B1 (en) * 2000-10-02 2003-05-06 Allegro Microsystems, Inc. Circuit providing a control voltage to a switch and including a capacitor
US6438005B1 (en) * 2000-11-22 2002-08-20 Linear Technology Corporation High-efficiency, low noise, inductorless step-down DC/DC converter
JP2007274883A (ja) * 2006-03-08 2007-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置
TWI328917B (en) * 2006-10-04 2010-08-11 Himax Display Inc Charge pump circuit and control circuit therof
US8232830B2 (en) * 2007-02-02 2012-07-31 Mitsubishi Electric Corporation Rectifier with less conduction loss than a diode
US8222872B1 (en) * 2008-09-30 2012-07-17 Cirrus Logic, Inc. Switching power converter with selectable mode auxiliary power supply
US20110157919A1 (en) * 2009-12-30 2011-06-30 Yeshoda Yedevelly Vcc generator for switching regulator
TWI425750B (zh) * 2011-04-01 2014-02-01 Richtek Technology Corp 雙模式電荷幫浦
TW201312916A (zh) * 2011-09-15 2013-03-16 Richtek Technology Corp 電源供應電路及具有適應性致能電荷泵之電源供應電路
US9306464B2 (en) * 2013-09-04 2016-04-05 System General Corporation Synchronous rectifier control circuits of power converters
US9614428B2 (en) * 2014-04-16 2017-04-04 Allegro Microsystems, Llc Switching regulator circuit allowing a lower input voltage
US10447153B2 (en) * 2017-04-24 2019-10-15 Texas Instruments Incorporated VBOOST signal generation
US10075080B1 (en) * 2017-07-18 2018-09-11 Texas Instruments Incorporated Three-level converter using an auxiliary switched capacitor circuit
US10673338B2 (en) * 2017-09-08 2020-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Voltage converter and operating method of voltage converter
US10992221B2 (en) * 2018-04-09 2021-04-27 Semiconductor Components Industries, Llc Efficient buck-boost charge pump and method therefor
CN111953202A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 力智电子股份有限公司 切换电容式电源转换装置及其运作方法
US11545897B2 (en) * 2019-09-17 2023-01-03 Qualcomm Incorporated Gate driver power-saving method for switched-mode power supplies in pulse-skipping mode
CN114762231A (zh) * 2019-09-24 2022-07-15 安柏电子有限公司 电力切换设备和电源

Also Published As

Publication number Publication date
TW202241027A (zh) 2022-10-16
TWI764795B (zh) 2022-05-11
US20220329151A1 (en) 2022-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107786092B (zh) 变换器与其控制方法
CN108075664B (zh) 变换器与其控制方法
US11848603B2 (en) Auxiliary power supply apparatus and method for isolated power converters
US9780671B2 (en) Power coversion apparatus
US10298136B2 (en) Flyback converter, control circuit and control method therefor
US11611282B2 (en) Switching power circuit for charging a battery
CN101552560A (zh) 一种开关稳压电路及其控制方法
CN115208184A (zh) 驰式电源转换器与其中的切换式电容转换电路
US9698671B2 (en) Single-stage AC-to-DC converter with variable duty cycle
KR101431143B1 (ko) 전력 변환기, 그 스위칭 제어 장치 및 구동 방법
CN111541361B (zh) 同步整流隔离驱动电路及同步整流隔离电源***
CN210053391U (zh) 一种恒定栅源电压模拟开关电路
CN109639118B (zh) 开关电源的自供电电路、控制芯片及开关电源和电气装置
CN101997436B (zh) 多输出返驰式电源供应器及其二次侧后稳压电路
US9362836B2 (en) Circuit for driving synchronous rectifier and power supply apparatus including the same
CN213279477U (zh) 一种铃流电源
CN209767367U (zh) 开关电源的自供电电路、控制芯片及开关电源和电气装置
US9673716B2 (en) Resonant converter with three switches
JP2020205470A (ja) 絶縁通信用パルストランス装置、絶縁型ｄｃ／ｄｃコンバータ、ａｃ／ｄｃコンバータ、電源アダプタ及び電気機器
TW201701576A (zh) 諧振轉換器
CN117318500B (zh) 电源转换***、电源转换器的控制方法、电源和电子设备
CN210183079U (zh) 微小功率充电器驱动电路
CN112260526B (zh) 一种铃流电源及基于铃流电源产生铃流信号的方法
CN203590030U (zh) 一种直流-直流转换电路
US20220337168A1 (en) Power supply converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination