用于开关电容式电压变换器的电路的制作方法

用于开关电容式电压变换器的电路
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月26日提交的美国临时专利申请号63/000,428的优先权，其通过引用整体并入本文。


背景技术：

3.开关电容式电压变换器(switched capacitor voltage converter)是用于将一个dc电压电平转换为另一个的方便电路。例如，在一些实施例中，这种电压变换器可被用于为移动设备中的电池充电。因此，对开关电容式电压变换器的需求非常大。
4.因此，需要新的和改进的开关电容式电压变换器。


技术实现要素：

5.根据一些实施例，提供了用于开关电容式电压变换器的电路。
6.在一些实施例中，提供了用于开关电容式电压变换器的电路，该开关包括：具有第一侧和第二侧的第一电容器；具有第一侧和第二侧的第二电容器；第一开关，其具有连接到第一电压节点第一侧并且具有连接到第二电容器的第一侧的第二侧；第二开关，其具有连接到第二电容器的第二侧的第一侧并且具有连接到第一电容器的第一侧的第二侧；第三开关，其具有连接到第一电容器的第二侧的第一侧并且具有连接到第二电压节点的第二侧；第四开关，其具有连接到第二电容器的第二侧的第一侧并且具有连接到第三电压节点的第二侧；第五开关，其具有连接到第二电容器的第一侧的第一侧并且具有连接到第一电容器的第一侧的第二侧；第六开关，其具有连接到第一电容器的第二侧的第一侧并且具有连接到第三电压节点的第二侧；以及第七开关，其具有连接到第一电容器的第一侧的第一侧并且具有连接到第二电压节点的第二侧。
7.在这些实施例中的一些实施例中，第三电压节点接地。
8.在这些实施例中的一些实施例中，在第一配置期间：第一开关闭合；第二开关闭合；第三开关闭合；第四开关断开；第五开关断开；第六开关断开；并且第七开关断开。
9.在这些实施例中的一些实施例中，在第二配置期间：第一开关断开；第二开关断开；第三开关闭合；第四开关闭合；第五开关闭合；第六开关断开；并且第七开关断开。
10.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第三开关断开；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
11.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第一开关断开；第二开关断开；第三开关断开；第四开关闭合；第五开关断开；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
12.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第一开关断开；第二开关断开；第三开关断开；第四开关断开；第五开关断开；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
13.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第一开关断开；第二开关闭合；第三开关断开；第四开关断开；第五开关断开；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
14.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第一开关断开；第二开关断
开；第三开关断开；第四开关断开；第五开关闭合；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
15.在这些实施例中的一些实施例中，在第三配置期间：第一开关闭合；第二开关断开；第三开关断开；第四开关断开；第五开关断开；第六开关闭合；并且第七开关闭合。
16.在这些实施例中的一些实施例中，电路按以下顺序在第一配置、第二配置和第三配置间轮转：第一配置；第二配置；和第三配置。
17.在这些实施例中的一些实施例中，电路按以下顺序在第一配置、第二配置和第三配置间轮转：第一配置；第三配置；和第二配置。
18.在这些实施例中的一些实施例中，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关和第七开关由一个或多个mosfet形成。
19.在这些实施例中的一些实施例中，第一电压节点接收输入电压并且第二电压节点输出输出电压。
20.在这些实施例中的一些实施例中，第二电压节点接收输入电压并且第一电压节点输出输出电压。
21.在这些实施例中的一些实施例中，电路被用于形成多相电压变换器。
附图说明
22.图1示出了根据一些实施例的用于开关电容式电压变换器的电路的示例示意图。
23.图2示出了根据一些实施例的图1的用于开关电容式电压变换器的电路处于第一配置中的示例示意图。
24.图3示出了根据一些实施例的图1的用于开关电容式电压变换器的电路处于第二配置中的示例示意图。
25.图4示出了根据一些实施例的图1的用于开关电容式电压变换器的电路处于第三配置中的示例示意图。
具体实施方式
26.转向图1，示出了根据一些实施例的用于开关电容式电压变换器的电路的示例100。如图所示，电路100包括两个电容器c1和c2，以及七个开关s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7。同样如图所示，该电路具有被标记为v1和v2的节点。在一些实施例中，v1是被连接到电压源的输入节点，v2是被连接到负载的输出节点，并且电路100在v2处提供输出电压，其是在v1处的输入电压的四分之一。在其它实施例中，v2是被连接到电压源的输入节点，v1是被连接到负载的输出节点，并且电路100在v1处提供输出电压，其是v2处输入电压的四倍。
27.在一些实施例中，任何合适的电容器都可以被用于电容器c1和c2。例如，在一些实施例中，电容器可以被形成在芯片上或者可以是分立元件。
28.在一些实施例中，电容器c1和c2可以具有任何合适的值。例如，在一些实施例中，电容器可以具有1nf和1mf之间的值。
29.任何合适的开关都可以被用于开关s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7。例如，在一些实施例中，开关可以由一个或多个mosfet形成，其在任何合适电路的控制下由任何合适的驱动器驱动。
30.在操作期间，电路100的开关可以被断开和闭合以顺序地分别形成图2、图3和图4
中所示的电路配置200、300和400。电路100可以以任何合适的顺序在配置200、300和400间轮转。例如，在一些实施例中：在处于配置200中之后，电路100可以立即配置为处于配置300中；在处于配置300中之后，电路100可以立即被配置为处于配置400中；以及在处于配置400中之后，电路100可以立即被配置为处于配置200中。作为另一示例，在一些实施例中：在处于配置200中之后，电路100可以立即被配置为处于配置400中；在处于配置400中之后，电路100可以立即被配置为处于配置300中；以及在处于配置300中之后，电路100可以立即被配置为处于配置200中。
31.在操作期间，电路100可以以任何合适的频率在三种配置间轮转。例如，在一些实施例中，电路可以以1khz(例如，对于1mf电容器尺寸)和1ghz(例如，对于1nf电容器尺寸)之间的频率在三种配置间轮转。
32.下表示出了在配置200、300和400中时开关s1、s2、s3、s4、s5、s6和s7的设置：
33.开关配置200配置300配置400s1闭合断开断开*s2闭合断开断开*s3闭合闭合断开s4断开闭合闭合*s5断开闭合断开*s6断开断开闭合s7断开断开闭合
34.*这些开关的其它配置在配置400中也是可能的，只要：电容器c2的至少一侧从电路的其余部分断开，s1和s5不同时闭合，并且s2和s4不同时闭合。
35.在一些实施例中，电路100可被用于形成多相电压变换器。在这样的实施方式中，可以提供电路100的多个副本并且它们的输入和输出节点被连接在一起(即，所有电路100的v1连接件被连接在一起并且所有电路100的v2连接件被连接在一起)。在一些实施例中，不同电路的开关可以被异相切换，使得不同电路100在不同时间从一种配置切换到另一种配置。在一些实施例中，这种多相电压变换器的两个不同电路100可以被配置为在所有时间点处处于不同配置中。
36.尽管已经在前述示例性实施例中描述和示出了本发明，但是应当理解，本公开仅通过示例的方式进行，并且可以对本发明的实施方式的细节进行大量更改而不偏离发明的精神和范围，其仅受以下权利要求的限制。本公开的实施例的特征可以以各种方式被组合和重新排列。