TWI607623B - 切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法 - Google Patents

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Description

切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法
本發明係關於一種切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法，更精確的說，係關於一種藉由根據輸出電壓之變化以調整時脈訊號產生頻率以達到省電效果的控制方法。
低消耗功率是目前微處理器(MCU)或是其他消耗性電子產品的重要趨勢，而未來應用於物聯網之微處理器或是IC將為有極大部分都是於輕載電流輸出範圍下操作，因此輕載高效率之設計將會是切換式電容直流轉直流電源轉換器之設計重點之一。
基於上述目的，本發明係提供一種切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法，其包含切換式電容電路、閂鎖比較器以及時脈產生模組。切換式電容電路輸入端接收輸入電壓，訊號輸入端接收控制訊號以進行相位之切換，藉此將輸入電壓轉換成輸出電壓，並於輸出端產生輸出電壓。閂鎖比較器之第一輸入端電性連接切換式電容電路之輸出端，第二輸入端輸入參考 電壓，第三輸入端輸入時脈訊號，且基於時脈訊號，根據輸出電壓對參考電壓進行比較以產生控制訊號。時脈產生模組產生時脈訊號以提供至閂鎖比較器，且時脈產生模組根據控制訊號之變化而調整時脈訊號之頻率。
較佳地，控制訊號包含複數個脈衝，切換式電容電路於複數個脈衝之發生時點進行相位之切換。
較佳地，當複數個脈衝於預設時間內產生次數減少，時脈產生模組係降低時脈訊號之頻率，當複數個脈衝於預設時間內產生次數增加，時脈產生模組提高時脈訊號之頻率。
較佳地，當控制訊號之脈衝產生後經過時脈訊號之預設數量的週期中，閂鎖比較器未再次產生脈衝，則時脈產生模組降低時脈訊號之頻率。
較佳地，當閂鎖比較器在時脈訊號之連續複數個週期中皆產生脈衝，則時脈產生模組提高時脈訊號之頻率。
較佳地，時脈產生模組包含除頻電路以及倍頻電路，除頻電路以及倍頻電路係用以減半或倍增時脈產生模組輸出之時脈訊號之頻率。
較佳地，本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器更包含計數器，電性連接閂鎖比較器之輸出端，用以計數控制訊號之複數個脈衝的產生次數。
基於上述目的，本發明再提供一種切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法，其包含下列步驟：設置至少一切換式電容電路，切換式電容電路之輸入端接收輸入電壓，訊號輸入端係接收控制訊號以進行相位之切換，輸入端藉此於其輸出端轉換產生一輸出電壓。設置閂鎖比較器，閂鎖比較器其第一輸入端接收輸出電壓，且與切換式電容電路為電連接關係，其之第二 輸入端輸入參考電壓，其之第三輸入端輸入時脈訊號，閂鎖比較器根據輸出電壓以及參考電壓進行比較，以產生控制訊號。以及設置時脈產生模組，時脈產生模組產生該時脈訊號以提供至該閂鎖比較器，且該時脈產生模組係根據該控制訊號之變化而調整該時脈訊號之頻率。
較佳地，控制訊號包含複數個脈衝，且當複數個脈衝於一時間內產生次數減少，時脈訊號之頻率下降，當複數個脈衝於一時間內產生次數增加，時脈訊號之頻率上升。
較佳地，當控制訊號之脈衝產生後經過時脈訊號之預設數量的週期中，閂鎖比較器未再次產生脈衝，則時脈產生模組降低時脈訊號之頻率。
10、60‧‧‧切換式電容電路
101‧‧‧輸入電壓
102‧‧‧輸出電壓
SW_IN‧‧‧訊號輸入端
SCIN‧‧‧輸入端
61‧‧‧邏輯相位控制器
SCOUT‧‧‧輸出端
PH_1‧‧‧第一控制端
PH_2‧‧‧第二控制端
LC_INP‧‧‧第一輸入端
LC_INN‧‧‧第二輸入端
CLK_IN‧‧‧第三輸入端
LCOUT‧‧‧輸出端
COUT‧‧‧輸出電容
20、70‧‧‧閂鎖比較器
201、701‧‧‧參考電壓
30、80‧‧‧時脈產生模組
301、801‧‧‧時脈訊號
302、802‧‧‧控制訊號
303‧‧‧脈衝
82‧‧‧除頻電路
83‧‧‧倍頻電路
40‧‧‧計數器
50‧‧‧分壓電路
501‧‧‧回授電壓
S601~S623‧‧‧流程
T1‧‧‧時間範圍
本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：第1圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之方塊圖。
第2圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之訊號波形圖。
第3圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之實施例之方塊圖。
第4圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之降低時脈訊號之機制的示意圖。
第5圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之增加時脈訊號之機制的示意圖。
第6圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法的流程圖。
第7圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之時脈訊號減少示意圖。
第8圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之時脈訊號增加示意圖。
於此使用，詞彙“與/或”包含一或多個相關條列項目之任何或所有組合。當“至少其一”之敘述前綴於一元件清單前時，係修飾整個清單元件而非修飾清單中之個別元件。
請參閱第1圖。圖中，切換式電容型直流轉直流轉換器包含至少一切換式電容電路10、閂鎖比較器20以及時脈產生模組30。切換式電容電路10具有一輸入端SCIN接收一輸入電壓101，一訊號輸入端SW_IN，其係接收一控制訊號302以進行相位之切換，藉此切換式電容電路10將輸入電壓101轉換成一輸出電壓102並於輸出端SCOUT產生輸出電壓102。時脈產生模組30係產生時脈訊號301以提供至閂鎖比較器20。
閂鎖比較器20具有一第一輸入端，其係電性連接切換式電容電路10之輸出端SCOUT；一第二輸入端，其係輸入參考電壓201；一第三輸入端，其係輸入時脈訊號301，閂鎖比較器20基於時脈訊號301，例如在時脈訊號301之升緣，根據輸出電壓102對參考電壓201進行比較以產生控制訊號302。
控制訊號302較佳包含複數個脈衝303，舉例而言，在時脈訊號301之升緣處，當閂鎖比較器20判斷輸出電壓102低於參考電壓201時，閂鎖比較器20係輸出一脈衝303至切換式電容電路10，以觸發切換式電容電路10切換相位，以拉高輸出電壓102；如果在時脈訊號301之升緣處，閂鎖比較器20判斷輸出電壓102不低於參考電壓201，則閂鎖比較器20不輸出脈衝，如第2圖所示。藉此，每當輸出電壓102下降而低於參考電壓201時，切換式電容電路10可被觸發以拉高輸出電壓102，讓輸出電壓102盡量維持高於參考電壓201。
然而，在上述的控制機制中，時脈產生模組30仍有一定程度的功耗。因此，本發明之一特徵在於時脈產生模組30會根據控制訊號302之變化而調整時脈訊號301之頻率。例如，當脈衝303的產生次數減少時，表示輸出電壓102下降的速度較慢，切換式電容電路10外部連接的是一輕負載(light load)，所以時脈產生模組30係降低時脈訊號301之頻率，藉此可降低時脈產生模組30的功耗，進而更降低切換式電容型直流轉直流轉換器整體的功耗。
當脈衝303的產生頻率增加，代表輸出電壓102下降的速度變快，其表示切換式電容電路10外部連接的是一重負載(heavy load)。與輕負載相比，重負載從切換式電容型直流轉直流轉換器汲取更多的電流，導致輸出電壓102下降的速度變快。為了滿足重負載的需求，時脈產生模組30可提高時脈訊號301之頻率，讓閂鎖比較器20能以較高的頻率對輸出電壓102與參考電壓201進行比較，進而讓切換式電容電路10被較頻繁地觸發以盡可能維持輸出電壓102高於參考電壓201。
請參閱第3圖，其繪示本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之實施例之方塊圖。在此實施例中，切換式電容型直流轉直流轉換器包含一切 換式電容電路60、一閂鎖比較器70、一時脈產生模組80、一計數器40以及一分壓電路50。切換式電容電路60包含一邏輯相位控制器61、一訊號輸入端SW_IN、一輸入端SCIN以及一輸出端SCOUT。
如第3圖所示，本發明之切換式電容電路60之輸入端SCIN接收輸入電壓101，訊號輸入端SW_IN接收一控制訊號802，其後，邏輯相位控制器61的第一控制端PH_1及第二控制端PH_2，並在輸出端SCOUT產生輸出電壓102。 切換式電容電路60之輸出端SCOUT電性連接輸出電容COUT以及分壓電路50，並產生一回授電壓501。
如圖所示，閂鎖比較器70(latched-comparator)包含第一輸入端LC_INP、第二輸入端LC_INN、第三輸入端CLK_IN及輸出端LCOUT。時脈產生模組80向第三輸入端CLK_IN輸入一穩定規律之時脈訊號301。根據時脈訊號301之頻率，閂鎖比較器70週期性地對輸入第一輸入端LC_INP及第二輸入端LC_INN的電壓訊號進行比較，並輸出一控制訊號802，而邏輯相位控制器61在接收到控制訊號802時，可對應地控制切換式電容電路60在第一相位及第二相位之間切換，藉以調整上述之輸出電壓102，以及經由分壓電路50之回授電壓501。
時脈產生模組80係包含一除頻電路82、一倍頻電路83以及一計數器40，並產生時脈訊號801，而當閂鎖比較器20在時脈訊號801之連續複數個週期中皆產生脈衝303時，則時脈產生模組80提高時脈訊號801之頻率，時脈產生模組80乃是藉由其中之除頻電路82以及倍頻電路83分別用以減半或倍增時脈產生模組80輸出之時脈訊號801之頻率，計數器40電性連接閂鎖比較器70之輸出端，用以計數控制訊號802之複數個脈衝303的產生次數。
舉例而言，可將一參考電壓701及輸出電壓102分別輸入第一輸入端LC_INP及第二輸入端LC_INN。當時脈訊號801為升緣或是降緣時觸發閂鎖比較器70，閂鎖比較器70被觸發後進行第一輸入端LC_INP及第二輸入端LC_INN上的訊號比較，並儲存比較結果且鎖住輸出訊號。當時脈訊號801為低電位時閂鎖比較器70將比較資料重置(reset)。當輸出電壓102小於參考電壓701，則閂鎖比較器70將控制訊號302輸出至邏輯相位控制器61，而可對應控制切換式電容電路60進入輸出模式，使輸出電壓102上升。
更進一步，切換式電容電路60內包含的邏輯相位控制器61可為一非重疊(Non-overlapping)切換控制器，其根據控制訊號802，對應將非重疊之第一控制訊號及第二控制訊號分別輸入切換式電容電路60的第一控制端PH_1及第二控制端PH_2，以分別控制切換式電容電路60所包含的開關。
實施上，本發明可搭配複數個切換式電容電路60以及其所包含之複數個邏輯相位控制器61，以進行多相位訊號的控制，而成為一多相(multi-phase)切換式電容電路。
由於實施上時脈產生模組80的消耗功率幾乎正比於使用者之操作頻率，因此本發明乃是利用閂鎖比較器70實際觸發脈衝303之產生數目以控制時脈產生模組80之時脈訊號801之頻率。例如當一單相(single-phase)之切換式電容電路60，若時脈產生模組80產生出之時脈訊號801有M個時脈訊號801是沒有實際被閂鎖比較器70所觸發。這代表此時之輸出電流並非最大值，所以可將時脈產生模組80降低其操作頻率，當輸出電流越小時時脈產生模組80的頻率將可下降的越多，藉此將可達到省電的目的。
現請參閱第4圖，第4圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之降低時脈訊號之機制的示意圖。
如圖所示，舉例而言，若實施上在時脈產生模組經過連續8個時脈訊號801未有閂鎖比較器70觸發狀況發生時，時脈產生模組80中之除頻電路82可將時脈訊號801之產生頻率減半。而後，如第4圖所示，當時脈訊號801產生頻率下降後，沒有被閂鎖比較器70觸發的時脈訊號801數目為5個，小於8個，此時時脈產生模組80之產生頻率將保持不變，若回授電壓的再次下降的過程中未被閂鎖比較器70所觸發之時脈訊號801又再度多於8個，則頻率可再次降低。
如此一來，時脈產生模組80之時脈訊號801之產生頻率將可隨著回授電壓501而相對應的變動，因此於輕負載時時脈產生模組80之時脈訊號801之產生頻率將會降低，因而可以有效地節省電能。
現請參閱第5圖，第5圖是本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之增加時脈訊號之機制的示意圖。
如圖所示，當輸出電流變大時，相應地回授電壓501將會下降較快，因此時脈產生模組80之時脈訊號801之產生頻率也將隨之增加，時脈訊號801增加頻率的方式也是藉由閂鎖比較器70觸發的次數來計算，舉例而言，當閂鎖比較器70之脈衝303在連續2個時脈訊號801期間均有被觸發，則代表此時輸出電流增加而輸出電壓下降較快，此時將經由倍頻電路83將時脈訊號801之頻率增加。
當該控制訊號802之一脈衝303產生後，經過時脈訊號801之預設數量的週期中該閂鎖比較器20未再次產生脈衝303，則時脈產生模組30降低時脈訊號801之頻率，而降低頻率的過程已於上述內容說明，在此不再贅述。
現請參閱第6圖至第8圖，其分別系為本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法的流程圖、本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之脈衝頻率減少示意圖、本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器之脈衝頻率增加示意圖。
如流程S601-S623所示，當閂鎖比較器70觸發脈衝303後，若連續N個時脈訊號期間皆有觸發脈衝，則時脈產生模組上升時脈訊號之頻率，例如，如第8圖所示，於一時間範圍T1內由3個時脈訊號801上升為於一時間範圍T1內4個時脈訊號801；若否，則時脈產生模組保持時脈訊號之頻率。
若閂鎖比較器70未觸發脈衝303，且經過M個時脈訊號皆未觸發脈衝，則時脈產生模組下降時脈訊號之頻率，例如，如第7圖所示，於一時間範圍T1內由4個時脈訊號801下降為於一時間範圍T1內3個時脈訊號801；若否，則時脈產生模組保持時脈訊號之頻率。
應注意的是，上述實施例係以除頻電路以及倍頻電路來說明時脈產生模組如何實現降低或是提高其輸出之時脈訊號的頻率，但是此僅為舉例而非限制。本領域之技術者可使用各種已知技術來改變時脈產生模組所輸出的時脈訊號之頻率，例如，時脈產生模組可為一壓控振盪器(voltage-controlled oscillator,VCO)，所以透過改變輸入壓控振盪器的電壓來改變其輸出之時脈訊號的頻率；或者，時脈產生模組可包含多個不同頻率的振盪器以及開關，根據上述機制，如果判斷需要降低時脈訊號的頻率，則透過開關的切換操作讓頻率較低的振盪器來輸出時脈訊號；如果判斷需要提高時脈訊號的頻率，則透過開關的切換操作讓頻率較高的振盪器來輸出時脈訊號。
因此，無論用何種方式實現，只要輸入閂鎖比較器70的時脈訊號的頻率可動態調整，皆落入本發明之所附權利要求所限定的範圍之內。
綜上所述，本發明之切換式電容型直流轉直流轉換器及其控制方法，藉由切換式電容電路、閂鎖比較器、時脈產生模組及其中各組件之適宜搭配，有效的控制時脈產生模組於輕負載時脈訊號之頻率，有效的達到省電的效果。
除此之外，當各種所繪示及討論的元件被放置在不同的位置時，可以理解的是，各種元件的相對位置可以改變，且同時此處仍保有上述所提及的功能。可以設想到的是，各種組合、具體特徵和實施例之子集合係可以被進行，且此子集合仍然落入本說明書的範圍之內。各種特徵和所公開的實施例可以彼此結合或進行取代，而所有這些修改和改變都將落入本發明之所附權利要求所限定的範圍之內。
60‧‧‧切換式電容電路
101‧‧‧輸入電壓
102‧‧‧輸出電壓
61‧‧‧邏輯相位控制器
SCOUT‧‧‧輸出端
PH_1‧‧‧第一控制端
PH_2‧‧‧第二控制端
LC_INP‧‧‧第一輸入端
LC_INN‧‧‧第二輸入端
CLK_IN‧‧‧第三輸入端
LCOUT‧‧‧輸出端
COUT‧‧‧輸出電容
SW_IN‧‧‧訊號輸入端
SCIN‧‧‧輸入端
70‧‧‧閂鎖比較器
701‧‧‧參考電壓
80‧‧‧時脈產生模組
801‧‧‧時脈訊號
802‧‧‧控制訊號
82‧‧‧除頻電路
83‧‧‧倍頻電路
40‧‧‧計數器
50‧‧‧分壓電路
501‧‧‧回授電壓

Claims (10)

  1. 一種切換式電容型直流轉直流轉換器，係包含：至少一切換式電容電路，該切換式電容電路之一輸入端係接收一輸入電壓，一訊號輸入端係接收一控制訊號以進行相位之切換，藉此該至少一切換式電容電路係將該輸入電壓轉換成一輸出電壓，該切換式電容電路之一輸出端係輸出該輸出電壓；一閂鎖比較器，其一第一輸入端係電性連接該切換式電容電路之該輸出端，該閂鎖比較器之一第二輸入端係輸入一參考電壓，其之一第三輸入端係輸入一時脈訊號，該閂鎖比較器係基於該時脈訊號，根據該輸出電壓對該參考電壓進行比較以產生該控制訊號；以及一時脈產生模組，該時脈產生模組係產生該時脈訊號以提供至該閂鎖比較器，且該時脈產生模組係根據該控制訊號之變化而調整該時脈訊號之頻率。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，其中該控制訊號係包含複數個脈衝，該至少一切換式電容電路係於該複數個脈衝之發生時點進行相位之切換。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，其中當該複數個脈衝於預設時間內產生次數減少，該時脈產生模組係降低該時脈訊號之頻率，當該複數個脈衝於預設時間內產生次數增加，該時脈產生模組係提高該時脈訊號之頻率。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，其中當該控制訊號之一脈衝產生後經過該時脈訊號之預設數量的週期中， 該閂鎖比較器未再次產生脈衝，則該時脈產生模組降低該時脈訊號之頻率。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，其中當該閂鎖比較器在該時脈訊號之連續複數個週期中皆產生脈衝，則該時脈產生模組提高該時脈訊號之頻率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，其中該時脈產生模組係包含一除頻電路以及一倍頻電路，該除頻電路以及該倍頻電路係用以減半或倍增該時脈產生模組輸出之該時脈訊號之頻率。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器，更包含一計數器，係電性連接該閂鎖比較器之該輸出端，用以計數該控制訊號之該複數個脈衝的產生次數。
  8. 一種切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法，包含：設置至少一切換式電容電路，該切換式電容電路之一輸入端係接收一輸入電壓，一訊號輸入端係接收一控制訊號以進行相位之切換，輸入端藉此於其一輸出端轉換產生一輸出電壓；設置一閂鎖比較器，其一第一輸入端係電性連接該切換式電容電路之該輸出端，該閂鎖比較器之一第二輸入端係輸入一參考電壓，其之一第三輸入端係輸入一時脈訊號，該閂鎖比較器係基於該時脈訊號，根據該輸出電壓對該參考電壓進行比較以產生該控制訊號；以及設置一時脈產生模組，該時脈產生模組係產生該時脈訊號以提供至該閂鎖比較器，且該時脈產生模組係根據該控制訊號之變化而調整該時脈訊號之頻率。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法，其中該控制訊號係包含複數個脈衝，且當該複數個脈衝於一時間內產生次數減少，該時脈訊號之頻率下降，當該複數個脈衝於一時間內產生次數增加，該時脈訊號之頻率上升。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之切換式電容型直流轉直流轉換器之控制方法，其中當該控制訊號之一脈衝產生後經過該時脈訊號之預設數量的週期中，該閂鎖比較器未再次產生脈衝，則該時脈產生模組降低該時脈訊號之頻率。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10447294B2 (en) * 2017-05-30 2019-10-15 Infineon Technologies Austria Ag System and method for an oversampled data converter
US20200136505A1 (en) * 2018-10-26 2020-04-30 Nxp B.V. Switched resistor dc-dc converter
TWI689161B (zh) * 2018-12-22 2020-03-21 新唐科技股份有限公司 功率轉換器
CN111917288B (zh) * 2019-05-10 2022-03-01 北京兆易创新科技股份有限公司 电荷泵***
US10999910B2 (en) 2019-07-12 2021-05-04 Goodrich Corporation Pulse phase modulation based DC-DC converter with adjustable current control drive
TWI725807B (zh) * 2020-04-07 2021-04-21 新唐科技股份有限公司 穩壓控制系統及其方法
TWI719881B (zh) * 2020-04-09 2021-02-21 新唐科技股份有限公司 穩壓控制系統及其方法
KR20220076850A (ko) * 2020-12-01 2022-06-08 에스케이하이닉스 주식회사 내부 전압 생성 회로
CN113490303A (zh) * 2021-07-19 2021-10-08 上海裕芯电子科技有限公司 一种智能放电电路
US20230318448A1 (en) * 2022-04-01 2023-10-05 Intel Corporation Device, system and method to determine an operational mode of a continuous capacitive voltage regulator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080158915A1 (en) * 2006-12-30 2008-07-03 Advanced Analogic Technologies, Inc. High-efficiency DC/DC voltage converter including down inductive switching pre-regulator and capacitive switching post-converter
CN101383558A (zh) * 2007-07-04 2009-03-11 恩益禧电子股份有限公司 升压电源电路及升压方法
TW201440403A (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Sunplus Innovation Technology Inc 多輸出降壓式交換電容直流對直流電壓轉換器
CN104795989A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 凌力尔特公司 具有减小的浪涌电流及故障保护的切换式电容器dc-dc转换器
US20160141976A1 (en) * 2013-07-15 2016-05-19 University Of Plymouth Electrical Conversion

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090086511A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Phison Electronics Corp. Converter circuit with pulse width frequency modulation and method thereof
US8294445B2 (en) * 2008-12-04 2012-10-23 Qualcomm Incorporated Switching voltage regulator with frequency selection
CN101997541B (zh) * 2009-08-17 2014-01-01 通嘉科技股份有限公司 频率抖动装置和方法与电源管理装置
WO2011068776A2 (en) * 2009-12-01 2011-06-09 Skyworks Solutions, Inc. Continuously variable switched capacitor dc-dc voltage converter
US9007791B2 (en) * 2011-10-27 2015-04-14 Infineon Technologies Ag Digital slope control for switched capacitor dc-dc converter
EP2712072B1 (en) * 2012-09-21 2016-08-31 Nxp B.V. Output ripple voltage control for a capacitive DC/DC converter
CN103731146A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 联咏科技股份有限公司 闩锁比较装置及其工作方法
KR101829519B1 (ko) * 2013-03-14 2018-02-14 유니버시티 오브 버지니아 패턴트 파운데이션 Simo 직류 컨버터를 위한 방법 및 장치
US20150008894A1 (en) * 2013-07-02 2015-01-08 Lsi Corporation Dynamic start-up circuit for hysteretic loop switched-capacitor voltage regulator
US9343960B2 (en) * 2013-07-22 2016-05-17 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Feedback/feed forward switched capacitor voltage regulation
JP2015047017A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 富士通株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ及びｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法
WO2015066087A1 (en) * 2013-10-28 2015-05-07 Advanced Charging Technologies, LLC Electrical circuit for powering consumer electronic devices
US9979284B2 (en) * 2014-02-05 2018-05-22 The Regents Of The University Of Michigan Self-oscillating switched-capacitor DC-DC converter
US9621034B2 (en) * 2014-09-30 2017-04-11 Skyworks Solutions, Inc. Frequency modulation based voltage controller configuration
US9577616B2 (en) * 2015-01-19 2017-02-21 Analog Devices, Inc. Level shifter
WO2016123518A1 (en) * 2015-01-29 2016-08-04 The Regents Of The University Of California Switched capacitor dc-to-dc converter and power conversion control methods
US10008928B2 (en) * 2015-08-14 2018-06-26 Intersil Americas LLC Enhanced switched capacitor filter (SCF) compensation in DC-DC converters
EP3232553B1 (en) * 2016-04-13 2022-09-07 Nxp B.V. Dc-dc converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080158915A1 (en) * 2006-12-30 2008-07-03 Advanced Analogic Technologies, Inc. High-efficiency DC/DC voltage converter including down inductive switching pre-regulator and capacitive switching post-converter
CN101383558A (zh) * 2007-07-04 2009-03-11 恩益禧电子股份有限公司 升压电源电路及升压方法
TW201440403A (zh) * 2013-04-12 2014-10-16 Sunplus Innovation Technology Inc 多輸出降壓式交換電容直流對直流電壓轉換器
US20160141976A1 (en) * 2013-07-15 2016-05-19 University Of Plymouth Electrical Conversion
CN104795989A (zh) * 2014-01-17 2015-07-22 凌力尔特公司 具有减小的浪涌电流及故障保护的切换式电容器dc-dc转换器
TW201530998A (zh) * 2014-01-17 2015-08-01 Linear Techn Inc 具有減少的湧浪電流及故障保護之切換式電容器直流－直流轉換器

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CN107919798A (zh) 2018-04-17
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