CN104701962B - 用于开关模式充电器的可重配置的多相功率级 - Google Patents

用于开关模式充电器的可重配置的多相功率级 Download PDF

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Abstract

方法、设备和集成电路被公开，用于提供在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器，该多相降压转换器拓扑结构包括至少第一相组件、第二相组件和备选的充电开关，其中第一相组件包括第一高侧开关和第一低侧开关，并且第二相组件包括第二高侧开关和第二低侧开关。该方法、设备和集成电路可控制至少一个相组件以作为升压转换器运行，控制至少一个相组件以作为降压转换器运行，以及闭合在多相降压转换器拓扑结构中的备选的充电开关，以将备选的充电源连接至系统电压输出端，在第一高侧开关和第一低侧开关之间，该备选的充电开关被耦接至第一相组件。

Description

用于开关模式充电器的可重配置的多相功率级
技术领域
本发明涉及电源充电器，并且具体地涉及开关模式充电器。
背景技术
许多现代电子设备，包括个人数字助理(PDA)、膝上型电脑，平板电脑、电子书阅读器、数码相机、数字记录设备，数字媒体播放器、视频游戏设备、移动电话手机、蜂窝式或卫星无线电电话、所谓的“智能电话”等，可包括被用于为这些设备供电的一个或多个电池。这些电池可以是可再充电电池，其通常需要定期充电。
降压转换器可被用来向这些现代电子设备供电的电池进行充电。降压转换器是一种降压型直流转直流(DC-DC)转换器，具有小于输入电压幅值的输出电压幅值。降压转换器是开关模式电源供应器。降压转换器电路拓扑结构中的一些示例可以使用两个开关(例如，晶体管和二极管)连同电感器和电容器。在降压转换器的一些示例中，穿过电感器的电流可由两个开关来进行控制(例如，晶体管和二极管)。
发明内容
通常，本公开的各种示例指向可在不同“方向(direction)”上运行的多相降压转换器。换言之，电流可如本文所讨论的通过多相降压转换器电路在不同的方向上流通。使用两相降压变换器的数个示例被呈现，然而，应当被理解的是，其它的多相转换器拓扑结构是有可能的。在一些示例中，多相转换器可提供不同的充电配置，比如涓流充电、恒定电流、恒定电压。一些示例可提供“快速(fast)”充电，该“快速”充电提供例如5A、10A或者甚至可能更高。一些示例可具有高效率以避免热问题。因此，开关模式充电可被使用。一些示例还可提供“通用串行总线直传(USB OTG,Universal Serial Bus On-The-Go)”，在其中两相降压转换器或两相降压转换器的部分可在升压(boost)模式下运行，以从电池(其可以使用两相降压转换器的降压模式进行充电)为USB适配器供电。此外，一些示例可使用其他输入端来提供无线充电模式，以从无线电源变压器提供充电电源。
一个示例指向一种方法，该方法包括断开和闭合第一低侧开关和第一高侧开关以及第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个，第一低侧开关和第一高侧开关定义两相降压转换器的第一相，第二低侧开关和第二高侧开关定义两相降压转换器的第二相，从而该两相降压转换器执行信号的降压转换，断开和闭合两相降压转换器的第一低侧开关、第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个，从而该两相降压转换器执行信号的升压转换，在第一相组件和第二相组件中的至少一个中控制该开关中的至少一个的占空比(duty cycle)以生成涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种，以及控制该两相降压转换器从第一相组件和第二相组件为系统电压输出端提供电流以输出充电电流。
另一个示例指向一种两相降压转换器，其包括第一低侧开关和第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关、控制器、第一滤波器元件以及第二滤波器元件，第一低侧开关和第一高侧开关定义该两相降压转换器的第一相，第二低侧开关和第二高侧开关定义该两相降压转换器的第二相，控制器被配置为断开和闭合第一低侧开关、第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个以实施降压模式，该控制器进一步被配置为断开和闭合第一低侧开关、第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个以实施升压模式，并且该控制器进一步被配置为在第一相组件和第二相组件的至少一个中控制至少一个开关的占空比以实施涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种，第一滤波器元件被耦接至第一相组件的输出端，第二滤波器元件被耦接至第二相组件的输出端。
另一个实施例指向一种集成电路(IC)，其包括第一低侧开关和第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关以及控制器，第一低侧开关和第一高侧开关定义两相降压转换器的第一相，第二低侧开关和第二高侧开关定义该两相降压转换器的第二相，控制器被配置为断开和闭合第一低侧开关、第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个以实施降压模式，该控制器进一步被配置为断开和闭合第一低侧开关、第一高侧开关、第二低侧开关和第二高侧开关中的至少一个以实施升压模式，并且，该控制器进一步被配置为在第一相组件和第二相组件的至少一个中控制至少一个开关的占空比以实施涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种。
一个或多个实施例的详细内容在附图和下面的具体实施方式中进行了说明。从具体实施方式和附图以及从权利要求，从本发明的其他特征、目标和优点将是显而易见的。
附图说明
图1是说明一种依照本公开的示例的两相降压转换器的方框图；
图2是说明依照本公开的示例，被配置为在“快速”充电模式中的图1的两相降压转换器的方框图；
图3是说明依照本公开的示例，被配置为在升压模式中的图1的两相降压转换器的方框图；
图4是说明依照本公开的示例，被配置为在无线充电模式中的图1的两相降压转换器的方框图；
图5是说明依照本公开的示例，被配置为在升压模式和无线充电模式中的图1的两相降压转换器的方框图；
图6是依照本公开的示例，说明一种用于在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器的方法的流程图；
图7是依照本公开的示例，说明另一种用于在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器的方法的另一个流程图。
具体实施方式
在一般情况下，本公开的各种示例指向可提供不同的充电配置(比如，涓流充电、恒定电流、恒定电压)的两相降压转换器。一些示例可提供“快速”充电，“快速”充电提供例如5A、10A或者甚至可能更高。通常，“快速”充电可由从5A到10A或更高的任何电流来提供。一些示例可具有高效率以避免热问题。因此，开关模式充电可被使用。一些示例还可提供“USB OTG”，在其中两相降压转换器或两相降压转换器的部分可在升压模式下运行，以从电池(其可以使用两相降压转换器的降压模式进行充电)为USB适配器供电。此外，一些示例可使用其他的输入端来提供无线充电模式，以从无线电源变压器提供充电电源。
如下文所讨论的，两相降压转换器的运行可被分成降压转换器功能和升压转换器功能。在一些示例中，转换器可被实施为多相拓扑结构。本文所讨论的示例包括两相。在一些示例中，两相均可以降压转换器运行。在其他示例中，两相均可以升压转换器运行。在另外的示例中，两相中的一个可以降压转换器运行，同时两相中的另一个以升压转换器运行。如图1所示，充当升压转换器的相可由电池、输出电容器或降压转换器输出端为其供电。
降压转换器是降压型DC-DC转换器。换言之，输出电压小于输入电压。在一些示例中，开关模式电源供应器可使用多个开关(例如，晶体管和二极管)、电感器和电容器，以降低DC供应器的电压。通过将过量功率作为为热量耗散的来运行的线性调节器(linearregulator)可以是减少DC供应器的电压的更简单的设备，但将过量功率作为热量耗散通常效率低。另一方面，降压转换器可非常有效率。一些示例可效率达95％或甚至更高。因此，降压转换器对于将计算机中的主电源(例如，在台式机中12V，在笔记本电脑中12-24Ⅴ)转换为低至在这些设备中的处理器所需的例如0.8V-1.8V可以是有用的。
升压转换器是升压型DC-DC转换器。换言之，输出电压大于输入电压。这是一种开关模式电源供应器(SMPS)。一些示例可包括例如至少两个半导体开关(例如，二极管和晶体管，或者在一些示例中是两个晶体管)和至少一个能量存储元件(例如，电容器或电感器)。一些示例可包括结合的多个能量存储元件，例如，多个电容器、多个电感器、电容器和电感器的结合或者多个电容器和多个电感器的结合。
滤波器可包括一个或多个电感器、一个或多个电容器或者一个或多个电感器与一个或多个电容器的一些结合，通常可被包括在转换器的输出端(例如，升压转换器输出端或者降压转换器输出端)处，以减少输出电压波纹(voltage ripple)。
在一些示例中，电路可被配置为执行降压转换(降压型)和升压转换(升压型)两者。换言之，依照本公开示例的一些电路涉及DC-DC电源转换器电路，该电路可提供大于其输入电压的输出电压和小于其输入电压的输出电压。在一些示例中，升压转换器和降压转换器可不共享相同的输入。例如，降压转换器可被提供以来自整流器(rectifier)的输入，而升压转换器可被提供以来自电池的输入或来自降压转换器的电压，该电池可通过降压转换器进行充电。
一些示例电路在降压模式和升压模式之间可以是可重新配置的，而其他示例可同时执行这两种模式。在同时执行两种模式的示例中，一些电源可被降压至较低电压，以由耦接至电源供应器的各输出端的一个或多个设备进行使用，同时例如来自另一个输入端的电压可被升压至一个或多个输出电压。在此示例中，升压转换器的输入可以是来自电池、来自降压转换器的输出、或者这两者。电池和降压转换器的输出可为系统负载供电。
在一些示例中，实施降压转换器的电路可包括多相电路。多相电路可以是例如与第二降压转换器并联的第一降压转换器电路。在各种示例中，元件可在第一降压转换器电路和第二降压转换器电路之间被共享。例如，输出电容器可在不同的相之间被共享，并且不需要为每个降压转换器被重复。此外，第一降压转换器电路和第二降压转换器的运行可以是同步的，具有固定的相移(phase-shift)以实现本公开的技术。此配置可被称为两相降压转换器。应当理解的是，另外的降压转换器电路可被并联的加入，以形成第三相组件、第四相组件直至第“n”个另外的相组件，其中“n”是任何整数。在此配置中的相的数量可受以下考虑限制：此电路的可用面积、电路的形成因素或者其他考虑。在一个示例中，两相降压转换器可包括一个其他的相组件，该其他的相组件包括第三低侧开关和第三高侧开关。还可使用包括其他的低侧开关和其他的高侧开关的其他的相组件。
在一些示例中，多相降压转换器可包括使用在输入端和负载之间并联放置的一系列基本降压转换器电路的电路拓扑结构拓扑结构。该相中的每个可在开关周期之上以相同的间隔被导通。如上所述，多相拓扑结构通常可与降压转换器一起被使用。在其它示例中，多相拓扑结构通常可以与升压转换器拓扑结构一起使用。在一些示例中，相组件可以是例如在升压转换器模式和降压转换器模式之间可重新配置的。本发明所描述的以及图1-5所示的电路可提供有效解决方案以结合两相降压转换器拓扑结构中的性能、成本、热预算(充电器系统效率)和覆盖方面的多个特征。
图1是说明依照本公开的示例的以两相降压转换器100的形式的降压转换器充电器的方框图。(如上所述，使用两相降压转换器的数个示例被提出，然而，应当理解的是其他多相转换器拓扑结构也是有可能的。)该示例两相降压转换器100可提供不同的充电配置，例如涓流充电、恒定电流充电和恒定电压充电。两相降压转换器100还可提供用于快速充电，例如使用高达5A、10A或甚至更高的高充电电流，以向电子设备中的电池提供相对快速的充电，该电子设备包括依照本公开示例的该两相降压转换器。在一些示例中，提供高充电电流的能力可与本文所描述的多相拓扑结构有关。通过将电流分成不同相，转换器的电阻部件上的损耗可被显著地降低，因为电流的大小可按照相的数量进行划分，并且功率损耗按相数的平方的比例进行缩减。这可以是主要地影响热预算的原因。
图1的多相同步降压转换器的部分示出了两个降压模式相部分，第一降压模式相部分包括高侧开关1(HS1)和低侧开关1(LS1)，并且第二降压模式相部分包括高侧开关2(HS2)和低侧开关2(LS2)。开关HS1、HS2、LS1和LS2在一些示例中可以是晶体管，例如，双极型结晶体管(BJT)、结栅极场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其他类型的晶体管。MOSFET在图1-5中被示出。
在一些示例中，开关可由具有半导体性能的各种材料制得。在一些示例中，开关(例如，晶体管、二极管)可以是在周期表第IV族中找到的某一纯元素(比如，硅和锗)。在一些示例中，开关(例如，晶体管、二极管)可以是二元化合物，特别是在第III和第V组中的元素之间(例如，砷化镓或氮化镓)、第II和第VI组中的元素之间、第IV和第VI组中的元素之间和不同的第IV组元素之间(例如，碳化硅)的二元化合物；以及某些三元化合物、氧化物和合金。在一些示例中，开关(例如，晶体管、二极管)可以是由有机化合物制成的有机半导体。此外，在一些示例中，非同步的开关模式电源供应器(SMPS)可以是非同步的，这意味着晶体管中的一个由二极管取代。因此，在一些示例中，开关HS1和HS2可以是晶体管，并且开关LS1和LS2可以是二极管。类似于上述的晶体管，这些二极管也可以由具有半导体性能的各种材料(例如，硅、锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅等)制成。图1的多相同步降压转换器部分可提供有效的快速充电(例如大于5A、高达10A或者更多)。
如上所述，两相降压转换器100的效率可以是高的(例如，95％或者更高)。使用这种高效设备可避免热量问题(例如，过热)，如果使用其他较低效率的转换器拓扑结构可出现热量问题。本文所描述的系统和方法通过使用开关模式充电可实现这个。此外，如上所述，在一些示例中，两相降压拓扑结构将电流分成不同的相，并且电阻部件上的损耗可被显著地降低。如上所述，开关模式充电通常地比其他类型的调节器更加有效。
图1的示例两相降压转换器100可将来自电池(未示出，靠近连接件102)的电源提供至例如通用串行接口(USB)适配器，其可被连接以代替交流电(AC)输入端104和AC/DC转换器。在一些示例中，用于DC输入的其他连接可被使用，例如，v_chg可包括与AC输入端(和AC/DC转换器)以及USB适配器两者的连接。在一些示例中，这可被称为“USBOTG”。在一些示例中，当以升压模式运行并且提供电池电源时，两相降压转换器100可以为USB适配器或其他连接器提供例如最大7.5W或以上。该电力可以以大于电池电压的电压被提供，因为在两相降压转换器100之内的电路可增加从电池到输出连接器(例如，USB适配器)的电压。在示例中，升压模式可重使用降压模式相中的一个(例如，HS1/LS1或HS2/LS2)并且将降压模式相中的一个配置为升压模式。例如，在图1所示的电路中，HS2可被耦接至USB适配器。
一些示例可包括用于无线充电的电路106。用于无线充电的电路106可包括连接至整流器116的变压器108，以向两相降压转换器100提供无线充电电源。虽然变压器108示出被一起连接至两相降压转换器100的第一线圈118和第二线圈120两者，通常地，变压器108可包括被包含在两相降压转换器100之内的第一线圈118和在两相降压转换器100之外的第二线圈120。这些线圈118和120通常提供用于来自例如电插座和两相降压转换器100(其可在电子设备之内)的电源传送。在一些示例中，线圈118可以是两相降压转换器100的无线电源接收器的一部分，该两相降压转换器100可被埋置在电子设备(未示出)中。线圈120可以在两相降压转换器100之外，并且在电子设备之外。线圈120可被埋置在充电板(未示出)中，电子设备可被放置在充电板上用于充电。当在其中具有两相降压转换器100被埋置的电子设备被放置在充电板上时，在两相降压转换器和电子设备之内的第一线圈118可十分接近第二线圈120。因此，第一线圈118和第二线圈120可形成变压器108。能量可从能量源(例如，电源插座)通过导线流向第二线圈120。然后能量可被无线地转移至第一线圈118。(每个线圈118、120可包括许多线绕，但是在线圈118、120之间不需要导线连接。)第一线圈118和第二线圈120之间的虚线示出了第一线圈118和第二线圈120之间缺乏导线连接，并且标出第一线圈118可在两相降压转换器100之内并且第二线圈120可在两相降压转换器100之外。通常地，当应用表明两相降压转换器100可在电子设备之内时，其可包括或可不包括可形成变压器108的线圈中的一个。
一些示例可进一步包括备选的充电开关——在两相降压转换器中的高侧开关3(HS3)，在第一高侧开关和第一低侧开关之间，该备选的充电开关被耦接至第一相组件，其中控制器被进一步配置为控制该备选的充电开关，以启用和禁用备选的充电源。因此一些示例可包括线圈(例如，变压器108的部分)和整流器116，线圈和整流器116被耦接至备选的充电开关，并且被配置为从线圈经过整流器116向备选的充电开关HS3提供电力。在一些示例中，备选的充电开关HS3可被耦接至线性调节器。
所示示例中，无线充电可通过再使用图1中所示的低侧开关LS1被提供。通常地，高侧开关HS1并不在此配置中使用。因此，该相组件可被再使用，而不用增加用于无线充电第三相组件。一个另外的HS开关(例如，HS3)可向降压模式相组件中的一个(例如，第一相组件，HS1/LS1)提供另外的电源连接。(在所示示例中，这可节约一个LS。换言之，另外的LS开关未被用于无线充电特征。)在图1所示的示例中，当备选的充电或者无线充电被使用时，备选的充电开关或无线充电开关(例如，HS3)通常在此模式下切换。当无线充电未被使用时，开关HS3通常关断。应当理解的是，其他电源可与开关HS3结合使用。在一些示例中，HS1和HS2可被连接至在设备的顶部处的引脚。
在一些示例中，当USB适配器被用于供电时，用于无线充电的电路106可相比通过USB适配器提供的电力提供更少的电力。在USB适配器或其他适配器中的连接件可向两相降压转换器100(例如，降压转换器)供电。如上所述，USB适配器可被用于向两相降压转换器100之外的设备供电。
两相降压转换器的运行通过将讨论分成两个不同运行模式进行更详细的描述：(1)降压和(2)升压。通常地，降压转换器的基本运行通过使用两个开关(例如，晶体管)控制穿过电感器的电流。在理想化的降压转换器中，其在本文中被讨论以总的描述降压转换器的基本运行，所有部件可被认为是理想的。例如，开关可被认为当导通时具有零电压降并且当关断时具有零电流，并且电感器具有零串联电阻。此外，在理想化的降压转换器中，可假定输入电压和输出电压在整个周期过程之上并不变化。
通常地，穿过电感器的电流并不立即变化。在降压转换器中，从开关(HS1或HS2)断开开始，来自v_chg流经开关(HS1或HS2)的电流是0。换言之，一旦开关(HS1或HS2)断开，没有充电电流流经。
当开关(HS1或HS2)首先被闭合，当HS1被闭合时电流将穿过电感器L1开始增加，并且当HS2被闭合时电流将穿过电感器L2开始增加。此时，如果HS1是断开的，则开关LS1可被断开，并且如果HS2是断开的，则开关LS2可被断开。由于穿过电感器(L1和L2)的电流不能够立即增加，故电感器两端的电压将下降。该电压降抵消了电源电压，并因此降低了在系统电压输出端处的系统负载112两端的净电压VSYSTEM。随着时间过去，穿过电感器的电流将随着电感器两端电压降的减少而缓慢增加，因此增加了系统负载112所检测到的净电压。在此期间，电感器以磁场的形式存储能量。
如果在电感器(L1或L2)已被完全充电之前(即，在其通过降低其自身电压降至0，已允许所有电流穿过之前)，开关(HS1或HS2)被断开，则其两端将一直存在电压降，因此由系统负载112所检测到的净电压将一直小于输入端电压源。以此方式，输出电压将小于输入电压。无论何时开关(HS1或HS2)被断开时，电压源被从电路中移除，并且电流将缓慢下降。再次，穿过电感器(L1或L2)的电流并不立即变化。因此，电感器(L1或L2)两端的电压将反向，并且电感器(L1或L2)将充当电压源。在所示示例中，电流从输入电压源穿过v_chg以及HS1和HS2中的一个或多个流向电池和系统负载112。当输入电压源被移除时，为了维持该电流，电感器(L1或L2)将取代电压源，并且向系统负载112和电池提供相同的净电压。随着时间过去，穿过电感器(L1或L2)的电流将逐渐地减少，并因此，电感器(L1或L2)两端的电压也将减少。在此期间，电感器(L1或L2)将其所存储的能量(以磁场的形式被存储)放电至电路的剩余部分之中。如上所述，当开关(HS1或HS2)被断开时，对应的开关(LS1或LS2)可被闭合。
如果在电感器(L1或L2)完全放电之前，开关(HS1或HS2)再次被关断，系统负载112和电池将处于非零电压。与系统负载112并联放置的电容器COUT可随着电感器(L1或L2)在每个周期中的充电和放电，帮助对系统电压输入VSYSTEM进行滤波。当USB适配器被用作电压输入端时，电容器CCHG可被用于对充电电压输入进行滤波。相反地，当USB适配器被用作电压输出端时，如本文所描述的，即，当HS2/LS2被用作升压转换器电路时，电容器CCHG可被用于对输出电压进行滤波。电容器CIN可向输入电压/充电电压提供类似的滤波。例如，CIN可提供输入电压v_in和接地v_pgnf之间的滤波。如上所述，当开关(HS1或HS2)被闭合时，对应的开关(LS1或LS2)可被断开。
已总的描述了两相降压转换器100的降压转换器方面的运行，现在将描述升压转换器方面。通常地，升压转换器的基本运行可基于相同的理想化的电感器原理起作用，即，穿过电感器的电流一般不会立即变化。在升压转换器中，输出电压高于输入电压。
当开关(LS1或LS2)被闭合时，电流流经电感器(L1或L2)并且电感器(L1或L2)存储能量。当开关(LS1或LS2)被断开时，因为电感器上的电压极性被反向，电流将被减少。在此相中，HS1或HS2被闭合，并且电感器(L1或L2)两端的电压为(Vin-Vout)，在升压转换器中该电压是负的。在导通状态中，电压仅是Vin。电感器(L1或L2)将反对穿过电感器(L1或L2)的电流的变化或减少。因此，电感器(L1或L2)两端的极性将被反向。结果是，两个源(例如，电池和电感器(L1或L2))将串联，导致更高的电压以经过例如HS1或HS2中的二极管对电容器CCHG进行充电。
如果开关(LS1或LS2)循环得足够快，电感器(L1或L2)将在充电阶段之中不完全放电，并且当该开关被断开时，系统负载112将一直检测到大于单独的输入源电压的电压。(“足够快”将取决于电路所涉及的特别的电阻、电感和电容。)在这些应用的一些示例中，通常开关频率可以是1-3MHz，然而，其他频率是有可能的，并且通常地将取决于所使用的部件(例如，电感器L1和L2)。此外，当开关(LS1或LS2)被断开时，与USB适配器上的负载并联的电容器CCHG被充电至该组合电压。当开关(LS1或LS2)然后被闭合时，电容器CCHG向USB适配器提供电压和能量。在此期间，在HS1或HS2中的二极管充当防止电容器CCHG通过开关(LS1或LS2)进行放电的阻断二极管。开关(LS1或LS2)可再次被断开，以防止电容器CCHG的放电足够使电容器CCHG两端的电压下降大于某一预定可接受电平(例如，在连接至USB适配器的电子设备的电压容差之内)。
运行中，升压转换器可以两种状态运行。第一状态是导通状态，其中开关(LS1或LS2)被闭合，导致电感器(L1或L2)中电流的增加。第二状态是关断状态，其中开关(LS1或LS2)是断开的，并且被提供给电感器(L1或L2)电流的仅有路径是穿过HS1或HS2中的二极管或者穿过该开关HS1或HS2自身，到达电容器CCHG和负载(例如，被附接至USB适配器的设备)。这导致将在导通状态期间累积的能量转移至电容器之中。来自例如电池的电流与电感器电流相同，从而穿过电感器L1或L2的电流是不间断的。
控制器114可被配置为通过HS驱动器和LS驱动器控制开关HS1、HS2、HS3、LS1和LS2，以实施本文所描述的功能。例如，控制器114可控制开关(例如，HS1或HS2)，从而开关(例如，HS1或HS2)按需要断开和闭合，以实现降压模式。随着开关(HS1或HS2)断开和闭合，对应的开关(LS1或LS2)可闭合和断开。此外，控制器114可控制开关(HS1/LS1或HS2/LS2)的占空比，以控制电压VSYSTEM。当开关(HS1或HS2)被闭合时，产生v_chg和v_sw1或v_sw2之间的连接。通常地，开关(HS1或HS2)被闭合时间越长，在VSYSTEM处的电压可越高。然而，这可根据例如系统负载112所需的电流而变化。在一些示例中，第一相和第二相可被相移180°，然而，其他示例相移(例如，0°、90°或任何其他的相移)是可能的。在使用三相的示例中，相位可被相移120°。在使用四相位的示例中，相位可被相移90°。在使用八相位的示例中，相位可被相移45°。然而再次，其他相移也是可能的。
在一些示例中，当开关(HS1或HS2)断开时，开关(LS1或LS2)可被闭合。应当理解的是，开关HS1和HS2可以是独立可控的。在一些示例中，当HS2被闭合时HS1可断开，并且当HS2断开时HS1可被闭合。开关LS1和LS2也可独立可控。类似地，在一些示例中，当LS2被闭合时LS1可断开，并且当LS2断开时LS1可被闭合。开关LS1和LS2也可独立可控。在第一相的降压转换器运行中，HS1的控制可依赖于LS1，从而当HS1断开时LS1被闭合，并且当HS1被闭合时LS1断开。在第二相的降压转换器运行中，HS2的控制可依赖于LS2，从而当HS2断开时LS2被闭合，并且当HS2被闭合时LS2断开。
控制器114还可断开和闭合开关LS1和LS2，以实现本文所描述的升压模式。控制器114还可控制HS1和HS2以实现本文所描述的升压描述。该控制器可被配置，以允许一个相组件作为升压转换器，同时另一个相组件作为降压转换器。可替换地，两个相组件可作为降压转换器或者两个相组件作为升压转换器。此外，虽然在图1中示出两个相，在一些示例中多于两个相可被实施。例如，其他电路可包括四相。在此示例中，相位可被偏移90°，然而再次，其他相移是可能的。两相降压转换器100可被配置通过使用仅单个相为电池充电，用于低功率充电。例如，单个相可被用于提供涓流充电模式。
在图1的所示示例中，电路的部分可被提供在单个芯片110中。此芯片110可包括晶体管HS1、HS2、HS3、LS1和LS2，该晶体管可充当开关并且可由控制器114进行控制，在一些示例中，该晶体管可在芯片110内部。如本文所描述的，芯片110可包括无线输出端v_wireless，其可被用于实施无线充电功能。芯片110还可包括充电电压输入端v_chg，其可被用于实施备选的充电功能(比如，如本文所描述的使用USB适配器或其他连接器)。输入电压v_in可与接地输入v_pgnd结合被使用，从而输入电容器CIN可被用于对充电电压进行滤波。系统电压v_sys可被用于向芯片110提供输入电压。两个输出端v_sw1和v_sw2被示出为在芯片110的降压转换器中。应当注意，这些输出端v_sw1和v_sw2中的一个或多个可被用作升压转换器对一个或多个升压转换器的切换节点，这可使用芯片110被实现。
虽然图1示出了两个电感器L1和L2的使用，其他的滤波电路可被使用，例如使用电感器、电容器或其他滤波部件的滤波电路。此外，在一些示例中，开关HS1、HS2、LS1和LS2可以是晶体管。在其他示例中，开关HS1和HS2可以是晶体管，同时开关LS1和LS2可以是二极管。
如图2所示，两相降压转换器100包括定义第一相的第一低侧开关LS1和第一高侧开关HS1。两相降压转换器100进一步包括定义第二相的第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2。控制器114可被配置，以断开和闭合第一低侧开关LS1、第一高侧开关HS1、第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2中的至少一个，以实施降压模制。在图1所示的示例中，控制器114可进一步被配置，以断开和闭合第一低侧开关LS1、第一高侧开关HS1、第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2中的至少一个，以实施升压模式。控制器114可进一步被配置，以在第一相组件和第二相组件中的至少一个中控制至少一个开关的占空比，以实施涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种。第一滤波器元件L1可被耦接至第一相组件的输出端，并且第二滤波器元件L2可被耦接至第二相组件的输出端。在一些示例中，第一滤波器元件和第二滤波器元件可以是电感器。
图2是说明依照本公开的示例，被配置为在“快速”充电模式中的图1的两相降压转换器100的方框图。在图2的示例中，两个相均可用来提供高电流以用于快速充电。在该示例中，10A的输出被提供，5A通过v_sw1并且5A通过v_sw2。每个相的占空比可被用于设置两相降压转换器100的转换率，即输出电压与输入电压比。在理想化的降压转换器中，占空比可完全地取决于电流的值。然而，由于寄生电阻分量，随着更高电流，占空比可被增加以补偿损耗，并且通常地可以是更高的以提供高电流。在12伏(V)时的3A的输入可被提供。应当注意，通常是功率守恒而不是电流守恒。36瓦特(W)的功率被提供作为输入，12伏乘以3A，12vx 3A＝36W。假定理想化的、100％效率的降压转换器，对于10A的电压输出是3.6V，36W除以10A，36W/10A＝3.6V。更经典的效率可以是95％。因此，电压可降低5％，或大约3.42V。
如上所述，降压转换器通过使用两个开关(例如，晶体管)控制穿过电感器的电流。最初，在示例中两个开关可断开，从而不产生充电，即没有电流流通，或非常低的电流流通。当一个开关(例如，HS1)首先被闭合时，电流穿过电感器L1开始增加。当HS1被闭合时，HS2可断开。当HS1随后被断开时，HS2可被闭合，并且电流将经过电感器L2开始增加。因为穿过电感器(L1和L2)的电流不能立即增加，电感器两端的电压将下降。该电压降抵消了电源电压，并因此降低了系统负载112两端的净电压VSYSTEM。随着时间过去，经过电感器(L1或L2)的电流将随着电感器两端电压的减少而增加，因此系统负载112所检测到的净电压增加。在此期间，电感器以磁场的形式存储能量。
在对应的电感器L1和L2已完全充电之前，开关HS1和HS2可被断开，则在其两端将一直存在电压降，从而由系统负载112所检测到的净电压将一直小于输入电压源(当在对应的电感器L1和L2完全充电之前，开关HS1和HS2被断开时)。以此方式，输出电压可低于输入电压。
由于开关(HS1或HS2)可彼此交替地被断开和闭合，电压源通常不从电路中被移除。因此，电流仍然被提供给系统负载112、电池和COUT。在每个相中的电流通常可如相对于图1所描述的进行变化。
图3是说明依照本公开的示例，被配置为在升压模式中的图1的两相降压转换器100的方框图。在图3的示例中，升压模式被用于为通用串行接口(USB)适配器122供电，其可被提供给电子设备，该电子设备可被插入至USB适配器122中。例如，所提供的两相降压转换器100的升压转换器被耦接至USB连接器，从而升压转换器为USB连接器供电。应当理解的是，虽然当前应用讨论的是USB适配器122，其他类型的连接器可在其他实例中被使用。
当开关LS2被闭合，电流流过电感器L2，并且电感器L2储存能量。当开关LS2被断开，电流将因为更高的阻抗而被降低。因此，电感器L2将反对穿过电感器L2的电流的变化或降低。电感器L2两端的极性将被反向。结果是，两个源(例如，电池和电感器L2)将串联，导致更高电压穿过HS2的二极管对电容器CCHG进行充电。
如果开关LS2循环得足够快，电感器L2将在充电阶段中间、未完全放电，并且当该开关被断开时，系统负载112将一直检测到大于独立输入源电压的电压。再次，“足够快”将取决于电路所涉及的特别的电阻、电感和电容，但在一些示例中，可以是0.5μs至2μs或如本文所描述的其他切换速度。此外，当开关LS2被断开时，与USB适配器122上的负载并联的电容器CCHG被充电至该组合电压。当开关LS2然后被闭合时，电容器CCHG向USB适配器122提供电压和能量。在此期间，在HS2中的二极管充当防止电容器CCHG通过开关LS2进行放电的阻断二极管。开关LS2可再次被断开以防止电容器CCHG的放电从而电容器CCHG两端的电压下降大于某一预定可接受电平(例如，在连接至USB适配器122的电子设备的电压容差之内)。
如图3中所示，来自第二相的一些电路可以升压模式运行。在一些示例中，第一相可以降压模式运行，同时第二相以升压模式运行。例如，无线充电可在第一相上发生，同时第二相以升压模式运行。然而在其他示例中，第一相也可以是升压模式。在此示例中，v_wireless可不被连接至整流器116和变压器108。例如，直接的电流电源连接可代替地被提供。
图4是说明依照本公开的示例，被配置为在无线充电模式中的图1的两相降压转换器100的方框图。如图4所示，1.5A可流经整流器116，并且5A(以更低电压)可从v_sw1流出作为充电电流。
无线充电可通过穿过变压器108输入电力被实施。如上所述，变压器108的一个线圈120可与两相降压转换器100分开，并且另一个线圈118可以是两相降压转换器100的一部分。来自变压器108的电力可流经整流器116，整流器116可将通常的交流电信号转换为通常的直流电信号，该通常的直流电信号可穿过开关HS3被输入至两相降压转换器100的降压转换器电路(例如，第一相)之中。在降压转换器(相1)中，开关HS1可开始断开。来自v_chg流经开关HS1的电流是0。换言之，由于开关HS1未被闭合，没有充电电压穿过其流通。
当开关HS1首先被闭合时，电路将穿过电感器L1开始增加。由于穿过电感器L1的电流不能立即增加，电感器L1两端的电压将下降。该电压降抵消了电源电压，并因此减少了系统负载112、电池等两端的净电压。随着时间过去，穿过电感器L1的电流将随着电感器两端电压降的减少而增加，因此系统负载112所检测到的净电压增加。在此期间，电感器L1以磁场的方式储存能量。
如果在电感器L1已完全充电之前(即，在其通过减少其自身电压降直至0来允许更高电流通过之前)开关HS1被断开，则其两端将一直存在电压降，因此系统负载112所检测到的净电压将一直小于输入电压源。以此方式，输出电压可低于输入电压。无论何时开关HS1被断开时，电压源被从电路中移除，并且电流将缓慢下降。再次，穿过电感器L1的电流并不立即变化。因此，电感器L1两端的电压将反向，并且电感器L1将充当电压源。在所示示例中，电流从输入电压源穿过v_chg和HS1流向电池和系统负载112。当输入电压源被移除时为了维持该电流，电感器L1将取代电压源，并且向系统负载112和电池提供相同的净电压。随着时间过去，穿过电感器L1的电流将减少，并因此，电感器L1两端的电压也将减少。在此期间，电感器L1将其所存储的能量(以磁场的形式被存储)放电至电路的剩余部分之中。
如果在电感器L1完全放电之前，开关HS1再次被闭合，系统负载112和电池将处于非零电压。与系统负载112并联放置的电容器COUT可随着电感器L1在每个周期中的充电和放电，帮助对电压进行滤波。当USB适配器122被用作电压输入端时，电容器CCHG可被用于对充电电压输入进行滤波。
在所示示例中，无线充电使用开关模式进行充电。在其他示例中，无线充电开关反而可被连接至线性充电器。例如，分开的线性充电电流可被耦接至电池和/或系统负载112。
图5描述了图1中的两相降压转换器100的方框图，依照本公开的示例，两相降压转换器100被配置为在升压模式和无线充电(降压)模式。如图5中所示，1.5A可流经整流器116，并且5A(以较低电压)可从v_sw1流出作为充电电流，以第一相电路(HS1/LS1)运行降压转换器模式。如图5所示，第一相电路(HS2/LS2)可被配置为依照如图3中所示出的本公开的示例，在升压模式中运行。再次，升压模式可被用于为USB适配器122供电，其可被提供给电子设备，该电子设备可被插入至USB适配器122中。应当理解的是，虽然即时应用讨论USB适配器122，其他类型的连接器可在其他实例中被使用。
图6是依照本公开的示例，描述一种用于在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器的方法的流程图。在该方法的实施中，两相降压转换器100可包括第一低侧开关LS1、第一高侧开关HS1、第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2和控制器114。在一些示例中，HS1、HS2、LS1和LS2可以是晶体管。该晶体管可以是BJT、JFET、IGFET(MOSFET)、IGBT或其他类型的晶体管。在其他示例中，HS1和HS2可以是晶体管，并且LS1和LS2可以是二极管。在其他示例中，HS1、HS2、LS1和LS2可以是其他类型的开关。晶体管和/或二极管可以是硅、锗、砷化镓、氮化镓、碳化硅等。
在图6的示例中，控制器114可断开和闭合第一低侧开关LS1和第一高侧开关HS1以及第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2中的至少一个，第一低侧开关LS1和第一高侧开关HS1定义两相降压转换器100的第一相，并且第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2定义两相降压转换器100的第二相，从而两相降压转换器100执行信号的降压转换(步骤600)。
控制器114可断开和闭合两相降压转换器100的第一低侧开关LS1、第一高侧开关HS1、第二低侧开关LS2和第二高侧开关HS2中的至少一个，从而两相降压转换器100执行信号的升压转换(步骤602)。在示例中，来自电池的电力可被用于向升压转换器供电。电力还可以通过开关的组(例如，LS1/HS1或LS2/HS2)被提供。换言之，作为降压转换器运行的相可向升压转换器供电。例如，两相降压转换器100的开关LS1/HS1、LS2/HS2中的一组可被连接至充电源，并为执行升压转换的一个或多个开关LS1、HS1、LS2、HS2供能。应当注意，开关可以以组LS1/HS1、LS2/HS2运行以执行降压转换，这并不一定是必需的。
控制器114可控制在第一相组件和第二相组件中的至少一个中的开关LS1、HS1、LS2、HS2中的至少一个的占空比，以生成涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种(步骤604)。例如，单个相(例如，LS1/HS1或LS2/HS2)可被用于提供涓流充电模式。在该示例中，控制器114可仅在单个相中断开和闭合开关LS1/HS1或LS2/HS2，因为仅需低电流。此外，低的占空比可被使用，因为仅需要低电流。在一些示例中，输出的电流可被监测，并且在第一相组件和第二相组件中的至少一个中开关LS1、HS1、LS2或HS2中的至少一个的占空比可通过恒定电流。例如，随着电路上的负载改变电流，因此给定的输出电压可稍有变化。因此，该占空比可被修改以增加或减少电压，以保持电流近似恒定。例如，本文所描述的电路可被用于对电池进行充电。随着电池被充电，内在的电池电压可增加。流入电池的电流可以是充电电压和内在电池电压之间的差值除以电池电阻。因此，电流可随着内在电池电压的增加而减少。然而对于恒定电流充电，控制器114通常可增加占空比，以保持电流恒定。
类似地，在一些示例中，输出的电压可被监测，并且在第一相组件和第二相组件中的至少一个中开关LS1、HS1、LS2或HS2中的至少一个的占空比可被控制以提供恒定电压。例如，随着电流输出增加，电压可开始下降。因此，占空比可被增加以补偿并保持电压近似恒定。
控制器114可控制两相降压转换器100，以从第一相和第二相向系统电压输入端提供电流，以输出充电电流(步骤606)。该电流可对一个或多个电池或电池单元充电。该电流可向负载供电。在一些示例中，该电流可如本文所描述的向升压转换器供电。
在一些示例中，两相降压转换器100可包括在该两相降压转换器100中备选的充电开关HS3。该备选的充电开关HS3可在第一高侧开关HS1和第一低侧开关LS1之间被耦接至HS1/LS1。控制器114可进一步被配置为控制该备选充电开关HS3，以启用和禁用备选的充电源。线圈118(变压器108的部分)和整流器116可被耦接至该备选的充电开关，并且被配置为从线圈118穿过整流器116向备选的充电开关提电。在一些示例中，备选的充电开关HS3可被耦接至线性调节器，以提供不仅备选的充电源，而且提供备选的充电方法，即，线性调节器不同于开关模式转换器。
图7是依照本公开的示例，描述另一种用于在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器的方法的另一流程图。在一个示例中，多相降压转换器拓扑结构可包括至少第一相组件、第二相组件以及备选的充电开关。第一相组件包括第一高侧开关HS1和第一低侧开关LS1，并且第二相组件包括第二高侧开关HS2和第二低侧开关LS2。
在图7所示示例中，控制器114控制至少一个相以作为升压转换器运行(步骤700)。升压转换器可以两种状态运行。第一状态是导通状态，其中开关(LS1或LS2)被闭合，导致电感器(L1或L2)中电流的增加。第二状态是关断状态，其中开关(LS1或LS2)是断开的，并且被提供给电感器(L1或L2)电流的仅有路径是穿过HS1或HS2中的二极管或者穿过开关HS1或HS2自身，达到电容器CCHG和负载(例如，被附接至USB适配器的设备)。这导致将在导通状态期间累积的能量转移至电容器之中。来自例如电池的电流与电感器电流相同，从而穿过电感器L1或L2的电流不是间断的。
控制器114控制至少一个相以作为降压转换器运行(步骤702)。例如，控制器114可控制开关(例如，HS1或HS2)，从而开关(例如，HS1或HS2)按需要断开和闭合，以实现降压模式。随着开关(HS1或HS2)断开和闭合，对应的开关(LS1或LS2)可闭合和断开。此外，控制器114可控制开关(HS1/LS1或HS2/LS2)的占空比，以控制电压VSYSTEM。当开关(HS1或HS2)被闭合时，产生v_chg和v_sw1或v_sw2之间的连接。通常地，开关(HS1或HS2)被闭合时间越长，在VSYSTEM处的电压可越高。然而，这可根据例如系统负载112所需的电流而变化。在一些示例中，第一相和第二相可被相移180°，然而，其他示例相移(例如，0°、90°或任何其他的相移)是可能的。在使用三相的示例中，相可被相移120°。在使用四相的示例中，相可被相移90°。在使用八相的示例中，相可被相移45°。然而再次，其他相移是可能的。
在一些示例中，当开关(HS1或HS2)断开时，开关(LS1或LS2)可被闭合。应当理解的是，开关HS1和HS2可以是独立可控的。在一些示例中，当HS2被闭合时HS1可断开，并且当HS2断开时HS1可被闭合。开关LS1和LS2可以是独立可控的。类似地，在一些示例中，当LS2被闭合时LS1可断开，并且当LS2断开时LS1可被闭合。开关LS1和LS2也可以是独立可控的。在第一相的降压转换器运行中，HS1的控制可依赖于LS1，从而当HS1断开时LS1被闭合，并且当HS1被闭合时LS1断开。在第二相的降压转换器运行中，HS2的控制可依赖于LS2，从而当HS2断开时LS2被闭合，并且当HS2被闭合时LS2断开。
控制器114闭合在多相降压转换器拓扑结构中备选的充电开关，以将备选的充电源连接至系统电压输出端，该备选的充电开关在第一高侧开关和第一低侧开关之间被耦接至第一相(步骤704)。
例如，如上描述的电路、设备和方法中的任何一个可通过各种类型的集成电路、芯片组和/或其他设备中的任何一个被全部得或部分地体现或者实现，和/或被体现为或者被实现为通过计算设备执行的软件。这可包括通过一个或多个微控制器、中央处理单元(CPU)、处理核心、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)、通过一个或多个更底层计算设备执行的虚拟设备、或者硬件和/或软件的任何其他配置被实现、被执行或者在其中被体现的过程。
本发明的各种示例已进行了描述。这些示例和其他示例都在下面的权利要求范围之内。

Claims (20)

1.一种用于在多相降压转换器拓扑结构中的降压转换器充电器的方法，所述多相降压转换器拓扑结构包括第一相组件、第二相组件和备选的充电开关，其中所述第一相组件包括第一高侧开关和第一低侧开关，并且所述第二相组件包括第二高侧开关和第二低侧开关，该方法包括：
控制至少一个相组件以作为升压转换器运行；
控制至少一个相组件以作为降压转换器运行；
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第一充电配置至系统电压输出；
闭合所述多相降压转换器拓扑结构中的所述备选的充电开关，以将备选的充电源连接至所述系统电压输出端，在所述第一高侧开关和所述第一低侧开关之间，所述备选的充电开关被耦接至所述第一相组件；以及
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第二充电配置至系统电压输出。
2.如权利要求1所述的方法，
其中闭合所述备选的充电开关将线圈和整流器耦接至所述系统电压输出端，以将来自所述线圈的电力经过所述整流器传送至所述备选的充电开关，以实施无线充电模式。
3.如权利要求2所述的方法，
其中所述备选的充电开关进一步被耦接至线性调节器。
4.如权利要求1所述的方法，
其中被输出至所述系统电压输出端的电流是大于5A的恒定电流。
5.如权利要求1所述的方法，
其中所述第一高侧开关、所述第二高侧开关、所述第一低侧开关和所述第二低侧开关包括晶体管。
6.如权利要求1所述的方法，
其中所述第一高侧开关和所述第二高侧开关包括晶体管，并且所述第一低侧开关和所述第二低侧开关包括二极管。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
断开和闭合所述多相降压转换器拓扑结构的第三相组件的第三低侧开关和第三高侧开关以及所述多相降压转换器拓扑结构的第四相组件的第四低侧开关和第四高侧开关中的至少一个开关，从而使得所述多相降压转换器拓扑结构执行信号的降压转换；
断开和闭合所述多相降压转换器拓扑结构的所述第三低侧开关、所述第三高侧开关、所述第四低侧开关和所述第四高侧开关中的至少一个开关，从而使得所述多相降压转换器拓扑结构执行信号的升压转换；
控制所述第三相组件和所述第四相组件中的至少一个相组件中的所述开关中的至少一个开关的占空比，以生成涓流充电、恒定电流或恒定电压中的至少一种；以及
控制所述多相降压转换器拓扑结构以从所述第三相组件和所述第四相组件两者向所述系统电压输出端输出电流，以输出充电电流。
8.如权利要求1所述的方法，
其中涓流充电模式仅使用单个相组件以向所述系统电压输出端输出电流。
9.一种多相降压转换器，包括：
第一相组件，其包括第一高侧开关和第一低侧开关；
第二相组件，其包括第二高侧开关和第二低侧开关；和
备选的充电开关；以及
控制器，其被配置为：
控制至少一个相组件以作为升压转换器运行；
控制至少一个相组件以作为降压转换器运行；
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第一充电配置至系统电压输出；
闭合所述多相降压转换器中的所述备选的充电开关，以将备选的充电源连接至所述系统电压输出端，在所述第一高侧开关和所述第一低侧开关之间，所述备选的充电开关被耦接至所述第一相组件；以及
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第二充电配置至系统电压输出。
10.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中闭合所述备选的充电开关将线圈和整流器耦接至所述系统电压输出端，以将来自所述线圈的电力经过所述整流器传送至所述备选的充电开关，以实施无线充电模式。
11.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中所述备选的充电开关进一步被耦接至线性调节器。
12.如权利要求9所述的多相降压转换器，进一步包括：
第一滤波器元件，其被耦接至包括第一电感器的所述第一相组件的所述系统电压输出端；和
第二滤波器元件，其被耦接至包括第二电感器的所述第二相组件的所述系统电压输出端；
其中所述第一电感器和所述第二电感器被耦接至所述多相降压转换器的所述系统电压输出端，并且所述多相降压转换器的所述系统电压输出端被耦接至电容器。
13.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中被输出至所述系统电压输出端的电流是大于5A的恒定电流。
14.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中所述第一高侧开关、所述第二高侧开关、所述第一低侧开关和所述第二低侧开关包括晶体管。
15.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中所述第一高侧开关和所述第二高侧开关包括晶体管，并且所述第一低侧开关和所述第二低侧开关包括二极管。
16.如权利要求9所述的多相降压转换器，进一步包括：
至少一个其他的相组件，所述其他的相组件包括第三低侧开关和第三高侧开关。
17.如权利要求9所述的多相降压转换器，
其中涓流充电模式仅使用单个相组件以向所述系统电压输出端输出电流。
18.一种集成电路IC，包括：
第一相组件，其包括第一高侧开关和第一低侧开关；
第二相组件，其包括第二高侧开关和第二低侧开关；
备选的充电开关；以及
控制器，其被配置为：
控制至少一个相组件以作为升压转换器运行；
控制至少一个相组件以作为降压转换器运行；
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第一充电配置至系统电压输出；
闭合所述备选的充电开关，以将备选的充电源连接至所述系统电压输出端，在所述第一高侧开关和所述第一低侧开关之间，所述备选的充电开关被耦接至所述第一相组件；以及
控制操作为升压转换器的至少一个相组件和操作为降压转换器的至少一个相组件中的至少一个的占空比以提供第二充电配置至系统电压输出。
19.如权利要求18所述的集成电路，
其中闭合所述备选的充电开关将线圈和整流器耦接至所述系统电压输出端，以将来自所述线圈的电力经过所述整流器传送至所述备选的充电开关，以实施无线充电模式。
20.如权利要求19所述的集成电路，
其中所述备选的充电开关进一步被耦接至线性调节器。
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