CN216414180U - 功率转换结构、***、电子设备及芯片单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种功率转换结构、***、电子设备及芯片单元，包括A相变换器和B相变换器，A相变换器包括第一开关串联支路、第三开关串联支路、第一飞跨电容CfA和第一电感LA，B相变换器包括第二开关串联支路、第四开关串联支路、第二飞跨电容CfB和第二电感LB，可将功率转换结构配置成两项并联的开关电容变换器而为电池组进行快充，也可将功率转换结构配置成两项并联的三电平降压变换器而为电池组进行快充，如此本申请提供的功率转换结构可在满足快充的基础上兼容各种类型的适配器，且两种工作模式中元器件可以复用，因此又可做到体积小、成本低。

Description

功率转换结构、***、电子设备及芯片单元

技术领域

本实用新型涉及电源领域，尤其是功率转换结构、***、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。并且同时希望功率转换结构能兼容各种类型的适配器，以给使用者带来方便。

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***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Vout2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***需要两个变换器来实现为电池组300充电，导致电池组充电***体积大、成本高。且在快充阶段时，开关电容变换器21工作，因此只能选择与开关电容变换器匹配的适配器。

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、效率高以及兼容各种类型的适配器。

实用新型内容

本实用新型提出一种功率转换结构，包括：输入端，用于接收一输入电压；第一开关串联支路和第二开关串联支路，均包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第一开关串联支路还包括第一上极板节点和第一下极板节点，所述第二开关串联支路还包括第二上极板节点和第二下极板节点，所述第一开关串联支路和所述第二开关串联支路均连接在所述输入端和接地端之间，所述第一开关串联支路的第一端和所述第二开关串联支路的第一端均连接于第二输出端；第三开关串联支路和第一飞跨电容，所述第三开关串联支路包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第三开关串联支路和所述第一飞跨电容均连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；第四开关串联支路和第二飞跨电容，所述第四开关串联支路包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第四开关串联支路和所述第二飞跨电容均连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间；第一电感和第二电感，所述第一电感的第一端连接所述第三开关串联支路的第一端，所述第二电感的第一端连接所述第四开关串联支路的第一端，所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端均连接于第一输出端。

本实用新型还提出一种功率转换***，包括：上述的功率转换结构；控制单元，连接所述功率转换结构内的开关管的控制节点，并且输出开关控制信号至所述功率转换结构内的开关管的控制节点，以配置使得所述功率转换结构包括第一工作模式和第二工作模式，其中：在所述第一工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路和所述第一飞跨电容被配置成开关电容变换器，并且所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路和所述第二飞跨电容被配置成开关电容变换器；在所述第二工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路、所述第一飞跨电容和所述第一电感被配置成三电平降压变换器，并且所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路、所述第二飞跨电容和所述第二电感被配置成三电平降压变换器。

本实用新型还提出一种电子设备，包括：上述的功率转换结构；电池组，所述电池组的第一端连接第二输出端，并且通过一第一开关管连接所述第一输出端，所述电池组的第二端接地；负载，所述负载连接所述第一输出端。

本实用新型还提出一种电子设备，包括：上述的功率转换结构，其中第一电感的第二端形成输出端doutA，第二电感的第二端形成输出端doutB；第一电池组，所述第一电池组的第一端连接第二输出端，并且通过一第二开关管连接所述输出端doutB，所述第一电池组的第二端接地；第一负载，所述第一负载连接所述输出端doutB；第二电池组，所述第二电池组的第一端通过一第三开关管连接所述输出端doutA，所述第二电池组的第二端接地；第二负载，所述第二负载连接在输出端doutA。

本实用新型还提出一种芯片单元，包括：输入引脚，用于接收一输入电压；开关管Q1A，连接在所述输入引脚与第一上极板节点之间，所述开关管Q1A具有控制节点dQ1A；开关管Q2A，连接在所述第一上极板节点与第一输出引脚之间，所述开关管Q2A具有控制节点dQ2A；开关管Q3A，连接在所述第一输出引脚与第一下极板节点之间，所述开关管Q3A具有控制节点dQ3A；开关管Q4A，连接在所述第一下极板节点与接地引脚之间，所述开关管Q4A具有控制节点dQ4A；开关管Q5A，连接在所述第一上极板节点与第一转换引脚之间，所述开关管Q5A具有控制节点dQ5A；开关管Q6A，连接在所述第一转换引脚与所述第一下极板节点之间，所述开关管Q6A具有控制节点dQ6A；开关管Q1B，连接在所述输入引脚与第二上极板节点之间，所述开关管Q1B具有控制节点dQ1B；开关管Q2B，连接在所述第二上极板节点与所述第一输出引脚之间，所述开关管Q2B具有控制节点dQ2B；开关管Q3B，连接在所述第一输出引脚与第二下极板节点之间，所述开关管Q3B具有控制节点dQ3B；开关管Q4B，连接在所述第二下极板节点与接地端之间，所述开关管Q4B具有控制节点dQ4B；开关管Q5B，连接在所述第二上极板节点与第二转换引脚之间，所述开关管Q5B具有控制节点dQ5B；开关管Q6B，连接在所述第二转换引脚与所述第二下极板节点之间，所述开关管Q6B具有控制节点dQ6B；第一飞跨电容上端引脚，连接所述第一上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第一端；第一飞跨电容下端引脚，连接所述第一下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第二端；第二飞跨电容上端引脚，连接所述第二上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第一端；第二飞跨电容下端引脚，连接所述第二下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第二端。

附图说明

图1为一现有技术的电池组充电***示意图。

图2为典型的电子设备充电***框图示意图。

图3为本实用新型一实施例的功率转换结构示意图。

图4a为本实用新型一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图4b为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图5为本实用新型另一实施例的功率转换结构示意图。

图6a为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图6b为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图6c为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图6d为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图6e为本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。

图7为本实用新型一实施例的功率转换***示意图。

图8a为本实用新型一实施例的电子设备示意图。

图8b为本实用新型另一实施例的电子设备示意图。

图9为本实用新型一实施例的电源***示意图。

图10为本实用新型一实施例的芯片单元的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2所示的典型的电子设备充电***框图示意图，如图2所示，适配器10提供母线电压Vbus至功率变换结构20，功率变换结构20将母线电压Vbus变换为输出电压Vout，以给电子设备内的电池组300充电。目前市场上常用的适配器有两种类型，一种为具有数字控制电源(PPS)功能的适配器，也即适配器提供的母线电压Vbus具备随电池组300电压微调的功能，如此对功率变换结构20的调压功能要求降低，可采用开关电容变换器完成快充功能；另一种为不具有数字控制电源(PPS)功能的适配器，也即适配器提供的母线电压Vbus为恒定电压，为满足电池组300不同充电电压的需求，需采用输出电压调节灵活的功率变换结构20，如可采用三电平降压变换器，然而三电平降压变换器效率较低，且功率等级较低，无法满足电池组快充的需求。由此可见，目前的功率变换结构无法在满足快充功能的基础上，兼容各种类型的适配器。

本实用新型一实施例中，在于提供一种功率转换结构，其可应用于电子设备，具体的，请参阅图3所示的本实用新型一实施例的功率转换结构示意图，功率转换结构100包括：输入端din，用于接收一输入电压Vin；第一开关串联支路110和第二开关串联支路120，均包括串联连接的多个开关管和第一端，第一开关串联支路110还包括第一上极板节点dHA和第一下极板节点dLA，第二开关串联支路120还包括第二上极板节点dHB和第二下极板节点dLB，第一开关串联支路110和第二开关串联支路120均连接在输入端din和接地端GND之间，第一开关串联支路110的第一端dA1和第二开关串联支路120的第一端dB1均连接于第二输出端dout2；第三开关串联支路130和第一飞跨电容CfA，第三开关串联支路130包括串联连接的多个开关管和第一端d31，第三开关串联支路130和第一飞跨电容CfA均连接在第一上极板节点dHA与第一下极板节点dLA之间；第四开关串联支路140和第二飞跨电容CfB，第四开关串联支路140包括串联连接的多个开关管和第一端d41，第四开关串联支路140和第二飞跨电容CfB均连接在第二上极板节点dHB与第二下极板节点dLB之间；第一电感LA和第二电感LB，第一电感LA的第一端连接第三开关串联支路130的第一端d31，第二电感LB的第一端连接第四开关串联支路140的第一端d41，第一电感LA的第二端和第二电感LB的第二端均连接于第一输出端dout1。

如此，上述的功率转换结构可被配置为包括两种工作模式。在第一工作模式中，第一开关串联支路110、第三开关串联支路130和第一飞跨电容CfA被配置成开关电容变换器，并且第二开关串联支路120、第四开关串联支路140和第二飞跨电容CfB被配置成开关电容变换器，两开关电容变换器在第二输出端dout2输出第二输出电压Vout2，而为电池组充电，可参阅图4a所示的本实用新型一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。由于两开关电容变换器并联可提供较大的功率等级，因此可满足快充需求，且开关电容变换器的效率较高，第一工作模式可适用于具有数字控制电源(PPS)功能的外部适配器。在第二工作模式中，第一开关串联支路110、第三开关串联支路130、第一飞跨电容CfA和第一电感LA被配置成三电平降压变换器，并且第二开关串联支路120、第四开关串联支路140、第二飞跨电容CfB和第二电感LB被配置成三电平降压变换器，两三电平降压变换器在第一输出端dout1输出第一输出电压Vout1，而为电池组充电，可参阅图4b所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图。由于两三电平降压变换器并联可提供较大的功率等级，因此也可满足快充的需求，且三电平降压变换器具备调压灵活的优点，也即第二工作模式可适用于不具有数字控制电源(PPS)功能的外部适配器。如此本申请提供的功率转换结构可在满足快充的基础上兼容各种类型的适配器，且两种工作模式中元器件可以复用，因此又可做到体积小、成本低。

更进一步的，如图3所示，功率转换结构100还可包括第一输出电容Cout1和第二输出电容Cout2，第一输出电容Cout1连接在第一输出端dout1与接地端GND之间，第二输出电容Cout2连接在第二输出端dout2与接地端GND之间，以实现滤波和稳压的功能。

更进一步的，请参阅图5所示的本实用新型另一实施例的功率转换结构示意图，第一开关串联支路110包括串联连接的开关管Q1A、开关管Q2A、开关管Q3A和开关管Q4A，开关管Q1A连接在输入端din与第一上极板节点dHA之间，开关管Q1A具有控制节点dQ1A，开关管Q2A连接在第一上极板节点dHA与第一开关串联支路110的第一端dA1之间，开关管Q2A具有控制节点dQ2A，开关管Q3A连接在第一开关串联支路110的第一端dA1与第一下极板节点dLA之间，开关管Q3A具有控制节点dQ3A，开关管Q4A连接在第一下极板节点dLA与接地端GND之间，开关管Q4A具有控制节点dQ4A；第二开关串联支路120包括串联连接的开关管Q1B、开关管Q2B、开关管Q3B和开关管Q4B，开关管Q1B连接在输入端din与第二上极板节点dHB之间，开关管Q1B具有控制节点dQ1B，开关管Q2B连接在第二上极板节点dHB与第二开关串联支路120的第一端dB1之间，开关管Q2B具有控制节点dQ2B，开关管Q3B连接在第二开关串联支路120的第一端dB1与第二下极板节点dLB之间，开关管Q3B具有控制节点dQ3B，开关管Q4B连接在第二下极板节点dLB与接地端GND之间，开关管Q4B具有控制节点dQ4B。

如此，配置使得开关管Q1A至开关管Q4A工作，与第一飞跨电容CfA可形成开关电容变换器；配置使得开关管Q1B至开关管Q4B工作，与第二飞跨电容CfB可形成开关电容变换器。具体的，可通过控制使得第一开关串联支路110中的开关管Q1A和开关管Q3A同时导通与开关管Q2A和开关管Q4A同时导通依次执行，第三开关串联支路130内的开关管均关断，而实现开关电容变换器的功能；第二开关串联支路120中的开关管Q1B和开关管Q3B同时导通与开关管Q2B和开关管Q4B同时导通依次执行，第四开关串联支路140内的开关管均关断，而实现开关电容变换器的功能。进一步的，还可控制使得第一开关串联支路110中工作的开关管与第二开关串联支路120中工作的开关管错相180度，而降低第二输出电压Vout2的纹波。开关管Q1A至开关管Q4A、第三开关串联支路130、第一飞跨电容CfA和第一电感LA可形成三电平降压变换器。开关管Q1B至开关管Q4B、第四开关串联支路140、第二飞跨电容CfB和第二电感LB可形成三电平降压变换器。

更进一步的，请再参阅图5，第三开关串联支路130包括串联连接的开关管Q5A和开关管Q6A，开关管Q5A连接在第一上极板节点dHA与第三开关串联支路130的第一端之间d31，开关管Q5A具有控制节点dQ5A，开关管Q6A连接在第三开关串联支路130的第一端之间d31与第一下极板节点dLA之间，开关管Q6A具有控制节点dQ6A；第四开关串联支路140包括串联连接的开关管Q5B和开关管Q6B，开关管Q5B连接在第二上极板节点dHB与第四开关串联支路140的第一端d41之间，开关管Q5B具有控制节点dQ5B，开关管Q6B连接在第四开关串联支路140的第一端d41与第二下极板节点dLB之间，开关管Q6B具有控制节点dQ6B。如此，开关管Q1A至开关管Q6A、第一飞跨电容CfA和第一电感LA可形成三电平降压变换器，开关管Q1B至开关管Q6B、第二飞跨电容CfB和第二电感LB可形成三电平降压变换器。具体的，可通过控制使得开关管Q1A和开关管Q6A同时导通、开关管Q6A和开关管Q4A同时导通、开关管Q5A和开关管Q4A同时导通与开关管Q6A和开关管Q4A同时导通依次执行，而实现三电平降压变换器的功能；可通过控制使得开关管Q1B和开关管Q6B同时导通、开关管Q6B和开关管Q4B同时导通、开关管Q5B和开关管Q4B同时导通与开关管Q6B和开关管Q4B同时导通依次执行，而实现三电平降压变换器的功能。进一步的，还可控制使得开关管Q1A至开关管Q6A中工作的开关管与开关管Q1B至开关管Q6B中工作的开关管错相180度，而降低第一输出电压Vout1的纹波。

在实际应用中，本申请并不限定第一开关串联支路110、第二开关串联支路120、第三开关串联支路130和第四开关串联支路140为图5中所示的具体结构，只要其可实现上述功能即可。

如图5所示，第一开关串联支路110、第三开关串联支路130、第一飞跨电容CfA和第一电感LA形成A相变换器，第二开关串联支路120、第四开关串联支路140、第二飞跨电容CfB和第二电感LB形成B相变换器，并且A相变换器与B相变换器结构相同，工作原理相同，其输出端并联连接。当然，本申请一实施例中，功率转换结构还可包括多个与A相变换器相同的变换器，并且与A相变换器并联连接。图5仅以两相讲明原理。

在实际应用中，参阅图6a所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图，还可将A相变换器和B相变换器配置为典型Buck变换器，以满足市场的不同需求。并请结合图5，以A相变换器为例，在实际应用中，可通过配置开关管Q1A和开关管Q5A同时导通，开关管Q6A和开关管Q4A同时导通，实现典型Buck变换器的工作模式；也通过配置开关管Q1A和开关管Q4A直通，开关管Q5A和开关管Q6A交替导通，实现典型Buck变换器的工作模式。B相变换器与A相变换器工作原理相同，在此不再赘述。

在实际应用中，参阅图6b所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图，还可将A相变换器配置为开关电容变换器，以在第二输出端dout2输出第二输出电压Vout2，将B相变换器配置为三电平降压变换器，以在第一输出端dout1输出第一输出电压Vout1。请参阅图6c所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图，还可将A相变换器配置为三电平降压变换器，以在第一输出端dout1输出第一输出电压Vout1，将B相变换器配置为开关电容变换器，以在第二输出端dout2输出第二输出电压Vout2。请参阅图6d所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图，还可将A相变换器配置为开关电容变换器，以在第二输出端dout2输出第二输出电压Vout2，将B相变换器配置为典型Buck变换器，以在第一输出端dout1输出第一输出电压Vout1。请参阅图6e所示的本实用新型另一实施例的图3所示的功率变换结构的工作原理示意图，还可将A相变换器配置为典型Buck变换器，以在第一输出端dout1输出第一输出电压Vout1，将B相变换器配置为开关电容变换器，以在第二输出端dout2输出第二输出电压Vout2。如此第一输出端dout1和第二输出端dout2可连接不同的电池组，而为不同的电池组充电，以满足同一电子设备具有多个电池组的充电需求。

本实用新型一实施例中，在于提供一种功率转换***，可参阅图7所示的本实用新型一实施例的功率转换***示意图，功率转换***包括如图3所示的功率转换结构100；控制单元400，控制单元400连接功率转换结构100内的开关管的控制节点，并且输出开关控制信号至功率转换结构100内的开关管的控制节点，以配置使得功率转换结构100包括第一工作模式和第二工作模式，在第一工作模式中，第一开关串联支路110、第三开关串联支路130和第一飞跨电容CfA被配置成开关电容变换器，并且第二开关串联支路120、第四开关串联支路140和第二飞跨电容CfB被配置成开关电容变换器；在第二工作模式中，第一开关串联支路110、第三开关串联支路130、第一飞跨电容CfA和第一电感LA被配置成三电平降压变换器，并且第二开关串联支路120、第四开关串联支路140、第二飞跨电容CfB和第二电感LB被配置成三电平降压变换器。

功率转换***的工作原理和优点如上述的功率转换结构，在此不再赘述。

另由于A相变换器与B相变换器相互独立，因此控制单元400可根据A相变换器和B相变换器的各相的采样信号独立控制，也即本实用新型提供功率转换结构控制简单。

本实用新型一实施例中，在于提供一种电子设备40，该电子设备40可为如便携式设备（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）。具体的，可参阅图8a所示的本实用新型一实施例的电子设备示意图，电子设备包括如图3所示的功率转换结构100；电池组300，电池组300的第一端连接第二输出端dout2，并且通过一第一开关管Q1连接第一输出端dout1，电池组300的第二端接地；负载200，负载200连接第一输出端dout1。

其中，负载200可为一电子设备的耗电单元，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）的耗电单元。电池组300可为电子设备内的可充电电池组，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）内的可充电电池组。

请参阅图9所示的本实用新型一实施例的电源***示意图，在实际应用中，当电子设备40内的耗电单元需要供电和/或电子设备内的电池组300需要充电时，将适配器30连接电子设备40，为功率转换结构的输入端din提供输入电压Vin，并控制器400响应于电池组300的不同充电条件以及适配器的类型，配置功率转换结构100工作在相应的模式。

电池组300的充电全过程包括涓流充电阶段、预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段和截止充电阶段。在实际应用的实施例中，上述的第一工作模式和第二工作模式用于为电池组300进行恒压充电的第一阶段和恒流充电中的任一阶段，也即快充阶段。在实际应用的实施例中，还可将A相变换器或B相变换器配置为三电平降压变换器，另一变换器配置为不工作中，而为电池组300进行涓流充电、预充电、恒压充电的第二阶段和截止充电中的任一阶段；或者，将A相变换器和B相变换器均配置为三电平降压变换器，为电池组300进行涓流充电、预充电、恒压充电的第二阶段和截止充电中的任一阶段。其中恒压充电阶段的第一阶段和恒压充电阶段的第二阶段形成电池组的恒压充电阶段。如此本申请提供的功率转换结构可以在电池组300的充电全过程均实现高效率，在快充阶段兼容各种类型的适配器，并且元器件可以复用，因此又可做到体积小、成本低。

在实际应用中，恒压充电的第一阶段是指充电电流从恒流充电阶段时的电流降低到一预定电流值的阶段，恒压充电的第二阶段是指充电电流从该预定电流值降低到0安培或截止充电阶段的电流的阶段。在本实用新型的一个实施例中，所述预定电流值是6安培。

上述实施例中的，通过使第一开关管Q1被配置为导通而实现对电子设备的耗电单元（即负载200）供电的同时，实现对电子设备的电池组300充电，或使电子设备的电池组300为负载200供电，通过使第一开关管Q1被配置为关断而实现只对电子设备的耗电单元（即负载200）供电，也即第一开关管Q1实现功率路径管理的功能。

本实用新型另一实施例中，在于提供另一种电子设备40’。具体的，可参阅图8b所示的本实用新型另一实施例的电子设备示意图，电子设备包括如图3所示的功率转换结构100，其中第一电感LA的第二端形成输出端doutA，第二电感LB的第二端形成输出端doutB；第一电池组301，第一电池组301的第一端连接第二输出端dout2，并且通过一第二开关管Q2连接输出端doutB，第一电池组301的第二端接地；第一负载201，第一负载201连接输出端doutB；第二电池组302，第二电池组302的第一端通过第三开关管Q3连接输出端doutA，第二电池组302的第二端接地；第二负载202，第二负载202连接在输出端doutA。

也即电子设备40’包括两个电池组。在实际应用时，如图8b所示，输出端doutB用于为第一电池组301进行涓流充电、预充电、恒压充电的第二阶段和截止充电中的任一阶段，第二输出端dout2用于为第一电池组301进行恒压充电的第一阶段和恒流充电中的任一阶段，也即快充阶段；输出端doutA用于为第二电池组302进行全过程的充电，以满足对同一电子设备中的两个电池组进行充电。也可与图8b不同的，输出端doutB用于为第二电池组302进行全过程的充电，输出端doutA用于为第一电池组301进行涓流充电、预充电、恒压充电的第二阶段和截止充电中的任一阶段。

本实用新型一实施例中，上述的开关管均为MOSFET，均包括源极、漏极和栅极。其中，开关管Q1A的漏极连接输入端din，开关管Q1A的源极连接开关管Q2A的漏极，开关管Q2A的源极连接开关管Q3A的漏极，开关管Q3A的源极连接开关管Q4A的漏极，开关管Q4A的源极接地，开关管Q5A的漏极连接开关管Q1A的源极，开关管Q5A的源极连接开关管Q6A的漏极，开关管Q6A的源极开关管Q4A的漏极。开关管Q1B至开关管Q6B与开关管Q1A至开关管Q6A的连接关系相同，在此不再赘述。第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3的漏极连接对应的负载，源极连接对应的电池组，并均具有控制节点。

本实用新型一实施例中，上述的开关管也可为双极结型晶体管、超结晶体管、绝缘栅双极晶体管、基于氮化镓的功率器件和/或类似器件。业界能接收一开关控制信号而导通或关断的器件均可。

本实用新型一实施例中，上述的开关管均以包括单个开关管为例来实现，在实际应用中，每一开关管均可包括多个开关管串联和/或并联。

具体的，上述的开关管工作指开关管接收一开关控制信号而在导通与关断间切换。

本实用新型一实施例中，还提供一种芯片单元，具体的，请参阅图10所示的本实用新型一实施例的芯片单元的电路示意图。如图10所示，芯片单元500包括：输入引脚Vbus、第一转换引脚SW1、第二转换引脚SW2、接地引脚GND、第一飞跨电容上端引脚CFHA、第一飞跨电容下端引脚CFLA、第二飞跨电容上端引脚CFHB、第二飞跨电容下端引脚CFLB和第一输出引脚Vo1，芯片单元500内集成有：开关管Q1A，连接在输入引脚Vbus与第一上极板节点dHA之间，开关管Q1A具有控制节点dQ1A；开关管Q2A，连接在第一上极板节点dHA与第一输出引脚Vo1之间，开关管Q2A具有控制节点dQ2A；开关管Q3A，连接在第一输出引脚Vo1与第一下极板节点dLA之间，开关管Q3A具有控制节点dQ3A；开关管Q4A，连接在第一下极板节点dLA与接地引脚GND之间，开关管Q4A具有控制节点dQ4A；开关管Q5A，连接在第一上极板节点dHA与第一转换引脚SW1之间，开关管Q5A具有控制节点dQ5A；开关管Q6A，连接在第一转换引脚SW1与第一下极板节点dLA之间，开关管Q6A具有控制节点dQ6A；开关管Q1B，连接在输入引脚Vbus与第二上极板节点dHB之间，开关管Q1B具有控制节点dQ1B；开关管Q2B，连接在第二上极板节点dHB与第一输出引脚Vo1之间，开关管Q2B具有控制节点dQ2B；开关管Q3B，连接在第一输出引脚Vo1与第二下极板节点dLB之间，开关管Q3B具有控制节点dQ3B；开关管Q4B，连接在第二下极板节点dLB与接地引脚GND之间，开关管Q4B具有控制节点dQ4B；开关管Q5B，连接在第二上极板节点dHB与第二转换引脚SW2之间，开关管Q5B具有控制节点dQ5B；开关管Q6B，连接在第二转换引脚SW2与第二下极板节点dLB之间，开关管Q6B具有控制节点dQ6B；第一飞跨电容上端引脚CFHA，连接第一上极板节点dHA，用于连接位于芯片单元500之外的第一飞跨电容CfA的第一端；第一飞跨电容下端引脚CFLA，连接第一下极板节点dLA，用于连接位于芯片单元500之外的第一飞跨电容CfA的第二端；第二飞跨电容上端引脚CFHB，连接第二上极板节点dHB，用于连接位于芯片单元500之外的第二飞跨电容CfB的第一端；第二飞跨电容下端引脚CFLB，连接第二下极板节点dLB，用于连接位于芯片单元500之外的第二飞跨电容CfB的第二端。

其原理和效果与上述的功率转换结构相同，在此不再赘述。

更进一步的，请再参阅图10，芯片单元500的第一转换引脚SW1用于连接位于芯片单元500之外的第一电感LA，第二转换引脚SW2用于连接位于芯片单元500之外的第二电感LB。芯片单元500的第一输出引脚Vo1用于连接位于芯片单元500之外的第二输出电容Cout2的一端，第二输出电容Cout2的另一端接地。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种功率转换结构，其特征在于，包括：

输入端，用于接收一输入电压；

第一开关串联支路和第二开关串联支路，均包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第一开关串联支路还包括第一上极板节点和第一下极板节点，所述第二开关串联支路还包括第二上极板节点和第二下极板节点，所述第一开关串联支路和所述第二开关串联支路均连接在所述输入端和接地端之间，所述第一开关串联支路的第一端和所述第二开关串联支路的第一端均连接于第二输出端；

第三开关串联支路和第一飞跨电容，所述第三开关串联支路包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第三开关串联支路和所述第一飞跨电容均连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；

第四开关串联支路和第二飞跨电容，所述第四开关串联支路包括串联连接的多个开关管和第一端，所述第四开关串联支路和所述第二飞跨电容均连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间；

第一电感和第二电感，所述第一电感的第一端连接所述第三开关串联支路的第一端，所述第二电感的第一端连接所述第四开关串联支路的第一端，所述第一电感的第二端和所述第二电感的第二端均连接于第一输出端。

2.根据权利要求1所述的功率转换结构，其特征在于，所述第一开关串联支路包括串联连接的开关管Q1A、开关管Q2A、开关管Q3A和开关管Q4A，所述开关管Q1A连接在所述输入端与所述第一上极板节点之间，所述开关管Q1A具有控制节点dQ1A，所述开关管Q2A连接在所述第一上极板节点与所述第一开关串联支路的第一端之间，所述开关管Q2A具有控制节点dQ2A，所述开关管Q3A连接在所述第一开关串联支路的第一端与所述第一下极板节点之间，所述开关管Q3A具有控制节点dQ3A，所述开关管Q4A连接在所述第一下极板节点与所述接地端之间，所述开关管Q4A具有控制节点dQ4A；

所述第二开关串联支路包括串联连接的开关管Q1B、开关管Q2B、开关管Q3B和开关管Q4B，所述开关管Q1B连接在所述输入端与所述第二上极板节点之间，所述开关管Q1B具有控制节点dQ1B，所述开关管Q2B连接在所述第二上极板节点与所述第二开关串联支路的第一端之间，所述开关管Q2B具有控制节点dQ2B，所述开关管Q3B连接在所述第二开关串联支路的第一端与所述第二下极板节点之间，所述开关管Q3B具有控制节点dQ3B，所述开关管Q4B连接在所述第二下极板节点与所述接地端之间，所述开关管Q4B具有控制节点dQ4B。

3.根据权利要求2所述的功率转换结构，其特征在于，所述第三开关串联支路包括串联连接的开关管Q5A和开关管Q6A，所述开关管Q5A连接在所述第一上极板节点与所述第三开关串联支路的第一端之间，所述开关管Q5A具有控制节点dQ5A，所述开关管Q6A连接在所述第三开关串联支路的第一端与所述第一下极板节点之间，所述开关管Q6A具有控制节点dQ6A；

所述第四开关串联支路包括串联连接的开关管Q5B和开关管Q6B，所述开关管Q5B连接在所述第二上极板节点与所述第四开关串联支路的第一端之间，所述开关管Q5B具有控制节点dQ5B，所述开关管Q6B连接在所述第四开关串联支路的第一端与所述第二下极板节点之间，所述开关管Q6B具有控制节点dQ6B。

4.根据权利要求1所述的功率转换结构，其特征在于，所述功率转换结构被配置为工作在第一工作模式，在所述第一工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路和所述第一飞跨电容被配置成开关电容变换器；所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路和所述第二飞跨电容被配置成开关电容变换器。

5.根据权利要求1所述的功率转换结构，其特征在于，所述功率转换结构被配置为工作在第二工作模式，在所述第二工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路、所述第一飞跨电容和所述第一电感被配置成三电平降压变换器；所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路、所述第二飞跨电容和所述第二电感被配置成三电平降压变换器。

6.一种功率转换***，其特征在于，包括：

权利要求1所述的功率转换结构；

控制单元，连接所述功率转换结构内的开关管的控制节点，并且输出开关控制信号至所述功率转换结构内的开关管的控制节点，以配置使得所述功率转换结构包括第一工作模式和第二工作模式，其中：

在所述第一工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路和所述第一飞跨电容被配置成开关电容变换器，并且所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路和所述第二飞跨电容被配置成开关电容变换器；

在所述第二工作模式中，所述第一开关串联支路、所述第三开关串联支路、所述第一飞跨电容和所述第一电感被配置成三电平降压变换器，并且所述第二开关串联支路、所述第四开关串联支路、所述第二飞跨电容和所述第二电感被配置成三电平降压变换器。

7.一种电子设备，其特征在于，包括：

权利要求1所述的功率转换结构；

电池组，所述电池组的第一端连接第二输出端，并且通过一第一开关管连接所述第一输出端，所述电池组的第二端接地；

负载，所述负载连接所述第一输出端。

8.一种电子设备，其特征在于，包括：

权利要求1所述的功率转换结构，其中第一电感的第二端形成输出端doutA，第二电感的第二端形成输出端doutB；

第一电池组，所述第一电池组的第一端连接第二输出端，并且通过一第二开关管连接所述输出端doutB，所述第一电池组的第二端接地；

第一负载，所述第一负载连接所述输出端doutB；

第二电池组，所述第二电池组的第一端通过一第三开关管连接所述输出端doutA，所述第二电池组的第二端接地；

第二负载，所述第二负载连接在输出端doutA。

9.一种芯片单元，其特征在于，包括：

输入引脚，用于接收一输入电压；

开关管Q1A，连接在所述输入引脚与第一上极板节点之间，所述开关管Q1A具有控制节点dQ1A；

开关管Q2A，连接在所述第一上极板节点与第一输出引脚之间，所述开关管Q2A具有控制节点dQ2A；

开关管Q3A，连接在所述第一输出引脚与第一下极板节点之间，所述开关管Q3A具有控制节点dQ3A；

开关管Q4A，连接在所述第一下极板节点与接地引脚之间，所述开关管Q4A具有控制节点dQ4A；

开关管Q5A，连接在所述第一上极板节点与第一转换引脚之间，所述开关管Q5A具有控制节点dQ5A；

开关管Q6A，连接在所述第一转换引脚与所述第一下极板节点之间，所述开关管Q6A具有控制节点dQ6A；

开关管Q1B，连接在所述输入引脚与第二上极板节点之间，所述开关管Q1B具有控制节点dQ1B；

开关管Q2B，连接在所述第二上极板节点与所述第一输出引脚之间，所述开关管Q2B具有控制节点dQ2B；

开关管Q3B，连接在所述第一输出引脚与第二下极板节点之间，所述开关管Q3B具有控制节点dQ3B；

开关管Q4B，连接在所述第二下极板节点与接地端之间，所述开关管Q4B具有控制节点dQ4B；

开关管Q5B，连接在所述第二上极板节点与第二转换引脚之间，所述开关管Q5B具有控制节点dQ5B；

开关管Q6B，连接在所述第二转换引脚与所述第二下极板节点之间，所述开关管Q6B具有控制节点dQ6B；

第一飞跨电容上端引脚，连接所述第一上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第一端；

第一飞跨电容下端引脚，连接所述第一下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第二端；

第二飞跨电容上端引脚，连接所述第二上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第一端；

第二飞跨电容下端引脚，连接所述第二下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第二端。

10.根据权利要求9所述的芯片单元，其特征在于，所述第一转换引脚用于连接位于芯片单元之外的第一电感，所述第二转换引脚用于连接位于芯片单元之外的第二电感。

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