用于混合开关式电容器转换器的电路制造技术

公开了用于混合开关式电容器转换器的电路，电路连接到第一电容器、第二电容器和电感器，包括：电感器，其第一侧被连接到V

【技术实现步骤摘要】
用于混合开关式电容器转换器的电路
[0001]本申请是申请号为201880070698.0，申请日为2018年9月5日，专利技术名称为
ꢀ“
用于混合开关式电容器转换器的电路”的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2017年9月5日提交的美国专利申请号15/695,955的权益， 所述申请通过引用以其全部内容并入本文。


[0004]本公开涉及用于提供可重配置的Dickson Star开关式电容器电压调节器和/或 提供混合(例如，两级)电压调节器的装置、系统和方法。

技术介绍

[0005]存在对于减小电子系统的尺寸的强烈需求。尺寸减小在空间宝贵的移动电子 产品中是特别期望的，而在被置于大数据中心的服务器中也是期望的，这是因为 在固定尺寸的空间资产中挤入尽可能多的服务器是重要的。
[0006]电子系统中最大组件中的一些是电压调节器(也被称为功率调节器)。电压调节 器通常包括大量笨重的片外组件并且被用于将电压递送到诸如集成芯片的电路， 其包括：处理器、存储器件(例如，动态读取存取存储器(DRAM))、射频(RF)芯片、 WiFi组合芯片和功率放大器。
[0007]为了高效地递送功率，电压调节器可以使用“降压(buck)”拓扑。这样的调节 器被称为降压调节器。降压调节器使用电感器将电荷从功率源传递到输出负载。 降压调节器可以使用功率开关(各自在不同的时间点)将电感器连接到不同电压或 者与不同电压断开连接，从而提供作为不同电压的加权平均的输出电压。降压调 节器可以通过控制电感器耦合到不同电压的时间量来调节输出电压。
[0008]不幸地，降压调节器不能很好地适用于高度集成的电子系统。降压调节器的 转换效率取决于电感器的尺寸，特别是在功率转换比高时并且在输出负载消耗的 电流量高时。由于电感器可以占据大面积且庞大而无法集成在芯片上或封装上， 因此现有的降压调节器通常使用大量片外电感器组件。此策略通常需要印刷电路 板上的大面积，这转而增加了电子器件的尺寸。随着移动片上系统(SoC)变得更加 复杂并且需要由电压调节器递送越来越大量的电压域，挑战加剧。
[0009]因此，期望新的电压调节器电路。

技术实现思路

[0010]提供了针对混合开关式电容器转换器的电路。在一些实施例中，提供了电路， 该电路包括：电感器，其具有第一侧和第二侧，其中第一侧被连接到输入电压； 第一开关，其具有第一侧和第二侧，其中，第一侧被连接到电感器的第二侧，并 且第二侧不被连接到电感器的第二侧；第二开关，其具有第一侧和第二侧，其中 第一侧被连接到输入电压；第一电
打开的；第八开关是闭合的；所述第九开关是打开的；并且第十开关是闭合的； 以及当电路处于第二状态中时：第一开关是打开的；第二开关是打开的；第三开 关是闭合的；第四开关是打开的；第五开关是闭合的；第六开关是打开的；第七 开关是闭合的；第八开关是打开的；所述第九开关是闭合的；并且第十开关是打 开的。
[0018]在这些实施例的一些中，电路还包括：第六开关，具有第一侧和第二侧，其 中第一侧连接到电感器的第二侧；第七开关，其具有第一侧和第二侧，其中第一 侧被连接到输入电压；第三电容器，其具有第一侧和第二侧，其中第一侧被连接 到第七开关的第二侧；第八开关，其具有第一侧和第二侧，其中，第一侧被连接 到第六开关的第二侧；第九开关，其具有第一侧和第二侧，其中第一侧被连接到 第八开关的第二侧；第十开关，其具有第一侧和第二侧，其中第一侧被连接到第 三电容器的第二侧以及第九的第二侧，并且其中第二侧被耦合到电压源，其中， 当电路处于第一状态中时：第一开关是打开的；第二开关是闭合的；第三开关是 打开的；第四开关是闭合的；第五开关是打开的；第六开关是打开的；第七开关 是打开的；第八开关是闭合的；第九开关是打开的；并且第十开关是闭合的；当 电路处于第二状态中时：第一开关是打开的；第二开关是打开的；第三开关是闭 合的；第四开关是打开的；第五开关是闭合的；第六开关是打开的；第七开关是 闭合的；第八开关是打开的；第九开关是闭合的；并且第十开关是打开的；当电 路处于第三状态中时：第一开关是闭合的；第二开关是打开的；第三开关是打开 的；第四开关是闭合的；第五开关是打开的；第六开关是打开的；第七开关是打 开的；第八开关是闭合的；第九开关是打开的；并且第十开关是闭合的；当电路 处于第四状态中时：第一开关是打开的；第二开关是打开的；第三开关是打开的； 第四开关是闭合的；第五开关是打开的；第六开关是闭合的；第七开关是打开的； 第八开关是闭合的；第九开关是打开的；并且第十开关是闭合的；当电路处于第 五状态中时：第一开关是打开的；第二开关是打开的；第三开关是闭合的；第四 开关是打开的；第五开关是闭合的；第六开关是闭合的；第七开关是打开的；第 八开关是打开的；第九开关是闭合的；并且第十开关是打开的；并且当电路处于 第六状态中时：第一开关是闭合的；第二开关是打开的；第三开关是闭合的；第 四开关是打开的；第五开关是闭合的；第六开关是打开的；第七开关是打开的； 第八开关是打开的；第九开关是闭合的；并且第十开关是打开的。
[0019]附图的简要说明
[0020]当结合以下附图考虑时，参考对所公开主题的以下详细描述可以更全面地理 解所公开主题的各种目的、特征和优点，在附图中相同的附图标记标识相同的元 件。
[0021]图1A至图1B示出了在现有技术中公知的降压调节器及其操作的示例。
[0022]图2示出了在现有技术中公知的3:1降压Dickson Star SC调节器的示例。
[0023]图3A至图3C示出了在现有技术中公知的3:1降压Dickson Star SC调节器的 操作的示例。
[0024]图4示出了根据一些实施例的可以被重新配置以支持多个转换比的可重配置 的Dickson Star SC调节器的示例。
[0025]图5A至图5C示出了根据一些实施例的针对3:1转换比的图4中可重配置调 节器的操作的示例
[0026]图6A至图6C示出了根据一些实施例的针对2:1转换比的图4中可重配置调 节器的操作的示例。
[0027]图7A至图7C示出了根据一些实施例的针对1:1转换比的图4中可重配置调 节器的操作的示例。
[0028]图8示出了根据一些实施例的固定转换比4:1Dickson Star SC调节器的示例。
[0029]图9A至图9C示出了根据一些实施例的4:1Dickson Star SC调节器的操作的 示例。
[0030]图10示出了根据一些实施例的4:1可重配置的Dickson Star SC调节器的示例。
[0031]图11A至图11C示出了根据一些实施例的4:1可重配置的Dickson Star SC调 节器在4:1转换模式下的操作的示例。
[0032]图12A至图12C示出了根据一些实施例的4:1可重配置的Dickson Star SC调 节器在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于连接到第一电容器、第二电容器和电感器的电路，所述电感器具有被连接到输入电压的第一侧，所述电路包括：第一开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述电感器的第二侧；第二开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述输入电压，并且其第二侧被连接到所述第一电容器的第一侧；第三开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第一开关的第二侧；第四开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第三开关的第二侧和所述第二电容器的第一侧；以及第五开关，具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第一电容器的第二侧和所述第四开关的第二侧，并且其中，其第二侧被耦合到电压源和所述第二电容器的第二侧。2.根据权利要求1所述的电路，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关中的至少一个是晶体管。3.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关中的至少一个是MOSFET。4.根据权利要求2所述的电路，其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关以及所述第五开关中的至少一个受控制器控制。5.根据权利要求1所述的电路，其中：当所述电路处于第一状态中时：所述第一开关是闭合的；所述第二开关是打开的；所述第三开关是打开的；所述第四开关是闭合的；并且所述第五开关是打开的；以及当所述电路处于第二状态中时：所述第一开关是闭合的；所述第二开关是打开的；所述第三开关是闭合的；所述第四开关是打开的；并且所述第五开关是闭合的。6.根据权利要求5所述的电路，其中：当所述电路处于第三状态中时：所述第一开关是打开的；所述第二开关是闭合的；所述第三开关是打开的；所述第四开关是闭合的；并且所述第五开关是打开的；以及当所述电路处于第四状态中时：所述第一开关是打开的；所述第二开关是打开的；
所述第三开关是闭合的；所述第四开关是打开的；并且所述第五开关是闭合的。7.根据权利要求1所述的电路，还包括：第六开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述电感器的第二侧；第七开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述输入电压；第三电容器，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第七开关的第二侧；第八开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第六开关的第二侧；第九开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第八开关的第二侧；和第十开关，其具有第一侧和第二侧，其中，其第一侧被连接到所述第三电容器的第二侧以及所述第九开关的第二侧，并且其中，其第二侧被耦合到...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝托，
申请(专利权)人：莱恩半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：