CN101295925A - 直流/直流转换系统 - Google Patents

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Abstract

一种直流/直流转换系统，包括：直流/直流转换器，用于将输入电压转换成第二输出电压；还包括电荷泵，用于为直流/直流转换器提供工作电压。本发明通过把电荷泵与直流/直流转换器相连，采用电荷泵的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压，可以获得输入电压在很大范围内变化的直流/直流转换器。本发明在电荷泵的第一直流/直流转换电路中的电源输入端与第一输出端之间通过至少一个背对背连接的二极管的开关相连，使得电源输入端输入不同输入电压下可以输出稳定的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。

Description

直流/直流转换系统
技术领域
本发明涉及一种直流/直流转换系统。
背景技术
在电学领域，电压变换和电源管理是不可缺少的重要部分。直流/直流转换系统以其电能转换效率高成为一种常用的电源节能技术，在需要节能的应用中比如计算机、手机、mp3等电子设备大量使用直流/直流转换系统。随着小家电的迅速发展，直流/直流转换系统更显得重要。当前的供电电源比如干电池具有不同的供电电压，即使同一个型号的电池，在使用中，电压会逐渐下降，即直流/直流转换系统的供电电源提供的输入电压在很大范围内变化，要使得直流/直流转换系统能够在很大范围变化的输入电压下工作，直流/直流转换系统必需设计得非常复杂。
申请号为200410058421的中国专利申请公开一种直流/直流转换器30，如图1所示，包括直流/直流转换电路34、侦测电路36、控制电路38以及振荡器32。
直流/直流转换电路34，用于接收使能信号EN时，提供输出电压Vout至存储电容C；电阻R6表示负载。
侦测电路36，用于根据存储电容C上的输出电压Vout，产生第一电压值V1。侦测电路36为由第一、第二电阻R4、R5所构成的分压电路，第一电压值V1为第二电阻R5的分压。
放大器39，与第一、第二电阻R4、R5的连接端相连，用于将第一电压值V1进行放大。
控制电路38，与放大器39相连，用于接收第一电压值V1的放大值，并具有串联的施密特触发器ST及反相器INV1。施密特触发器ST的输入端为放大器39的第一电压值V1的放大值；反相器INV1的输入端与施密特触发器ST的输出端相连。施密特触发器ST具有第一、第二触发电压。当输入信号高于第一触发电压时，输出信号为第一逻辑电压，例如为低；当其输入信号降回第一触发电压时，其输出信号会仍保持在第一逻辑电压，直到其输入信号低于第二触发电压时，其输出信号才变成第二逻辑电压，例如为高，反相器INV1对施密特触发器ST的输出信号进行反相。因此，当第一电压值V1低于预先设定的第二电压值V2时，控制电路38输出第一控制信号S1至振荡器32；当第一电压值V1高于预先设定的第三电压值V3时，输出第二控制信号S2至振荡器32。
振荡器32位于反相器INV1的输出端与直流/直流转换电路34之间。振荡器32在接收到第一控制信号S1时关闭，且不输出使能信号EN至直流/直流转换电路34，致使直流/直流转换电路34会停止提供输出电压Vout至存储电容C及负载R6；振荡器32在接收到第二控制信号S2时会导通，且输出使能信号EN至直流/直流转换电路34，致使直流/直流转换电路34提供输出电压Vout至存储电容C及负载R6。
根据上述公开的专利申请内容，直流/直流转换电路34、振荡器32会依据存储电容C与负载R6上的输出电压Vout所控制，并不会一直保持开启，可以节省直流/直流转换电路34、振荡器的电源损耗。但是上述公开的技术中，直流/直流转换器的工作电压与输入电压相同，比如由电池提供输入电压，由于不同型号的电池提供的电压不同，要采用不同型号的电池作为输入电源，直流/直流转换器需要具有较大的工作电压范围；甚至同一电容量的干电池由于使用时间的长短，电压会在很大范围内发生变化，这也要求设计的直流/直流转换器能够在很大范围内变化的输入电压下工作。然而，难以在工作电压范围比较大条件下设计复杂的直流/直流转换器。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种直流/直流转换系统，所述直流/直流转换系统的直流/直流转换器可以在很大范围内变化的输入电压下工作。
为解决上述问题，本发明提供一种直流/直流转换系统，包括：直流/直流转换器，用于将输入电压转换成第二输出电压；
还包括电荷泵，产生第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。
所述电荷泵进一步包括：
第一直流/直流转换电路，用于产生的第一输出电压，与直流/直流转换器的每个元件的工作电压输入端相连；
第一侦测电路，与第一直流/直流转换电路相连，根据第一输出电压产生第一电压值；
第一比较器，一输入端输入第一电压值，另一输入端输入第一参考电压，用于将第一电压值与第一参考电压进行比较，当第一电压值低于第一参考电压时，输出第一比较信号，当第一侦测电压高于或等于第一参考电压时，输出第二比较信号；
第一控制电路，控制端与所述第一比较器的输出端相连，用于当接收到第一比较信号时使第一直流/直流转换电路升高当前第一输出电压；当接收到第二比较信号时使第一直流/直流转换电路维持当前第一输出电压。
所述第一直流/直流转换电路包括：电源输入端，用于输入输入电压；第一存储电容，一端接地，另一端作为第一直流/直流转换电路的输出端并输出第一输出电压，所述第一存储电容与第一侦测电路并联；至少一个背对背连接的二极管开关，连接于所述电源输入端与第一直流/直流转换电路输出端之间。
所述第一直流/直流转换电路包括：
电源输入端，用于输入输入电压；
第一存储电容，一端接地，另一端作为第一直流/直流转换电路的输出端，并输出第一输出电压；
第一开关和第四开关，所述电源输入端、第一开关、第四开关与第一直流/直流转换电路的输出端依次串联；
第二开关和第三开关，所述电源输入端、第二开关、第三开关与地依次串联；第一电容器，第一端与串联的第一开关和第四开关的连接端相连，第二端与串联的第二开关和第三开关的连接端相连。
所述第一侦测电路进一步包括：第一电阻，具有第一端且与第一直流/直流转换电路输出端相连；以及第二电阻，具有第一端且与第一电阻的第二端相连，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻上的电压作为第一电压值并且输入第一比较器的一个输入端。
所述第一控制电路为振荡器，振荡器的控制端输入第一比较器的第一比较信号和第二比较信号，振荡器的输出端与第一直流/直流转换电路的所有开关相连。
所述直流/直流转换器进一步包括：
第二直流/直流转换电路，根据电源输入端的输入电压产生第二输出电压；
第二侦测电路，用于根据第二直流/直流转换电路提供的第二输出电压，产生第二电压值；
误差放大器，一输入端输入第二电压值，另一输入端输入第二参考电压，用于将第二侦测电路产生的第二电压值与第二参考电压之差进行放大；
第二比较器，一输入端与误差放大器的输出端相连，另一输入端输入斜波振荡信号，用于输出脉宽调制信号且控制第二直流/直流转换电路的第二输出电压。
所述第二侦测电路进一步包括：第三电阻，具有与第二直流/直流转换电路输出端相连的第一端；以及第四电阻，具有与第三电阻的第二端相连的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第四电阻上的电压作为第二电压值。所述第二直流/直流转换电路包括：
电源输入端，用于输入输入电压；
第二存储电容，一端接地，另一端作为第二直流/直流转换电路的输出端，并输出第二输出电压；
电感和第五开关，所述电源输入端、电感、第五开关与第二直流/直流转换电路的输出端依次串联；
第六开关，与串联的第五开关和第二存储电容相并联。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明通过把电荷泵与直流/直流转换器相连，采用电荷泵的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压，可以获得输入电压在很大范围内变化的直流/直流转换器。
本发明在电荷泵的第一直流/直流转换电路中的电源输入端与第一输出端之间通过至少一个背对背连接的二极管的开关相连，使得电源输入端的输入电压无论高于或低于第一输出电压，都可以输出稳定的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。
附图说明
图1是现有技术的直流/直流转换器；
图2是本发明的实施例的带有电荷泵的直流/直流转换系统示意图；
图3A是本发明的实施例的第一直流/直流转换电路示意图；
图3B、3C、3D是本发明的采用的背对背连接的二极管开关三种实施方式示意图；
图4是本发明的实施例的第二直流/直流转换电路示意图。
具体实施方式
本发明把电荷泵与直流/直流转换器相连形成直流/直流转换系统，采用电荷泵的输出电压作为直流/直流转换器的工作电压，防止了现有技术中由于直流/直流转换器的输入电压变化范围较大，导致设计直流/直流转换器电路比较困难。
本发明提供一种直流/直流转换系统，包括：直流/直流转换器，用于将输入电压转换成第二输出电压；还包括电荷泵，产生第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。
下面参照附图对本发明的实施例加以描述。
参照图2，为本发明的带有电荷泵的直流/直流转换系统200的实施例示意图，所述直流/直流转换系统200包括：
电荷泵20，用于为直流/直流转换器21提供工作电压。所述电荷泵20进一步包括：
第一直流/直流转换电路201，用于提供第一输出电压Vout1，与直流/直流转换器21的每个元件的工作电压输入端相连。
第一侦测电路202，与第一直流/直流转换电路201相连，根据第一输出电压Vout1产生第一电压值V1。所述第一侦测电路202进一步包括：第一电阻R1，所述第一电阻R1具有第一端且与第一直流/直流转换电路201的输出端相连；以及第二电阻R2，具有第一端且与第一电阻R1的第二端相连，所述第二电阻R2的第二端接地，第二电阻R2上电压作为第一电压值V1，并且输入第一比较器203的一个输入端，即第一电压值V1与第一输出电压Vout1相关。
第一比较器203，一输入端输入第一电压值V1，另一输入端输入第一参考电压VREF1，用于将第一电压值V1与第一参考电压VREF1进行比较，当第一电压值低于第一参考电压时，输出第一比较信号，当第一电压值V1高于或等于第一参考电压VREF1时，输出第二比较信号。具体为：第一比较器203的一个输入端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一比较器203的另一个输入端输入第一参考电压VREF1，所述第一参考电压VREF1与直流/直流转换器21的各个元件的工作电压相关。第一比较器203将第一电压值V1与第一参考电压VREF1进行比较，当第一电压值V1低于第一参考电压时，表明第一输出电压Vout1低于直流/直流转换器21的各个元件的工作电压，此时输出第一比较信号；当第一电压值V1高于等于第一参考电压VREF1时，表明第一输出电压Vout1高于等于直流/直流转换器21的各个元件的工作电压，此时输出第二比较信号。第一比较器203的输出端与第一控制电路204的振荡器的输入端相连。
第一控制电路204，所述第一控制电路204为振荡器。所述振荡器的控制端与第一比较器203的输出端相连；振荡器的输出端与第一直流/直流转换电路201中的所有开关相连。当第一控制电路204接收到第一比较器203的第一比较信号时，所述第一直流/直流转换电路201的开关进行翻转，使第一直流/直流转换电路201升高当前第一输出电压Vout1至直流/直流转换器21的各个元件的工作电压；当接收到第二比较信号时使第一直流/直流转换电路201的开关停止翻转，使第一直流/直流转换电路201维持当前第一输出电压Vout1。此处所述开关的翻转是指第一直流/直流转换电路201开关顺序关闭和断开，详见下文对图3A的描述。
所述直流/直流转换系统200还包括直流/直流转换器21，所述直流/直流转换器21为后续电路提供工作电压。其中，直流/直流转换器21进一步包括：
第二直流/直流转换电路205，根据电源输入端的输入电压产生第二输出电压Vout2。
第二侦测电路206，用于根据第二直流/直流转换电路提供的第二输出电压Vout2，产生第二电压值V2。所述第二侦测电路206包括：第三电阻R3，具有第一端且与第二直流/直流转换电路205的输出端相连；以及第四电阻R4，具有第一端且与第三电阻R3的第二端相连，所述第四电阻R4的第二端接地，第四电阻R4上电压作为第二电压值V2，并且输入误差放大器207的一个输入端，即第二电压值V2与第二输出电压Vout2相关。
误差放大器207，一输入端输入第二电压值V2，另一输入端输入第二参考电压VREF2，用于将第二侦测电路产生的第二电压值V2与第二参考电压VREF2之差进行放大，所述第二参考电压VREF2与后续电路工作电压相关。具体为：误差放大器207的一个输入端与所述第二侦测电路206的第四电阻R4的第一端相连，其输出端与第二比较器208的一输入端相连。
第二比较器208，一输入端与误差放大器207的输出端相连，另一输入端与斜波振荡器相连，输入斜波振荡信号，用于输出脉宽调制信号且控制第二直流/直流转换电路205的第二输出电压Vout2。
直流/直流转换系统200中的第五电阻R5为输出负载。
参照图3A给出本发明的实施例的直流/直流转换系统200的第一直流/直流转换电路201，包括：电源输入端，其与供电电源相连，输入电压Vin；第一存储电容C1，一端接地，另一端作为第一直流/直流转换电路201的输出端，并输出第一输出电压Vout1；第一开关K1和第四开关K4，所述电源输入端、第一开关K1、第四开关K4与第一直流/直流转换电路201的输出端依次串联；第二开关K2和第三开关K3，所述电源输入端、第二开关K2、第三开关K3与地依次串联；第一电容器C3，第一端与串联的第一开关K1和第四开关K4的连接端相连，第二端与串联的第二开关K2和第三开关K3的连接端相连。
本发明的第一直流/直流转换电路201工作过程如下：当第一控制电路204接收到第一比较器203的第一比较信号时，第一控制电路204输出使第一直流/直流转换电路201的开关进行翻转信号，第一开关K1、第三开关K3闭合；第二开关K2、第四开关K4断开；此时由电源输入端对第一电容器C3进行充电，充电后第一电容器C3的电压达到Vi，即B点电位达到Vi；然后，第二开关K2、第四开关K4闭合，第一开关K1、第三开关K3断开，此时，电源输入端和第一电容器C3上的电压同时对第一存储电容C1进行充电，此时B点电位达到Vin+Vi，由于充电时间有限，第一存储电容C1即第一输出电压Vout1电压不会一次达到Vin+Vi。本实施例的第一开关K1闭合、第三开关K3闭合、第二开关K2和第四开关K4断开，对第一电容器C3进行充电；然后第二开关K2闭合、第四开关K4闭合、第一开关K1和第三开关K3断开，对第一存储C1进行充电，这样的过程称为开关的一次翻转，因此开关每翻转一次，第一存储电容C1被充电一次，由于第一电容器C3比第一存储电容C1的电容小，每次充电将使第一输出电压Vout1升高一点，第一输出电压Vout1上升的程度取决于第一电容器C3的电容大小和第一存储电容C1充电时间长短。
本实施例的第一直流/直流转换电路201的第一开关K1和第四开关K4中至少有一个为背对背(back-to-back)连接的二极管开关。参照图3B、3C和3D，是本发明的采用的背对背连接的二极管开关三种实施方式。参照图3B，所述二极管开关为由两个PMOS晶体管构成，将两个PMOS晶体管的栅极输入振荡器的振荡信号，将两个PMOS晶体管的体电极和源极相连，然后将两个PMOS晶体管的源极相连，两个PMOS晶体管的漏极引出作为二极管开关的两端，此时，形成一个背对背连接的二极管开关电路。参照图3C，将两个PMOS晶体管的栅极输入振荡器的振荡信号，PMOS晶体管的体电极和源极相连，然后将两个PMOS晶体管的漏极相连，将与体电极相连的PMOS晶体管的源极引出作为二极管开关的两端，同样形成一个背对背连接的二极管开关电路。参照图3D所述二极管开关还可以由一个NMOS晶体管构成。NMOS晶体管的栅极输入振荡器的振荡信号，其体电极与漏极相连，NMOS晶体管的源极和漏极分别引出作为二极管的两端，形成一个背对背连接的二极管开关电路。本发明的在电荷泵的第一直流/直流转换电路201中的电源输入端与第一输出端之间通过至少一个背对背连接的二极管开关相连，使得电源输入端输入不同电压下可以输出稳定的第一输出电压Vout1作为直流/直流转换器21的工作电压。
本实施例第一直流/直流转换电路201的倍压级数为二级，还可以根据实际待转换电压的需要设计为三级、四级、五级......，在此不应过多限制本发明的保护范围。
电荷泵20的工作过程如下：首先由外界提供输入电源Vin作为电荷泵20的输入电源以及电荷泵20的各个元件的工作电压。第一直流/直流电压转换电路201在Vin电压下，经过n次开关翻转之后，其输出端输出电压为第一输出电压Vout1，第一输出电压Vout1经过第一侦测电路202的第二电阻R2分压，产生第一电压值V1。第一电压值V1输入第一比较器203的一个输入端，第一比较器203的另一输入端输入第一比较电压VREF1，第一比较电压VREF1与直流/直流转换器21的工作电压相关，第一比较器203将两个输入端输入的第一电压值V1和第一参考电压VREF1进行比较。当第一电压值V1低于第一参考电压VREF1时，表明第一输出电压Vout1低于直流/直流转换器21的工作电压，第一比较器203输出第一比较信号比如为0至第一控制电路204的振荡器的控制端，振荡器开始工作，输出震荡信号，使第一直流/直流电压转换电路201的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3及第四开关K4进行翻转，开关每翻转一次，使当前第一输出电压Vout1继续升高。
当第一电压值V1等于或者高于第一参考电压VREF1时，表明第一输出电压Vout1等于或者高于直流/直流转换器21的工作电压，第一比较器203输出第二比较信号至第一控制电路204的振荡器的控制端，振荡器停止工作，无振荡信号输出，使得第一直流/直流转换电路201的第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3及第四开关K4停止翻转，从而使第一输出电压Vout1维持当前电压水平。
参照图4给出本实施例的第二直流/直流转换电路205，包括：电源输入端，用于输入输入电压Vin，与第一直流/直流转换电路201的输入电压Vin相同；第二存储电容C2，一端接地，另一端作为第二直流/直流转换电路205的输出端，并输出第二输出电压Vout2；电感L和第五开关K5，所述电源输入端、电感L、第五开关K5与第二直流/直流转换电路205的输出端依次串联；第六开关K6，与串联的第五开关K5和第二存储电容C2相并联。
本实施例的第二直流/直流转换电路205工作过程如下：首先第五开关K5断开，第六开关K6闭合，此时由输入电压对电感L进行充电，此时电流能量储存在电感L中；然后，第六开关K6断开、第五开关K5闭合，此时，输入电压Vin和电感L上存储的电流能量转化为电荷存储在第二存储电容C2中，使得第二输出电压Vout2升高。本发明的第五开关K5断开、第六开关K6闭合，电感L上电流增大，能量被储存，然后第六开关K2断开、第五开关K5闭合，对第二存储电容C2进行充电的过程称为开关的一次翻转，因此开关每翻转一次，第二存储电容C2被充电一次，使第二输出电压Vout2继续升高。第二输出电压Vout2升高的程度取决于第五开关K5和第六开关K6的翻转时间和翻转频率即可以通过脉宽调制或者频率调制实现，本实施例中通过脉宽调制实现，即通过延长第五开关K5和第六开关K6的翻转时间使第二输出电压Vout2升高，意即第五开关K5闭合时间长，则电感L存储能量高；第六开关K6闭合时间长，则对第二存储电容C2充电时间长，增加第二输出电压Vout2。
本实施例的直流/直流转换器21的工作过程与上述电荷泵20的工作过程类似，首先由外界提供输入电源Vin作为直流/直流转换器21的输入电源，由电荷泵20的第一输出电压Vout1作为直流/直流转换器21的各个元件的工作电压。第二直流/直流电压转换电路205的输出端输出第二输出电压Vout2，所述第二输出电压Vout2作为后续电路的工作电压。经过第二侦测电路206的第四电阻R4分压，产生第二电压值V2，第二电压值V2输入误差放大器207的第一输入端，所述误差放大器207的第二输入端输入第二参考电压VREF2，误差放大器207将第二电压值V2与第二参考电压VREF2之差进行放大，其输出端与第二比较器208的第一输入端相连，第二比较器208的第二输入端与斜波振荡器209相连，当第二电压值V2低于第二参考电压VREF2时，表明第二输出电压Vout2低于后续电路的工作电压，第二比较器208产生的脉宽调制信号控制第二直流/直流转换电路205中的开关导通时间较长，从而使得当前第二直流/直流转换电路205的输出电压继续升高。
当第二电压值V2高于或等于第二参考电压VREF2时，表明第二输出电压Vout2高于或等于后续电路的工作电压，第二比较器208输出脉宽调制信号至第二直流/直流转换电路205，以控制第二直流/直流转换电路205的开关不翻转或者导通时间较短，使其维持当前的第二输出电压Vout2。
本实施例如图4所示的第二直流/直流转换电路采用boost拓扑，本发明的第二直流/直流转换电路还可以采用buck拓扑、buck-boost拓扑、cuk拓扑、sepic拓扑、zeta拓扑等，在此不应过多限制本发明的保护范围。本实施例如图4所述的第二直流/直流转换电路脉宽调制，还可以为频率调制等其他调制方法，在此不应过多限制本发明的保护范围。
本发明通过把电荷泵与直流/直流转换器相连，采用电荷泵的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压，可以获得输入电压在很大范围内变化的直流/直流转换器。本发明在电荷泵的第一直流/直流转换电路中的电源输入端与第一输出端之间通过至少一个背对背连接的二极管的开关相连，使得电源输入端输入不同输入电压下可以输出稳定的第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种直流/直流转换系统，包括：
直流/直流转换器，用于将输入电压转换成第二输出电压；
其特征在于，还包括电荷泵，产生第一输出电压作为直流/直流转换器的工作电压。
2.根据权利要求1所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述电荷泵进一步包括：
第一直流/直流转换电路，用于产生的第一输出电压，与直流/直流转换器的每个元件的工作电压输入端相连；
第一侦测电路，与第一直流/直流转换电路相连，根据第一输出电压产生第一电压值；
第一比较器，一输入端输入第一电压值，另一输入端输入第一参考电压，用于将第一电压值与第一参考电压进行比较，当第一电压值低于第一参考电压时，输出第一比较信号，当第一侦测电压高于或等于第一参考电压时，输出第二比较信号；
第一控制电路，控制端与所述第一比较器的输出端相连，用于当接收到第一比较信号时使第一直流/直流转换电路升高当前第一输出电压；当接收到第二比较信号时使第一直流/直流转换电路维持当前第一输出电压。
3.根据权利要求2所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第一直流/直流转换电路包括：电源输入端，用于输入输入电压；第一存储电容，一端接地，另一端作为第一直流/直流转换电路的输出端并输出第一输出电压，所述第一存储电容与第一侦测电路并联；至少一个背对背连接的二极管开关，连接于所述电源输入端与第一直流/直流转换电路输出端之间。
4.根据权利要求2所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第一直流/直流转换电路包括：
电源输入端，用于输入输入电压；
第一存储电容，一端接地，另一端作为第一直流/直流转换电路的输出端，并输出第一输出电压；
第一开关和第四开关，所述电源输入端、第一开关、第四开关与第一直流/直流转换电路的输出端依次串联；
第二开关和第三开关，所述电源输入端、第二开关、第三开关与地依次串联；第一电容器，第一端与串联的第一开关和第四开关的连接端相连，第二端与串联的第二开关和第三开关的连接端相连。
5.根据权利要求2所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第一侦测电路进一步包括：第一电阻，具有第一端且与第一直流/直流转换电路输出端相连；以及第二电阻，具有第一端且与第一电阻的第二端相连，所述第二电阻的第二端接地，所述第二电阻上的电压作为第一电压值并且输入第一比较器的一个输入端。
6.根据权利要求5所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第一控制电路为振荡器，振荡器的控制端输入第一比较器的第一比较信号和第二比较信号，振荡器的输出端与第一直流/直流转换电路的所有开关相连。
7.根据权利要求6所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述直流/直流转换器进一步包括：
第二直流/直流转换电路，根据电源输入端的输入电压产生第二输出电压；
第二侦测电路，用于根据第二直流/直流转换电路提供的第二输出电压，产生第二电压值；
误差放大器，一输入端输入第二电压值，另一输入端输入第二参考电压，用于将第二侦测电路产生的第二电压值与第二参考电压之差进行放大；
第二比较器，一输入端与误差放大器的输出端相连，另一输入端输入斜波振荡信号，用于输出脉宽调制信号且控制第二直流/直流转换电路的第二输出电压。
8.根据权利要求7所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第二侦测电路进一步包括：第三电阻，具有与第二直流/直流转换电路输出端相连的第一端；以及第四电阻，具有与第三电阻的第二端相连的第一端，所述第四电阻的第二端接地，所述第四电阻上的电压作为第二电压值。
9.根据权利要求7所述的直流/直流转换系统，其特征在于，所述第二直流/直流转换电路包括：
电源输入端，用于输入输入电压；
第二存储电容，一端接地，另一端作为第二直流/直流转换电路的输出端，并输出第二输出电压；
电感和第五开关，所述电源输入端、电感、第五开关与第二直流/直流转换电路的输出端依次串联；
第六开关，与串联的第五开关和第二存储电容相并联。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102047540A (zh) * 2009-03-20 2011-05-04 美国亚德诺半导体公司 具有数字自适应电源升压的放大器系统
CN103973083A (zh) * 2013-02-06 2014-08-06 力智电子股份有限公司 直流转直流控制器的时间产生电路及其控制方法
CN107612312A (zh) * 2009-04-21 2018-01-19 成都芯源系统有限公司 控制器及其开关电源和控制开关电源的方法
WO2018036223A1 (zh) * 2016-08-26 2018-03-01 全球能源互联网研究院 一种直流-直流变换系统及其控制方法
CN109861500A (zh) * 2019-03-05 2019-06-07 深圳宝砾微电子有限公司 一种用于升降压电源管理芯片的控制电路及控制方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9312400B2 (en) * 2011-07-01 2016-04-12 Tyco Electronics Corporation Power harvesting device
US8723491B2 (en) * 2011-12-19 2014-05-13 Arctic Sand Technologies, Inc. Control of power converters with capacitive energy transfer
US9178421B2 (en) * 2012-10-30 2015-11-03 Nvidia Corporation Multi-stage power supply with fast transient response
US9535440B2 (en) * 2012-10-30 2017-01-03 Samsung Display Co., Ltd. DC-DC converter and organic light emitting display device using the same
US8619445B1 (en) 2013-03-15 2013-12-31 Arctic Sand Technologies, Inc. Protection of switched capacitor power converter
US11088549B2 (en) * 2016-03-22 2021-08-10 Intersil Americas LLC Multiple chargers configuration in one system
US11502619B1 (en) * 2021-07-30 2022-11-15 Texas Instruments Incorporated Hybrid multi-level inverter and charge pump

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5530302A (en) * 1994-01-13 1996-06-25 Network Systems Corporation Circuit module with hot-swap control circuitry
DE19931059C2 (de) * 1999-07-06 2002-04-18 Texas Instruments Deutschland Gleichspannungswandler
US6903535B2 (en) * 2002-04-16 2005-06-07 Arques Technology, Inc. Biasing system and method for low voltage DC—DC converters with built-in N-FETs
JP2007274883A (ja) * 2006-03-08 2007-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd スイッチング電源装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102047540A (zh) * 2009-03-20 2011-05-04 美国亚德诺半导体公司 具有数字自适应电源升压的放大器系统
CN102047540B (zh) * 2009-03-20 2014-07-16 美国亚德诺半导体公司 具有数字自适应电源升压的放大器系统
CN107612312A (zh) * 2009-04-21 2018-01-19 成都芯源系统有限公司 控制器及其开关电源和控制开关电源的方法
CN107612312B (zh) * 2009-04-21 2020-05-01 成都芯源系统有限公司 控制器及其开关电源和控制开关电源的方法
CN103973083A (zh) * 2013-02-06 2014-08-06 力智电子股份有限公司 直流转直流控制器的时间产生电路及其控制方法
CN103973083B (zh) * 2013-02-06 2016-06-29 力智电子股份有限公司 直流转直流控制器的时间产生电路及其控制方法
WO2018036223A1 (zh) * 2016-08-26 2018-03-01 全球能源互联网研究院 一种直流-直流变换系统及其控制方法
CN109861500A (zh) * 2019-03-05 2019-06-07 深圳宝砾微电子有限公司 一种用于升降压电源管理芯片的控制电路及控制方法
CN109861500B (zh) * 2019-03-05 2023-12-29 深圳宝砾微电子有限公司 一种用于升降压电源管理芯片的控制电路及控制方法

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