本發(fā)明公開(kāi)了一種DC/DC電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)；所述第一功率開(kāi)關(guān)包括有至少四個(gè)串聯(lián)的電源開(kāi)關(guān)，所述第二功率開(kāi)關(guān)包括有至少四個(gè)串聯(lián)的電源開(kāi)關(guān)，其中，所述第二功率開(kāi)關(guān)的第一及第三電源開(kāi)關(guān)由第一占空比控制，且所述第二功率開(kāi)關(guān)的第二及第四電源開(kāi)關(guān)由第二占空比控制；還包括兩組分別作用于第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)的諧振組件、分別用于平均來(lái)自第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓的第一輸出濾波電感器和第二輸出濾波電感器、以及作用于其中一組諧振組件的第五電源開(kāi)關(guān)；具有更高的轉(zhuǎn)換效率，更少的外部組件及更小的PCB面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及DC-DC功率轉(zhuǎn)換的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于電荷泵的DC / DC轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)上構(gòu)成的電池充電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代智能手機(jī)通常需要兩種電源為電池充電：無(wú)線電源和USB電源。為了實(shí)現(xiàn)高效率和低成本地給電池充電，輸入電源的電壓可以高達(dá)20V（例如基于USB PD的適配器或無(wú)線快沖）。但是，單節(jié)電池的最大電壓小于5V，為了最大程度地減少電池充電過(guò)程中的功率損耗，需要高效的DC/DC轉(zhuǎn)換以將USB和無(wú)線電源的電壓降低至5V或更低。基于電荷泵的DC/DC轉(zhuǎn)換器技術(shù)可以在降壓2:1或升壓1:2的情況下以高達(dá)98％的效率實(shí)現(xiàn)這種電壓轉(zhuǎn)換，而對(duì)于單節(jié)電池供電的系統(tǒng)，需要兩個(gè)基于電荷泵的轉(zhuǎn)換器級(jí)聯(lián)（先4:2、再2:1）將高輸入電壓（最高20V）轉(zhuǎn)換為單節(jié)電池電壓（最高5V）。由于基于電荷泵的DC/DC轉(zhuǎn)換器始終在開(kāi)環(huán)下運(yùn)行，因此需要額外的開(kāi)關(guān)電源充電器來(lái)執(zhí)行電池預(yù)充電和CV模式充電，來(lái)完成整個(gè)電池充電周期。在圖1顯示了上述中描述的典型的單節(jié)電池充電系統(tǒng)。這種架構(gòu)需要兩級(jí)轉(zhuǎn)換芯片，以及負(fù)責(zé)預(yù)充電和CV模式的開(kāi)關(guān)充電芯片，從而導(dǎo)致許多外部組件以及較大的PCB面積。

對(duì)于串聯(lián)連接的兩節(jié)電池，需要單級(jí)轉(zhuǎn)換（4:2）才能實(shí)現(xiàn)高效充電操作，因?yàn)榕c單節(jié)電池相比，電池電壓增加了一倍。但是需要額外的降壓電壓轉(zhuǎn)換器（例如2:1）從兩節(jié)電池電壓轉(zhuǎn)換為單節(jié)電池電壓，以滿(mǎn)足約4.5V的最大系統(tǒng)電源電壓的要求。圖2顯示了現(xiàn)代智能手機(jī)中典型的兩節(jié)電池充電系統(tǒng)。在圖2中，有兩種電源：無(wú)線電源和USB電源。為了高效地對(duì)電池充電，電源電壓可以高達(dá)20V。但是雙電池的最大電壓小于10V。降低高輸入電壓的方法有多種，基于電荷泵的DC/DC轉(zhuǎn)換是此類(lèi)應(yīng)用中的主要技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)98％的效率；此系統(tǒng)還需要支持從USB輸入的1:1工作模式直接給電池充電，以支持傳統(tǒng)的直接充電適配器。這要求基于電荷泵的系統(tǒng)必須在1:1直通模式下運(yùn)行。在只使用DCP適配器的情況下，由于輸入電壓只有5V，此系統(tǒng)中還需要降壓-升壓型（Buck-Boost）的充電芯片。這種充電架構(gòu)需要兩個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器和一個(gè)Buck-Boost開(kāi)關(guān)電源充電器，從而導(dǎo)致許多外部組件以及較大的PCB面積。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種DC/DC電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，能提供高頻、高效率的工作模式、在開(kāi)環(huán)工作時(shí)有不同的轉(zhuǎn)換比、在閉環(huán)工作時(shí)能精確控制輸出電壓或電流、也能工作在直通模式。

為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明所提供的一種DC/DC電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)；所述第一功率開(kāi)關(guān)包括有至少四個(gè)串聯(lián)的電源開(kāi)關(guān)，其中，所述第一功率開(kāi)關(guān)的第一及第三電源開(kāi)關(guān)由第一占空比控制，且所述第一功率開(kāi)關(guān)的第二及第四電源開(kāi)關(guān)由第二占空比控制；所述第二功率開(kāi)關(guān)包括有至少四個(gè)串聯(lián)的電源開(kāi)關(guān)，其中，所述第二功率開(kāi)關(guān)的第一及第三電源開(kāi)關(guān)由第一占空比控制，且所述第二功率開(kāi)關(guān)的第二及第四電源開(kāi)關(guān)由第二占空比控制；所述第一占空比和第二占空比為互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號(hào)；還包括兩組分別作用于第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)的諧振組件、分別用于平均來(lái)自第一功率開(kāi)關(guān)和第二功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)電壓的第一輸出濾波電感器和第二輸出濾波電感器、以及作用于其中一組諧振組件的第五電源開(kāi)關(guān)。

進(jìn)一步，還包括至少一個(gè)第一輸出濾波電容器，所述第一功率開(kāi)關(guān)的第一中心點(diǎn)與第二功率開(kāi)關(guān)的第二中心點(diǎn)耦合在一起與第一輸出濾波電容器耦合。

進(jìn)一步，還包括至少一個(gè)第二輸出濾波電容器，所述第二輸出濾波電容器分別串聯(lián)耦合至第一輸出濾波電感器和第二輸出濾波電感器。