CN114094819B 用于功率转换的装置和用于将第一电压转换为第二电压的方法 （株式会社村田制作所）

201480028501.92014.03.11用于功率转换的装置和用于将第一电压转本发明提供了用于功率转换的装置和用于导致电容器与第一端子和第二端子中的至少一合至栅极驱动器电路之一的驱动输出并由栅极器电路通过其电力连接从电容器中的至少一个2多个第一功率开关，被配置为耦合至一个或多个多个第一栅极驱动器电路和多个第二栅极驱动器电路其中所述第一栅极驱动器电路中的一个第一栅极驱动器电路被配置为连接至所述第其中所述第二栅极驱动器电路中的一个第二栅极驱动器电路被配置为连接至所述第2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一相位中的所述第一栅极驱动器电路和所述第二相位中的所述第二栅极驱动器电路被配置为响应于异相控制信号而同时操作以提供对应的栅极电压来激活或去激活所述多个第一功率开关和所述多个第二功率开关，使得处于所述激活状态的每个第一功率开关相对于其对应的第二功率开关处于相反状态，并且处于所述激活状态的每个第二功率开关相对于其对应的第一功率开关处于相反状态，其中所述第一相位中的所述第一栅极驱动器电路中的另一第一栅极驱动器电路被配置为3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一相位中的所述第一栅极驱动器电路4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述第四开关被连接以接收所述第一相位中5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一栅极驱动器电路中的一个或多个第6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述递变反相器链中的每对连续反相器中的8.根据权利要求7所述的集成电路，其中，对于所述递变反相器链中的每对连续反相39.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述第一相位中的所述第一开关被配置为从器电路中的所述一个第二栅极驱动器电路被配置为接收所述对应的跨泵电容器的所述正12.根据权利要求11所述的集成电路，其中所述级联栅极驱动器电路还包括第一栅极13.根据权利要求12所述的集成电路，其中所述级联栅极驱动器电路还包括电压调节所述第一栅极驱动器电路中的另一第一栅极驱动器且所述第二栅极驱动器电路中的另一第二栅极驱动器电路的供电端子被配置为耦合至所述第一栅极驱动器电路中的所述另一第一栅极驱动器电路的供电端子并且耦合至所述的所述电压和所述对应的第二跨泵电容器的所述负端子处的所述电压中的每一者具有相极驱动器电路中的一个第一栅极驱动器电路和所述第二栅极驱动器电路中的一个第二栅驱动器电路中的一个第一栅极驱动器电路和所述第二栅极驱动器电路中的一个第二栅极驱动器电路的正供电端子被配置为从电压源接收输第一组第一功率开关，被配置为基于与第一控制信号相关联第二组第一功率开关，被配置为基于与第二控制信号相关联4第一组第二功率开关，被配置为基于与所述第二控制信号相第二组第二功率开关，被配置为基于与所述第一控制信号相所述第二组第一功率开关中的一个第一功率开关被耦合至所述第二组第二功率开关所述第一组第一功率开关中的一个第一功率开关被耦合至所述第一组第二功率开关20.根据权利要求18所述的集成电路，其中所述第一相位中的所述第一栅极驱动器电路和所述第二相位中的所述第二栅极驱动器电路被配置为响应于异相控制信号而同时操所述第一组第一功率开关被配置为基于与所述第一控制信号相关联的所述对应的栅所述第二组第一功率开关被配置为基于与所述第二控制信号相关联的所述对应的栅所述第一组第二功率开关被配置为基于与所述第二控制信号相关联的所述对应的栅所述第二组第二功率开关被配置为基于与所述第一控制信号相关联的所述对应的栅所述第一组第一功率开关被配置为基于与所述第一控制信号相关联的所述对应的栅所述第二组第一功率开关被配置为基于与所述第二控制信号相关联的所述对应的栅所述第一组第二功率开关被配置为基于与所述第二控制信号相关联的所述对应的栅所述第二组第二功率开关被配置为基于与所述第一控制信号相关联的所述对应的栅21.根据权利要求18所述的集成电路，其中所述第二组第一功率开关包括所述第一开多个开关，分别连接至所述多个栅极驱动器，并且被5第一开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第一栅极驱第二开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第二栅极驱连接在所述第一跨泵电容器的所述第一端子与用于输出输出电压的第三开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第三栅极驱第四开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第四栅极驱连接在所述第一跨泵电容器的所述第二端子与第五开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第五栅极驱第六开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第六栅极驱连接在所述第二跨泵电容器的所述第一端子与所述第七开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第七栅极驱第八开关，被配置为由所述多个栅极驱动器中的第八栅极驱连接在所述第二跨泵电容器的第二端子与所述荷泵电路的所述第一相位被配置为与所述电荷泵电路的所述第二相位同时且异相地被操开关和所述第七开关被配置为相对于彼此被异24.根据权利要求22所述的集成电路，其中所述第四栅极驱动器的第一供电端子被配接地端子，并且其中所述第八栅极驱动器的第一供电端子被配置为连接至所述输出端子，并且所述第八栅极驱动器的第二供电端子被配置为连接至所25.根据权利要求22所述的集成电路，其中所述第三栅极驱动器的第二供电端子被配电端子被配置为连接至所述第二跨泵电容器26.根据权利要求22所述的集成电路，其中所述栅极驱动器中的一个或多个栅极驱动所述反相器中的每个反相器包括串联连接在两个供电端子之间的高侧晶体管和低侧晶体627.根据权利要求26所述的集成电路，其中对于所述递变反相器链中的每对连续反相荷泵电路的所述第一相位被配置为与所述电荷泵电路的所述第二相位同时且基本异相地29.根据权利要求28所述的集成电路，其中所述电荷泵电路的所述第一相位被配置为30.根据权利要求22所述的集成电路，其中所述第四栅极驱动器和所述第八栅极驱动器的正供电端子被配置为接收所述输出端子7转换的装置和用于将第一电压转换为第二电压的方法”的专利申请(一代分案)的分案申PCT/US2014/023025的PCT申请进入中国国家阶段之后的申请[0003]本申请要求2013年3月15日提交的美国申请第13/837,796号的优先权日的权益，图1中的电路的多个开关器件被一系列多个器件替代，从而减少跨在电路中的分别的器件8所述第一栅极驱动器电路通过其电力连接从所述电容器中的至少一个电容器转移路径的栅极驱动器、第一电容器组和第二电容器组以及第一晶体管组和第二晶体管9组包括在所述第一电荷转移路径和所述第二电荷转移路径之一上串联连接的电容器，其述栅极驱动器从所述电容器获得电荷以用于产生使得能够驱动所述第一多个开关中的开件配置为在连续状态下将电容器彼此电互连以及/或者电互连至第一端子或者第二端子。至并且用于由开关驱动电路中的一个的驱动输出部控制。每个驱动电路具有控制输入部、的开关元件的开关驱动电路中的至少一些被从一个或者多个其他电荷转移路径的电容器[0026]跨驱动电路的功率连接部的电压配置为被以小于或实质上等于二倍低压从电容路中的每一个配置为被经过驱动电路的功率连接部从在操作中具有不同的电压的所述多[0028]开关元件和电容器配置为在第一端子与第二端子之间形成多重的分别的电荷转[0029]开关电容功率转换器还包括相移发生器，该相移发生器包括第二多个开关元用来自在其他电荷转移路径中的电容器的电压发生用于在一个电荷转移路径中的至少一[0031]通过减少发生反复地充电和放电开关电容功率转换器中的晶体管的栅极的栅极用电荷转移路径中使用的电容器上的可用电压对栅极驱动器供电优于通过器件上的附加[0039]图3是具有级联切换器的单相级联倍增器和对应的栅极驱动器和预充电电路的示及和第三泵电容器C1_C3。在图3中图示的实施方案中，泵电容器C1_C3由级联晶体管切换器电路中的至少一些被从在高压端子与低压端子之间的电荷转移路径中的泵电容器C1_C3供[0056]驱动器组32提供栅极信号以激活或者去激活在级联倍增器电路30中的每个晶体别接收对应的偏置电压V1_V4。控制电路(未在图3中电压跟随器36A_36D中的每一个接收来自泵电容器C1_C3中的一个的电压并且向它们的对路30的钟控操作之前使在泵电容器C1_C3上的电压初始化。通过对泵电容器C1_C3预充电，可以在启动期间将跨在级联倍增器电路30内的晶体管M0_M5的漏极源极电压维持在要求的偏压电阻器的组合。电阻分压器设置在启动期间的对于泵电容器C1_C3中的每一个的预充[0061]假设输入电压VI为五伏特，那么级联倍增器电路30产生为二十伏特的输出电压中的栅极驱动器更适合低压栅极驱动器34，而在图7中的栅极驱动器更适合高压栅极驱动由于在电子和空穴迁移率方面存在差异，PMOS晶体管MP1_MP4中的每一个的大小通常设计极驱动器对于级联倍增器电路30中的低压栅极驱动器电路34是一个很好的选择。遗憾的[0071]在不需要较高电压晶体管的情况下增加供给电压的一种替代方法是使用级联栅VSS。级联栅极驱动器的特征是输出级，该输出级包括第一高侧晶体管和第二高侧晶体管单相实施例中的，控制电路(未在图8中示出)可以发生驱动信号A0a_B2b和偏置电压V1a_[0079]在级联倍增器电路40中，晶体管M0A_M3B导出来自相反的相位的功率，而晶体管[0080]如在图3的单相结构中的，进入级联倍增器电路40中的初始电荷到达负载18耗费[0088]分别的栅极驱动器电路控制相移发生器110中的每个晶体管，从而允许每个晶体导出来自在相移发生器110正在驱动的级联倍增器内的泵电容器的这种升压电[0094]因为图11_12中的相移发生器110的相似性，所以图12中的相移发生器110的操作[0096]对于所讨论的开关电容功率转换器设计的多种替代形式利用在这些设计中体现[0098]开关电容器电路60通过以特定频率在第一状态与第二状态之间循环来产生是四[0100]与双相级联倍增器电路40或者50都不一样，在开关电容器电路60的单一的相位[0101]此外，跨串联_并联开关电容功率转换器中的晶体管的电压应力相较于级联倍增要求被使用电压V1c_V2d偏置的两个一个浮置切换器的开关电容转换器可以通过从同一个电荷转移路径或者并联的电荷转移[0106]本文图示的开关电容功率转换器和相关联的栅极驱动器可以全部集成在一个或状态下将电容器彼此电互连以及/或者电互连至所述第一端子或者所述第二端子，其中所述开关元件配置为通过一系列多个所述开关元件将至少一些电容输出部耦合至并且用于所述开关元件中的一个或者多个部的所述电压配置为被以小于或实质上等于二倍所述低压从驱动电路的所述功率连接部从在操作中具有不同的电压的所述多个电容器的不同的电容所述分别的电荷转移路径中的一个电荷转移路径的所述开关元件的所述开关驱动电路中输出部耦合至并且用于所述开关元件中的一个或者多个接部的所述电压配置为被以小于或实质上等于二倍所述低压从所述的电容器的电压发生用于在一个电荷转移路径中的至少一个电容器的电路配置为限制在升压阶段期间的跨所述开关述栅极驱动器电路之一的驱动输出并由所述栅极驱动器电路之一的驱动输出控制，其中，其电力连接从所述电容器中的至少一个电容器控操作时，向要被用于为所述栅极驱动电路供电的所述电容器中的一个或更多个提供电[0161]6.根据方案1所述的装置，还包括耦率转换器被配置成向所述栅极驱动器电路中的至少部分提供电容器中的所述至少一个电容器驱动所述第一栅极驱动器关中的至少一个将所述第一电容器的第一端子连接至所述第二电容器的第第二端子中的至少一个以及所述开关是所述开关电容器转换合至所述开关中的用于连接至所述电容器的驱动器电路中的至少一些提供相对于所述相应电压中的最低电压的所述特定电压小于或基本上等于所述相应电压中的最低电压来产生用于第一电荷转移路径中的电容器的电第二开关转变为其中所述第一开关和所述第二开关允许电容器之间的稳定电荷流动的状存在的所述跨所述栅极驱动器电路的电力连接的电压