CN111819778A - 功率转换装置和方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的各个实施例涉及一种功率转换装置和方法，该装置包括：转换器；电容器单元，包括用于存储输入到其上的输入电压的多个电容器；开关单元，连接到电容器单元并且包括用于选择性地将多个电容器中的至少一个电容器连接到转换器的多个开关；以及控制器，连接到电容器单元和开关单元，其中控制器在所述多个电容器中确定满足特定条件的至少一个电容器，将多个开关中的至少一个开关设置为接通，所述至少一个开关对应于所述至少一个电容器，以及将多个开关中的除所述至少一个开关之外的至少另一个开关设置为断开，使得所述至少一个电容器和转换器电连接并配置成允许将输入电压的存储在所述至少一个电容器中的至少一部分电压提供给转换器。因此，设置在多个电容器(或单元)串联连接到电源单元的电路上的功率转换装置可以利用开关单元建立选择性的连接，从而调整输入电压并向转换器提供调整后的输入电压，并且可以降低功率转换装置的开关损耗。各种其它实施例是可行的。

Description

功率转换装置和方法
技术领域
本公开的各种实施例涉及功率转换装置和方法。
背景技术
诸如便携式终端的电子设备使用功率转换装置来提供内部装置(例如，处理器、存储器等)的操作所需的操作功率。
功率转换装置可以将从电池提供的电压转换为适于电子设备的内部装置的电压。
功率转换装置包括用于降低输入功率的降压转换器，用于升高输入功率的升压转换器等。
发明内容
技术问题
降压转换器是一种功率转换装置，其必然需要具有电感器，因此功率转换装置可能变得昂贵和笨重。
此外，随着输入电压和输出电压之间的差变大，降压转换器需要具有大容量的电感器。
此外，由于降压变换器的输入电压和输出电压之间的差较大，降压变换器可能具有高功率损耗和低效率。
本公开的各种实施例可以提供一种功率转换装置和方法，其可以选择性地连接开关单元以调整输入电压，并将输入电压提供给电路中的转换器，在该电路中，多个电容器(或单元)串联连接到电源单元。
问题的解决方案
根据本公开的各种实施例的功率转换装置可以包括：转换器；电容器单元，包括多个电容器，所述多个电容器用于累积输入到其上的输入电压；开关单元，连接到电容器单元并且包括用于选择性地将多个电容器中的至少一个电容器连接到转换器的多个开关；以及控制器，连接到电容器单元和开关单元，其中控制器配置为在多个电容器中确定满足特定条件的至少一个电容器，将多个开关中的至少一个开关设置为接通，所述至少一个开关对应于所述至少一个电容器，以及将多个开关中除所述至少一个开关之外的其它开关的至少一部分设置为断开，使得所述至少一个电容器和转换器电连接，并且向转换器提供输入电压的在所述至少一个电容器中累积的至少一部分。
根据本公开的各种实施例的电子设备可以包括：转换器；电源单元；电容器单元，包括多个电容器，所述多个电容器用于累积通过电源单元输入的输入电压；开关单元，连接到电容器单元并且包括用于选择性地将多个电容器中的至少一个电容器连接到转换器的多个开关；以及控制器，连接到电容器单元和开关单元，其中控制器配置为在多个电容器中确定满足特定条件的至少一个电容器，将多个开关中的至少一个开关设置为接通，所述至少一个开关对应于所述至少一个电容器，以及将多个开关中除所述至少一个开关之外的其它开关的至少一部分设置为断开，使得所述至少一个电容器和转换器电连接，并且向转换器提供输入电压的在所述至少一个电容器中累积的至少一部分。
根据本公开的各种实施例的功率转换方法可以包括：通过控制器确定转换器所需的输入电压；通过控制器确定多个电容器的至少一部分，以提供转换器所需的电压；通过控制器在所确定的至少一部分电容器中选择满足特定电压的电容器；通过控制器相对于通过开关单元选择的电容器设置用于向转换器供电的电源路径；以及通过使用根据电源路径的设置而接通的开关向所述转换器供电。
本发明的有益效果
根据本发明的各种实施例，在将多个电容器(或单元)串联连接到电源单元的电路中，选择性地连接开关单元以调整输入电压并将输入电压提供给转换器，从而可以降低功率转换装置的开关损耗。
本发明的各种实施例可提供一种功率转换装置，其不需要电感器且因此廉价且体积小。
本公开的各个实施例可以提供一种功率转换装置和方法，其为转换器提供最合适的输入电压，以最小化输入电压和输出电压之间的差，从而使功率转换装置具有低功率损耗和高效率。
附图说明
图1是根据本公开的各种实施例的网络环境中的电子装置的框图；
图2示意性地示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的配置；
图3示意性地示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的示例的配置；
图4示出了在如图3所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况；
图5示出了在如图3所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况；
图6示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置；
图7示出了在如图6所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况；
图8示出了在如图6所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况；
图9示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置；
图10示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置；
图11示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置；
图12是示出根据本公开的各种实施例的功率转换方法的示例的流程图；以及
图13示出了传统功率转换装置和根据本公开的各种实施例的功率转换装置之间的开关损耗的比较。
具体实施方式
图1是示出根据各种实施例的网络环境100中的电子装置101的框图。
参照图1，网络环境100中的电子装置101可经由第一网络198(例如，短距离无线通信网络)与电子装置102进行通信，或者经由第二网络199(例如，长距离无线通信网络)与电子装置104或服务器108进行通信。根据实施例，电子装置101可经由服务器108与电子装置104进行通信。根据实施例，电子装置101可包括处理器120、存储器130、输入装置150、声音输出装置155、显示装置160、音频模块170、传感器模块176、接口177、触觉模块179、相机模块180、电力管理模块188、电池189、通信模块190、用户识别模块(SIM)196或天线模块197。在一些实施例中，可从电子装置101中省略所述部件中的至少一个(例如，显示装置160或相机模块180)，或者可将一个或更多个其它部件添加到电子装置101中。在一些实施例中，可将所述部件中的一些部件实现为单个集成电路。例如，可将传感器模块176(例如，指纹传感器、虹膜传感器、或照度传感器)实现为嵌入在显示装置160(例如，显示器)中。
处理器120可运行例如软件(例如，程序140)来控制电子装置101的与处理器120连接的至少一个其它部件(例如，硬件部件或软件部件)，并可执行各种数据处理或计算。根据一个实施例，作为所述数据处理或计算的至少部分，处理器120可将从另一部件(例如，传感器模块176或通信模块190)接收到的命令或数据加载到易失性存储器132中，对存储在易失性存储器132中的命令或数据进行处理，并将结果数据存储在非易失性存储器134中。根据实施例，处理器120可包括主处理器121(例如，中央处理器(CPU)或应用处理器(AP))以及与主处理器121在操作上独立的或者相结合的辅助处理器123(例如，图形处理单元(GPU)、图像信号处理器(ISP)、传感器中枢处理器或通信处理器(CP))。另外地或者可选择地，辅助处理器123可被适配为比主处理器121耗电更少，或者被适配为具体用于指定的功能。
可将辅助处理器123实现为与主处理器121分离，或者实现为主处理器121的部分。在主处理器121处于未激活(例如，睡眠)状态时，辅助处理器123可控制与电子装置101(而非主处理器121)的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些，或者在主处理器121处于激活状态(例如，运行应用)时，辅助处理器123可与主处理器121一起来控制与电子装置101的部件之中的至少一个部件(例如，显示装置160、传感器模块176或通信模块190)相关的功能或状态中的至少一些。根据实施例，可将辅助处理器123(例如，图像信号处理器或通信处理器)实现为在功能上与辅助处理器123相关的另一部件(例如，相机模块180或通信模块190)的部分。
存储器130可存储由电子装置101的至少一个部件(例如，处理器120或传感器模块176)使用的各种数据。所述各种数据可包括例如软件(例如，程序140)以及针对与其相关的命令的输入数据或输出数据。存储器130可包括易失性存储器132或非易失性存储器134。
可将程序140作为软件存储在存储器130中，并且程序140可包括例如操作系统(OS)142、中间件144或应用146。
输入装置150可从电子装置101的外部(例如，用户)接收将由电子装置101的其它部件(例如，处理器120)使用的命令或数据。输入装置150可包括例如麦克风、鼠标或键盘。
声音输出装置155可将声音信号输出到电子装置101的外部。声音输出装置155可包括例如扬声器或接收器。扬声器可用于诸如播放多媒体或播放唱片的通用目的，接收器可用于呼入呼叫。根据实施例，可将接收器实现为与扬声器分离，或实现为扬声器的部分。
显示装置160可向电子装置101的外部(例如，用户)视觉地提供信息。显示装置160可包括例如显示器、全息装置或投影仪以及用于控制显示器、全息装置和投影仪中的相应一个的控制电路。根据实施例，显示装置160可包括被适配为检测触摸的触摸电路或被适配为测量由触摸引起的力的强度的传感器电路(例如，压力传感器)。
音频模块170可将声音转换为电信号，反之亦可。根据实施例，音频模块170可经由输入装置150获得声音，或者经由声音输出装置155或与电子装置101直接(例如，有线地)连接或无线连接的外部电子装置(例如，电子装置102)的耳机输出声音。
传感器模块176可检测电子装置101的操作状态(例如，功率或温度)或电子装置101外部的环境状态(例如，用户的状态)，然后产生与检测到的状态相应的电信号或数据值。根据实施例，传感器模块176可包括例如手势传感器、陀螺仪传感器、大气压力传感器、磁性传感器、加速度传感器、握持传感器、接近传感器、颜色传感器、红外(IR)传感器、生物特征传感器、温度传感器、湿度传感器或照度传感器。
接口177可支持将用来使电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102)直接(例如，有线地)或无线连接的一个或更多个特定协议。根据实施例，接口177可包括例如高清晰度多媒体接口(HDMI)、通用串行总线(USB)接口、安全数字(SD)卡接口或音频接口。
连接端178可包括连接器，其中，电子装置101可经由所述连接器与外部电子装置(例如，电子装置102)物理连接。根据实施例，连接端178可包括例如HDMI连接器、USB连接器、SD卡连接器或音频连接器(例如，耳机连接器)。
触觉模块179可将电信号转换为可被用户经由他的触觉或动觉识别的机械刺激(例如，振动或运动)或电刺激。根据实施例，触觉模块179可包括例如电机、压电元件或电刺激器。
相机模块180可捕获静止图像或运动图像。根据实施例，相机模块180可包括一个或更多个透镜、图像传感器、图像信号处理器或闪光灯。
电力管理模块188可管理对电子装置101的供电。根据实施例，可将电力管理模块188实现为例如电力管理集成电路(PMIC)的至少部分。
电池189可对电子装置101的至少一个部件供电。根据实施例，电池189可包括例如不可再充电的原电池、可再充电的蓄电池、或燃料电池。
通信模块190可支持在电子装置101与外部电子装置(例如，电子装置102、电子装置104或服务器108)之间建立直接(例如，有线)通信信道或无线通信信道，并经由建立的通信信道执行通信。通信模块190可包括能够与处理器120(例如，应用处理器(AP))独立操作的一个或更多个通信处理器，并支持直接(例如，有线)通信或无线通信。根据实施例，通信模块190可包括无线通信模块192(例如，蜂窝通信模块、短距离无线通信模块或全球导航卫星系统(GNSS)通信模块)或有线通信模块194(例如，局域网(LAN)通信模块或电力线通信(PLC)模块)。这些通信模块中的相应一个可经由第一网络198(例如，短距离通信网络，诸如蓝牙、无线保真(Wi-Fi)直连或红外数据协会(IrDA))或第二网络199(例如，长距离通信网络，诸如蜂窝网络、互联网、或计算机网络(例如，LAN或广域网(WAN)))与外部电子装置进行通信。可将这些各种类型的通信模块实现为单个部件(例如，单个芯片)，或可将这些各种类型的通信模块实现为彼此分离的多个部件(例如，多个芯片)。无线通信模块192可使用存储在用户识别模块196中的用户信息(例如，国际移动用户识别码(IMSI))识别并验证通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中的电子装置101。
天线模块197可将信号或电力发送到电子装置101的外部(例如，外部电子装置)或者从电子装置101的外部(例如，外部电子装置)接收信号或电力。根据实施例，天线模块197可包括一个或更多个天线，并且因此，可由例如通信模块190(例如，无线通信模块192)选择适合于在通信网络(诸如第一网络198或第二网络199)中使用的通信方案的至少一个天线。随后可经由所选择的至少一个天线在通信模块190和外部电子装置之间发送或接收信号或电力。
上述部件中的至少一些可经由外设间通信方案(例如，总线、通用输入输出(GPIO)、串行外设接口(SPI)或移动工业处理器接口(MIPI))相互连接并在它们之间通信地传送信号(例如，命令或数据)。
根据实施例，可经由与第二网络199连接的服务器108在电子装置101和外部电子装置104之间发送或接收命令或数据。电子装置102和电子装置104中的每一个可以是与电子装置101相同类型的装置，或者是与电子装置101不同类型的装置。根据实施例，将在电子装置101运行的全部操作或一些操作可在外部电子装置102、外部电子装置104或服务器108中的一个或更多个运行。例如，如果电子装置101应该自动执行功能或服务或者应该响应于来自用户或另一装置的请求执行功能或服务，则电子装置101可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分，而不是运行所述功能或服务，或者电子装置101除了运行所述功能或服务以外，还可请求所述一个或更多个外部电子装置执行所述功能或服务中的至少部分。接收到所述请求的所述一个或更多个外部电子装置可执行所述功能或服务中的所请求的所述至少部分，或者执行与所述请求相关的另外功能或另外服务，并将执行的结果传送到电子装置101。电子装置101可在对所述结果进行进一步处理的情况下或者在不对所述结果进行进一步处理的情况下将所述结果提供作为对所述请求的至少部分答复。为此，可使用例如云计算技术、分布式计算技术或客户机-服务器计算技术。
根据各种实施例的电子装置可以是各种类型的电子装置之一。电子装置可包括例如便携式通信装置(例如，智能电话)、计算机装置、便携式多媒体装置、便携式医疗装置、相机、可穿戴装置或家用电器。根据本公开的实施例，电子装置不限于以上所述的那些电子装置。
应该理解的是，本公开的各种实施例以及其中使用的术语并不意图将在此阐述的技术特征限制于具体实施例，而是包括针对相应实施例的各种改变、等同形式或替换形式。
对于附图的描述，相似的参考标号可用来指代相似或相关的元件。将理解的是，与术语相应的单数形式的名词可包括一个或更多个事物，除非相关上下文另有明确指示。如这里所使用的，诸如“A或B”、“A和B中的至少一个”、“A或B中的至少一个”、“A、B或C”、“A、B和C中的至少一个”以及“A、B或C中的至少一个”的短语中的每一个短语可包括在与所述多个短语中的相应一个短语中一起列举出的项的所有可能组合。如这里所使用的，诸如“第1”和“第2”或者“第一”和“第二”的术语可用于将相应部件与另一部件进行简单区分，并且不在其它方面(例如，重要性或顺序)限制所述部件。将理解的是，在使用了术语“可操作地”或“通信地”的情况下或者在不使用术语“可操作地”或“通信地”的情况下，如果一元件(例如，第一元件)被称为“与另一元件(例如，第二元件)结合”、“结合到另一元件(例如，第二元件)”、“与另一元件(例如，第二元件)连接”或“连接到另一元件(例如，第二元件)”，则意味着所述一元件可与所述另一元件直接(例如，有线地)连接、与所述另一元件无线连接、或经由第三元件与所述另一元件连接。
如这里所使用的，术语“模块”可包括以硬件、软件或固件实现的单元，并可与其他术语(例如，“逻辑”、“逻辑块”、“部分”或“电路”)可互换地使用。模块可以是被适配为执行一个或更多个功能的单个集成部件或者是该单个集成部件的最小单元或部分。例如，根据实施例，可以以专用集成电路(ASIC)的形式来实现模块。
可将在此阐述的各种实施例实现为包括存储在存储介质(例如，内部存储器136或外部存储器138)中的可由机器(例如，电子装置101)读取的一个或更多个指令的软件(例如，程序140)。例如，在处理器的控制下，所述机器(例如，电子装置101)的处理器(例如，处理器120)可在使用或无需使用一个或更多个其它部件的情况下调用存储在存储介质中的所述一个或更多个指令中的至少一个指令并运行所述至少一个指令。这使得所述机器能够操作用于根据所调用的至少一个指令执行至少一个功能。所述一个或更多个指令可包括由编译器产生的代码或能够由解释器运行的代码。可以以非暂时性存储介质的形式来提供机器可读存储介质。其中，术语“非暂时性”仅意味着所述存储介质是有形装置，并且不包括信号(例如，电磁波)，但是该术语并不在数据被半永久性地存储在存储介质中与数据被临时存储在存储介质中之间进行区分。
根据实施例，可在计算机程序产品中包括和提供根据本公开的各种实施例的方法。计算机程序产品可作为产品在销售者和购买者之间进行交易。可以以机器可读存储介质(例如，紧凑盘只读存储器(CD-ROM))的形式来发布计算机程序产品，或者可经由应用商店(例如，Play StoreTM)在线发布(例如，下载或上传)计算机程序产品，或者可直接在两个用户装置(例如，智能电话)之间分发(例如，下载或上传)计算机程序产品。如果是在线发布的，则计算机程序产品中的至少部分可以是临时产生的，或者可将计算机程序产品中的至少部分至少临时存储在机器可读存储介质(诸如制造商的服务器、应用商店的服务器或转发服务器的存储器)中。
根据各种实施例，上述部件中的每个部件(例如，模块或程序)可包括单个实体或多个实体。根据各种实施例，可省略上述部件中的一个或更多个部件，或者可添加一个或更多个其它部件。可选择地或者另外地，可将多个部件(例如，模块或程序)集成为单个部件。在这种情况下，根据各种实施例，该集成部件可仍旧按照与所述多个部件中的相应一个部件在集成之前执行一个或更多个功能相同或相似的方式，执行所述多个部件中的每一个部件的所述一个或更多个功能。根据各种实施例，由模块、程序或另一部件所执行的操作可顺序地、并行地、重复地或以启发式方式来执行，或者所述操作中的一个或更多个操作可按照不同的顺序来运行或被省略，或者可添加一个或更多个其它操作。
图2示意性地示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的配置。
参照图2，根据本公开的各种实施例的功率转换装置200(例如，图1的电力管理模块188)可以包括电源单元210(例如，图1的电池189)、电容器单元220、控制器230(例如，图1的处理器120)、开关单元240、转换器250、负载260以及反馈控制器270。
电源单元210可以通过电源端子(+,-)向电容器单元220和转换器250提供直流(DC)电压。根据实施例，电源单元210可以包括电池(例如，图1的电池189)，其提供预定电平的直流电压。根据实施例，电源单元210可以是功率转换装置200的外部电源或内部电源。
电容器单元220可以累积例如从电源单元210提供的电压。根据实施例，电容器单元220可以包括多个电容器(例如，第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N)。多个电容器可以串联连接到电源单元210。多个电容器中的每一个可以向转换器250提供不同电平的电压。根据实施例，由于多个电容器(例如，第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N)的电压之和总是保持为输入电压，所以当从通过开关单元240的开关而选择的电容器向转换器250提供电压时，所选择的电容器的电压降低。未被选择的电容的电压增加，使得能量被储存。
控制器230可以连接到第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N中的每一个。控制器230可以确定开关单元240的开/关，以便向转换器250提供指定的输入电压。根据实施例，控制器230可以通过开关单元240控制转换器250的输入路径，使得第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N中的每一个的电压保持在预定范围内。
开关单元240可以根据控制器230的控制被接通或断开。开关单元240可以被接通/断开，以选择性地向转换器250提供在第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N中的每一个中累积的电压。根据实施例，开关单元240可以包括分别对应于第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N的第一开关240-1、第二开关240-2、……、以及第N开关240-N。
根据开关单元240的接通/断开，可以选择性地从第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N向转换器250提供电压。转换器250可以向负载260输出低于输入电压的降压电压。根据实施例，转换器250可以包括降压转换器或直流-直流(DC-DC)转换器。
反馈控制器270可以基于负载260的端子的电压向转换器250或开关单元240中的至少一个提供反馈信号。根据各种实施例，反馈控制器270和负载260不是必要的部件，并且可以被选择性地配置。
根据实施例，转换器250、负载260和反馈控制器270中的至少一个可以被配置为与开关单元240并联。根据实施例，可以将至少一个转换器250配置为与开关单元140并联。
图3示意性地示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的示例的配置。图4示出了在如图3所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况。图5示出了在如图3所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况。
参照图3，根据本公开的各种实施例的功率转换装置200可以包括电源单元210、两个电容器(例如，第一电容器C1和第二电容器C2)、两个开关(例如，第一开关SW1和第二开关SW2)以及转换器250。
第一电容器C1和第二电容器C2可以串联连接到电源单元210。
第一开关SW1可以包括分别连接到第一电容器C1的两端的第(1-1)开关SW11和第(1-2)开关SW12。第二开关SW2可以包括分别连接到第二电容器C2的两端的第(2-1)开关SW21和第(2-2)开关SW22。
转换器250可以连接到第一开关SW1和第二开关SW2中的每一个。
根据实施例，在图3的功率转换装置200中第一电容器C1的电压大于的第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况下，可以连接第一开关SW1。在这种情况下，如图4所示，通过电源单元210提供的电力可以通过第一电容器C1提供给转换器250。
根据实施例，在图3的功率转换装置200中第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况下，可以连接第二开关SW2。在这种情况下，如图5所示，通过电源单元210提供的电力可以通过第二电容器C2提供给转换器250。
图6示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置。
参照图6，根据本公开的各种实施例的功率转换装置200可以包括两个电容器(例如，第一电容器C1和第二电容器C2)、两个开关(例如，第一开关SW1和第二开关SW2)、第一二极管D1、第二二极管D2和转换器250。
第一电容器C1和第二电容器C2可以串联连接到电源单元210。
第一开关SW1可以连接到第一电容器C1。第二开关SW2可以连接到第二电容器C2。根据实施例，第一开关SW1和第二开关SW2中的每一个可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、场效应晶体管(FET)和晶体管(TR)中的至少一个。
第一二极管D1可以连接在第一开关SW1与第一电容器C1和第二电容器C2之间的接触点之间。根据实施例，第一二极管D1的阳极可以连接到第一电容器C1和第二电容器C2之间的接触点，并且第一二极管的阴极可以连接到第一开关SW1。
第二二极管D2可以连接在第二开关SW2与第一电容器C1和第二电容器C2之间的接触点之间。根据实施例，第二二极管D2的阴极可以连接到第一电容器C1和第二电容器C2之间的接触点，并且第二二极管的阳极可以连接到第二开关SW2。
转换器250可以包括第三开关SW3、电感器L0、第三电容器C0和第三二极管D3。转换器250可以被配置为降压转换器。转换器250可以连接到第一开关SW1和第二开关SW2。
第三开关SW3可以根据第一开关SW1和第二开关SW2的开/关来执行转换器250的开关操作，以便通过第一电容器C1或第二电容器C2提供电力。
电感器L0可以连接到第三开关SW3。第三电容器C0可以连接在电感器L0和第二开关SW2之间。第三电容器C0可以连接到电感器L0。根据实施例，电感器L0和第三电容器C0可以根据第三开关SW3的开关操作累积通过第一电容器C1或第二电容器C2提供的电荷。
第三二极管D3的阴极可以连接到第三开关SW3，并且第三二极管的阳极可以连接到第二开关SW2。第三二极管D3可以连接到第三开关SW3。根据实施例，第三二极管D3可以根据第三开关SW3的开关操作在电感器L0和第三电容器C0之间形成回路。
根据各种实施例，至少一个转换器250可以并联连接到第一开关SW1或第二开关SW2。
图7示出了在如图6所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况。图8示出了在如图6所配置的功率转换装置中第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况。
参照图7，在根据本公开的各种实施例的功率转换装置200中，在第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况下，第一开关SW1可以被接通并且第二开关SW2可以被断开。在这种情况下，当第三开关SW3接通时，在第一电容器C1中积累的电压可以被提供给转换器250。
根据实施例，当第一开关SW1和第三开关SW3接通时，可以在电感器L0、第三电容器C0、第二二极管D2和第一电容器C1之间形成回路。
参照图8，在根据本公开的各种实施例的功率转换装置200中，在第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况下，第一开关SW1可以被断开并且第二开关SW2可以被接通。在这种情况下，当第三开关SW3接通时，在第二电容器C2中积累的电压可以被提供给转换器250。
根据实施例，当第二开关SW2和第三开关SW3接通时，可以在第一二极管D1、电感器L0、第三电容器C0和第二电容器C2之间形成回路。
根据实施例，在图7和图8所示的功率转换装置200中，当第三开关SW3接通时，电流可以流过电感器L0，并且电荷可以累积在电感器L0和第三电容器C0中。在这种情况下，第三二极管D3的阴极侧电压变得大于其阳极侧电压，从而没有电流可以流过第三二极管D3。
图9示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置。
参照图8，在根据本公开的各种实施例的功率转换装置200中，根据由多个电容器(例如，第一电容器C1至第N电容器CN)中的一个电容器构成的功率路径配置，在除第一开关SW1和第N开关SWN之外的其它开关(例如，第二开关SW2-1至第(N-2)开关SWN-2)中，可能发生短路。因此，反向二极管D可以分别连接到除了第一开关SW1和第N开关SWN之外的其它开关(例如，第二开关SW2-1至第(N-2)开关SWN-2)。
图10示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置。
参照图10，根据本公开的各种实施例的功率转换装置200可以具有在图6所示的转换器250中不包括第三开关SW3的配置。
根据实施例，在图10所示的功率转换装置200中，在第一电容器C1的电压大于第二电容器C2的电压(VC1>VC2)的情况下，第一开关SW1可以被接通并且第二开关SW2可以被断开。在这种情况下，通过第一电容器C1提供的电压可以通过第一开关SW1施加到转换器250。
根据实施例，在图10所示的功率转换装置200中，在第一电容器C1的电压小于第二电容器C2的电压(VC1<VC2)的情况下，第一开关SW1可以被断开，而第二开关SW2可以被接通。在这种情况下，可以通过第二电容器C2和第二开关SW2将所提供的电压施加到转换器250。
图11示出了根据本公开的各种实施例的功率转换装置的另一示例的配置。
参照图11，根据本公开的各种实施例的功率转换装置200可以具有在图9所示的转换器250中不包括第三开关SW3的配置。
根据实施例，在图10所示的功率转换装置200中，根据由多个电容器(例如，第一电容器C1至第N电容器CN)中的一个电容器构成的功率路径配置，在除了第一开关SW1和第N开关SWN之外的其它开关(例如，第二开关SW2-1至第(N-2)开关SWN-2)中，可能发生短路。因此，反向二极管D可以分别连接到除了第一开关SW1和第N开关SWN之外的其它开关(例如，第二开关SW2-1连接到第(N-2)开关SWN-2)。根据实施例，反向二极管D可以不连接到其它开关(例如，第二开关SW2-1连接到第(N-2)开关SWN-2)的一部分。
图12是示出根据本公开的各种实施例的功率转换方法的示例的流程图。
图12的操作1210至1250可由例如图1的处理器120或图2的功率转换装置200的控制器230执行。图1至图10的部件可以用于操作1210到1250的描述。操作1210至1250可以由能够由功率转换装置200的控制器230执行的指令来实现。
在操作1210中，控制器230可以确定转换器250所需的输入电压。
在操作1220中，控制器230可以确定包括在功率转换装置200中的多个电容器(例如，第一电容器220-1、第二电容器220-2、……、以及第N电容器220-N)中的至少一部分，以便提供转换器250所需的电压。例如，电容器中的所示至少一部分可以是用于提供转换器250所需的电压的最小数量的电容器。
在操作1230中，控制器230可以在所确定的电容器的至少一部分中选择满足特定电压(例如，最高电压)的电容器，以便提供转换器250所需的电压。
在操作1240中，控制器230可以相对于通过开关单元240选择的电容器设置用于向转换器250供电的电源路径。
在操作1250中，控制器230可以通过使用根据电源路径的设置接通的开关(例如，第一开关240-1、第二开关240-2、……、以及第N开关240-N中的一个)向转换器250供电。
图13示出了传统功率转换装置和根据本公开的各种实施例的功率转换装置之间的开关损耗的比较。
根据实施例，图13示出了开关损耗降低水平的示意性分析，即，在将根据本公开的各种实施例的功率转换装置200应用到将锂离子电池的输入电压从大约3.7V降低到大约1V的应用以及通过应用了快速充电技术的充电器将输入电压从约5V～20V降低到约3.7V的应用的情况下，降低转换器250的电感器L0的电感的水平。
参照图13，当使用根据本公开的各种实施例的功率转换装置200和功率转换方法时，在从大约3.7V下降到大约1V的情况下，与传统方法相比，电感可以如P1中那样降低大约40％。此外，在从大约9V下降到大约3.7V和从大约20V下降到大约3.7V的情况下，电感可以如在P2和P3中那样降低大约70％。当使用根据本公开的各种实施例的功率转换装置200和功率转换方法时，转换器250的输入电压可以被降低到小于一半，并且因此开关损耗可以被降低到至少大约1/2或更低。
在上文中，尽管已经参考各种实施例描述了本公开，但是对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本公开的技术精神和范围的情况下，可以对其进行修改和改变。

Claims (15)

1.一种功率转换装置，包括：
转换器；
电容器单元，包括多个电容器，所述多个电容器用于累积输入到其的输入电压；
开关单元，连接到所述电容器单元并且包括多个开关，所述多个开关用于选择性地将所述多个电容器中的至少一个电容器连接到所述转换器；以及
控制器，连接到所述电容器单元和所述开关单元，
其中，所述控制器配置为：
在所述多个电容器中确定满足特定条件的至少一个电容器；
将所述多个开关中的至少一个开关设定为接通，所述至少一个开关对应于所述至少一个电容器，以及
将所述多个开关中除所述至少一个开关以外的其它开关中的至少一部分设定为断开，使得所述至少一个电容器和所述转换器电连接且所述输入电压的累积在所述至少一个电容器中的至少一部分被提供给所述转换器。
2.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述多个电容器串联连接。
3.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述多个电容器中的每个配置为将不同电平的电压提供到所述转换器。
4.根据权利要求1所述的功率转换装置，还包括：
负载，电连接至转换器；以及
反馈控制器，配置为基于所述负载的电压向所述转换器提供反馈信号。
5.根据权利要求4所述的功率转换装置，其中，所述转换器配置为将降压为低于所述输入电压的电压输出到所述负载，且所述功率转换装置还包括配置为与所述开关单元并联的至少一个转换器。
6.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述控制器配置为将所述多个电容器中具有最大累积电压的电容器确定为满足所述特定条件的所述至少一个电容器。
7.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述转换器还包括：
电感器和另一电容器，配置为累积从所述至少一个电容器提供的电荷；
另一开关，配置为执行针对从所述至少一个电容器提供的电压的开关操作；以及
二极管，配置为根据所述另一开关的开关操作在所述电感器和所述另一电容器之间形成回路。
8.根据权利要求1所述的功率转换装置，其中，所述开关单元还包括连接到所述多个开关的多个反向二极管。
9.一种电子装置，包括：
转换器；
电源单元；
电容器单元，包括多个电容器，所述多个电容器用于累积通过电源单元输入的输入电压；
开关单元，连接到所述电容器单元并且包括多个开关，所述多个开关用于选择性地将所述多个电容器中的至少一个电容器连接到所述转换器；以及
控制器，连接到所述电容器单元和所述开关单元，
其中，所述控制器配置为：
在所述多个电容器中确定满足特定条件的至少一个电容器；
将所述多个开关中的至少一个开关设定为接通，所述至少一个开关对应于所述至少一个电容器，以及
将所述多个开关中除所述至少一个开关以外的其它开关中的至少一部分设定为断开，使得所述至少一个电容器和所述转换器电连接且所述输入电压的累积在所述至少一个电容器中的至少一部分被提供给所述转换器。
10.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述多个电容器串联连接到所述电源单元。
11.根据权利要求9所述的电子装置，还包括：
负载，电连接至所述器；以及
反馈控制器，配置为基于所述负载的电压向所述转换器提供反馈信号。
12.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述控制器配置为将所述多个电容器中具有最大累积电压的电容器确定为满足所述特定条件的所述至少一个电容器。
13.根据权利要求9所述的电子装置，其中，所述转换器包括电感器和另一电容器，所述另一电容器配置为累积从所述至少一个电容器供应的电荷。
14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述转换器还包括：
另一开关，配置为执行针对从所述至少一个电容器供应的电压开关操作；以及
二极管，配置为根据所述另一开关的开关操作在所述电感器和所述另一电容器之间形成回路。
15.一种功率转换方法，包括：
通过控制器确定转换器所需的输入电压；
通过所述控制器确定多个电容器的至少一部分，以提供所述转换器所需的电压；
通过所述控制器在所确定的至少一部分电容器中选择满足特定电压的电容器；
通过所述控制器相对于通过开关单元选择的电容器设置用于向所述转换器供电的电源路径；以及
通过使用根据电源路径的设置而接通的开关向所述转换器供电。
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