CN113824197B - 一种电压转换电路与充电器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电压转换电路与充电器，涉及电子电路技术领域，电压转换电路包括：第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块与控制模块。第一储能模块包括第一电容、第一开关、第二开关与第三开关，第一开关、第二开关与第三开关依次串联，第一开关与第二开关组成的电路与第一电容并联。第二储能模块包括第二电容、第四开关、第五开关与第六开关，第四开关、第五开关与第六开关依次串联，第四开关与第五开关组成的电路与第二电容并联。第三储能模块包括第三电容、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关。控制模块用于控制开关的导通与关断，以使输入端与输出端的电压比值为2N：1。通过上述方式，能够提供一种成本较低的电压转换电路。

Description

一种电压转换电路与充电器

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电压转换电路与充电器。

背景技术

随着手机快速充电的普及，电荷泵电压变换电路凭借其高功率转换效率逐渐得到越来越广泛的应用。单节电池的快充功率也从最初的25W提升到今天的65W。对应的USB适配器的速出电压也从最初的10V提升到20V。最基本的2:1电荷泵已经不能满足20V USB适配器输入电压给单节电池快充的需求。4:1电荷泵并兼容2：1功能取而代之，用以20V到5V的4：1电压转换。

在相关技术中，常见的4:1电荷泵电路如图1所示。然而，该电路的电路结构较为复杂，所需的电路元件的数量较多，从而导致成本较高。

发明内容

本申请旨在提供一种电压转换电路与充电器，能够提供一种成本较低的电压转换电路。

为实现上述目的，第一方面，本申请提供一种电压转换电路，包括：

输入端、输出端、第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块与控制模块；

所述第一储能模块包括第一电容、第一开关、第二开关与第三开关，所述第一开关、所述第二开关与所述第三开关依次串联组成第一支路，所述第一支路的第一端接地，且所述第一开关与所述第二开关组成的电路与所述第一电容并联连接，所述第一开关与所述第二开关之间的连接点与所述输出端连接，其中，所述第三开关的一端为所述第一支路的第一端，所述第一开关的一端为所述第一支路的第二端；

所述第二储能模块包括第二电容、第四开关、第五开关与第六开关，所述第四开关、所述第五开关与所述第六开关依次串联组成第二支路，所述第二支路的第一端接地，且所述第四开关与所述第五开关组成的电路与所述第二电容并联连接，所述第四开关与所述第五开关之间的连接点与所述输出端连接，其中，所述第六开关的一端为所述第二支路的第一端，所述第四开关的一端为所述第二支路的第二端；

所述第三储能模块包括第三电容、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关，所述第七开关、所述第三电容与所述第八开关依次串联组成第三支路，所述第三支路的第一端接地，所述第三支路的第二端与所述输入端连接，且所述第七开关与所述第三电容之间的连接点通过所述第九开关与所述第一支路的第二端连接，所述第八开关与所述第三电容之间的连接点通过所述第十开关与所述第二支路的第二端连接，其中，所述第七开关的一端为所述第三支路的第一端，所述第八开关的一端为所述第三支路的第二端；

所述控制模块分别与所述第一储能模块、所述第二储能模块以及所述第三储能模块中的各开关连接，所述控制模块用于控制所述各开关的导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关与所述第九开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关与所述第十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关与所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关，所述第八开关和所述第九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关与所述第十开关关断，以及控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关和所述第九开关关断，以及控制所述第一开关和所述第三开关中至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关和所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

在一种可选的方式中，所述第三储能模块还包括第十一开关，所述第十一开关的第一端与所述控制模块连接，所述第七开关和第三电容之间的连接点与所述第十一开关的第二端连接，所述第十一开关的第三端与所述输入端连接；

所述控制模块还用于：

控制所述第八开关与所述第十一开关导通，并控制所述第七开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第九开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第九开关与所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2：1。

在一种可选的方式中，所述第一储能模块还包括第十二开关与第四电容，所述第二储能模块还包括第十三开关与第五电容；

所述第十二开关与所述第四电容串联组成第四支路，所述第四支路的第一端与所述第一支路的第二端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第四支路的第二端连接，所述第十二开关与所述第四电容之间的连接点与所述第九开关的第二端连接，其中，所述第十二开关的一端为所述第四支路的第一端，所述第四电容的一端为所述第四支路的第二端；

所述第十三开关与所述第五电容串联组成第五支路，所述第五支路的第一端与所述第二支路的第二端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第五支路的第二端连接，所述第十三开关与所述第五电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第十三开关的一端为所述第五支路的第一端，所述第五电容的一端为所述第五支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第十二开关及所述第十三开关连接。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十三开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十二开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十二开关与所述第十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

在一种可选的方式中，所述第一储能模块还包括第十四开关与第六电容，所述第二储能模块还包括第十五开关与第七电容；

所述第十四开关与所述第六电容串联组成第六支路，所述第十二开关与所述第四电容之间的连接点与所述第六支路的第一端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第六支路的第二端连接，所述第十四开关与所述第六电容之间的连接点与所述第九开关的第二端连接，其中，所述第十四开关的一端为所述第六支路的第一端，所述第六电容的一端为所述第六支路的第二端；

所述第十五开关与所述第七电容串联组成第七支路，所述第十三开关与所述第五电容之间的连接点与所述第七支路的第一端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第七支路的第二端连接，所述第十五开关与所述第七电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第十五开关的一端为所述第七支路的第一端，所述第七电容的一端为所述第七支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第十四开关及所述第十五开关连接。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十三开关和所述第十四开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十二开关与所述第十五开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十二开关、所述第十三开关、所述第十四开关与所述第十五开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

在一种可选的方式中，所述第三储能模块还包括第八电容、第十六开关、第十七开关、第十八开关与第十九开关；

所述第十六开关、第八电容与第十七开关依次串联组成第八支路，所述第八支路的第一端接地，所述第八支路的第二端与所述输入端连接，且所述第十六开关与所述第八电容之间的连接点通过所述第十八开关与所述第二支路的第二端连接，所述第十七开关与所述第八电容之间的连接点通过所述第十九开关与所述第一支路的第二端连接，其中，所述第十六开关的一端为所述第八支路的第一端，所述第十七开关的一端为所述第八支路的第二端；

其中，所述控制模块与所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关及所述第十九开关连接。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关关断，以及控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关关断，同时控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第十九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第十九开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2：1。

在一种可选的方式中，所述第一储能模块还包括第二十开关与第九电容，所述第二储能模块还包括第二十一开关与第十电容；

所述第二十开关与所述第九电容串联组成第九支路，所述第九支路的第一端与所述第一支路的第二端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第九支路的第二端连接，所述第二十开关与所述第九电容之间的连接点与所述第九开关的第三端连接，其中，所述第二十开关的一端为所述第九支路的第一端，所述第九电容的一端为所述第九支路的第二端；

所述第二十一开关与所述第十电容串联组成第十支路，所述第十支路的第一端与所述第二支路的第二端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第十支路的第二端连接，所述第二十一开关与所述第十电容之间的连接点与所述第十八开关的第三端连接，其中，所述第二十一开关的一端为所述第十支路的第一端，所述第十电容的一端为所述第十支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第二十开关及所述第二十一开关连接。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关关断，以及控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关关断，同时控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第十开关与所述第二十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为3：1。

在一种可选的方式中，所述第一储能模块还包括第二十二开关与第十一电容，所述第二储能模块还包括第二十三开关与第十二电容；

所述第二十二开关与所述第十一电容串联组成第十一支路，所述第二十开关与所述第九电容之间的连接点与所述第十一支路的第一端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第十一支路的第二端连接，所述第二十二开关与所述第十一电容之间的连接点与所述第九开关的第三端连接，其中，所述第二十二开关的一端为所述第十一支；的第一端，所述第十一电容的一端为所述第十一支路的第二端；

所述第二十三开关与所述第十二电容串联组成第十二支路，所述第二十一开关与所述第十电容之间的连接点与所述第十二支路的第一端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第十二支路的第二端连接，所述第二十三开关与所述第十二电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第二十三开关的一端为所述第十二支路的第一端，所述第十二电容的一端为所述第十二支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第二十二开关及所述第二十三开关连接。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关关断，以及控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关关断，同时控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

在一种可选的方式中，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第十开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括DC/DC变换模块；

所述DC/DC变换模块与所述输出端连接，所述DC/DC变换模块用于对所述输出端的电压进行稳压与调压。

第二方面，本申请提供一种充电器，该充电器包括如上所述的电压转换电路。

本申请的有益效果是：本申请提供的电压转换电路，包括：输入端、输出端、第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块与控制模块。第一储能模块包括第一电容、第一开关、第二开关与第三开关，第一开关、第二开关与第三开关依次串联组成第一支路，第一支路的第一端接地，且第一开关与第二开关组成的电路与第一电容并联连接，第一开关与第二开关之间的连接点与输出端连接，其中，第三开关的一端为第一支路的第一端，第一开关的一端为第一支路的第二端。第二储能模块包括第二电容、第四开关、第五开关与第六开关，第四开关、第五开关与第六开关依次串联组成第二支路，第二支路的第一端接地，且第四开关与第五开关组成的电路与第二电容并联连接，第四开关与第五开关之间的连接点与输出端连接，其中，第六开关的一端为第二支路的第一端，第四开关的一端为第二支路的第二端。第三储能模块包括第三电容、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关，第七开关、第三电容与第八开关依次串联组成第三支路，第三支路的第一端接地，第三支路的第二端与输入端连接，且第七开关与第三电容之间的连接点通过第九开关与第一支路的第二端连接，第八开关与第三电容之间的连接点通过第十开关与第二支路的第二端连接，其中，第七开关的一端为第三支路的第一端，第八开关的一端为第三支路的第二端。控制模块分别与第一储能模块、第二储能模块以及第三储能模块中的各开关连接，控制模块用于控制各开关的导通与关断，以使输入端的电压与输出端的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。因此，相对于相关技术而言，通过采用更少的开关管与电容，即可实现输入端的电压与输出端的电压的比值为4：1，从而使该电压转换电路的成本较低。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为相关技术中的电荷泵电路的电路结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图3为本申请实施例提供的图2中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为4:1时各开关的控制信号的示意图；

图4为本申请另一实施例提供的图2中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为4:1时各开关的控制信号的示意图；

图5为本申请实施例提供的采用图3中的控制信号控制图2中的电压转换电路时，图2中的电压转换电路的等效电路图；

图6为本申请实施例提供的采用图4中的控制信号控制图2中的电压转换电路时，图2中的电压转换电路的等效电路图；

图7为本申请另一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图8为本申请实施例提供的图7中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为2:1时各开关的控制信号；

图9为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图10为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图11为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图12为本申请实施例提供的图11中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为4:1时各开关的控制信号的示意图；

图13为本申请另一实施例提供的图11中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为4:1时各开关的控制信号；

图14为本申请实施例提供的采用图12中的控制信号控制图11中的电压转换电路时，图11中的电压转换电路的等效电路图；

图15为本申请实施例提供的采用图12中的控制信号控制图11中的电压转换电路时，图11中的电压转换电路中的不同通路上的电压的波形图；

图16为本申请实施例提供的采用图13中的控制信号控制图11中的电压转换电路时，图11中的电压转换电路的等效电路图；

图17为本申请实施例提供的采用图13中的控制信号控制图11中的电压转换电路时，图11中的电压转换电路中的不同通路上的电压的波形图；

图18为本申请实施例提供的图11中的电压转换电路的输入端的电压与输出端的电压为2:1时各开关的控制信号；

图19为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图20为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图21为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图22为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；

图23为本申请实施例提供的流经第三电容的电流的波形图；

图24为本申请另一实施例提供的流经第三电容的电流的波形图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为相关技术中的4:1的电荷泵电路的电路结构示意图。如图1所示，在该电荷泵电路工作时，所有开关管在特定工作频率以接近50%的占空比交替开关。

具体地，在一个工作周期的开始时刻，开关管Q111、开关管Q113、开关管Q115、和Q117导通，开关管Q112、开关管Q114、开关管Q116和开关管Q118关断。电压输入端VIN1通过开关管Q111和开关管Q115为飞跨电容C121和输出电容C102串联充电，并为电压输出端VOUT1供电。飞跨电容C120通过开关管Q113、开关管Q115和开关管Q117为飞跨电容C119和输出电容C102串联充电，并为电压输出端VOUT1供电。同时，开关管Q132、开关管Q134、开关管Q136和开关管Q138导通，开关管Q131、开关管Q133开关管Q135和开关管Q137截止。飞跨电容C141通过开关管Q132、开关管Q136和开关管Q138为飞跨电容C140和输出电容C102串联充电，并为电压输出端VOUT1供电。飞跨电容C139通过开关管Q134和开关管Q136为输出电容C102充电，并为电压输出端VOUT1供电。

继而，在一个工作周期的中间时刻，开关管Q112、开关管Q114、开关管Q116和开关管Q118导通而开关管Q111、开关管Q113、开关管Q115和开关管Q117截止。飞跨电容C121通过开关管Q112、开关管Q116和开关管Q118对飞跨电容C120和输出电容C102串联充电并为电压输出端VOUT1供电。同时飞跨电容C119通过开关管Q114和开关管Q116对输出电容C102充电并为电压输出端VOUT1供电。同时，开关管Q131、开关管Q133、开关管Q135和开关管Q137导通而开关管Q132、开关管Q134、开关管Q136和开关管Q138截止。电压输入端VIN1通过开关管Q131和开关管Q135对飞跨电容C141和输出电容C102串联充电，并为电压输出端VOUT1供电。飞跨电容C140通过开关管Q133和开关管Q135对飞跨电容C139和输出电容C102经开关管Q137串联充电，并为电压输出端VOUT1供电。当开关频率足够快时，飞跨电容C119、飞跨电容C120、飞跨电容C121、飞跨电容C139、飞跨电容C140、飞跨电容C141和输出电容C102上的电压均在一个恒定值的附近波动。其中飞跨电容C119、飞跨电容C139和输出电容C102的恒定值为电压输入端VIN1的电压的四分之一，飞跨电容C120和飞跨电容C140的恒定值为电压输入端VIN1的电压的一半。而飞跨电容C121和飞跨电容C141的恒定值电压输入端VIN1的电压的四分之三。从而，实现对电压输入端VIN1的电压的四等分输出。

然而，图1中的4:1的电荷泵电路总共有16个开关管和6个飞跨电容，导致电荷泵电路的成本较高，且也导致电荷泵电路所占用的面积较大。

基于此，本申请提供一种电压转换电路，该电压转换电路在至少能够实现输入端的电压与输出端的电压为4：1的基础上，减少开关管与飞跨电容的数量，以降低电路的成本，并减小电路所占用的面积。

如图2所示，该电压转换电路包括输入端VIN、输出端VOUT、第一储能模块10、第二储能模块20、第三储能模块30与控制模块（图未示）。其中，第一储能模块10包括第一电容C1、第一开关Q1、第二开关Q2与第三开关Q3，第二储能模块20包括第二电容C2、第四开关Q4、第五开关Q5与第六开关Q6，第三储能模块30包括第三电容C3、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10。

具体地，第一开关Q1、第二开关Q2与第三开关Q3依次串联组成第一支路，第一支路的第一端接地GND，且第一开关Q1与第二开关Q2组成的电路与第一电容C1并联连接，第一开关Q1与第二开关Q2之间的连接点与输出端VOUT连接。第四开关Q4、第五开关Q5与第六开关Q6依次串联组成第二支路，第二支路的第一端接地GND，且第四开关Q4与第五开关Q5组成的电路与第二电容C2C并联连接，第四开关Q4与第五开关Q5之间的连接点与输出端VOUT连接。第七开关Q7、第三电容C3与第八开关Q8依次串联组成第三支路，第三支路的第一端接地GND，第三支路的第二端与输入端VIN连接，且第七开关Q7与第三电容C3之间的连接点通过第九开关Q9与第一支路的第二端连接，第八开关Q8与第三电容C3之间的连接点通过第十开关Q10与第二支路的第二端连接。其中，第三开关Q3的一端为第一支路的第一端，第一开关Q1的一端为第一支路的第二端，第六开关Q6的一端为第二支路的第一端，第四开关Q4的一端为所述第二支路的第二端，第七开关Q7的一端为第三支路的第一端，第八开关Q8的一端为所述第三支路的第二端。

控制模块与第一储能模块10、第二储能模块20以及第三储能模块30中的各开关（包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10）连接。控制模块用于控制各开关的导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。

在此实施例中，仅需10个开关管（包括第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10）与三个飞跨电容（包括第一电容C1、第二电容C2与第三电容C3）即可实现使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。相对于相关技术中，即图1所示的电荷泵电路，能够减少开关管和飞跨电容的数量，从而降低了成本，并减小了该电路的所占用的面积。

需要说明的是，在本申请的实施例中，以各开关均为MOS管为例。而在其他的实施例中，各开关还可以是任何可控开关，诸如绝缘栅双极晶体管（IGBT）器件，集成门极换流晶闸管（IGCT）设备，可关断晶闸管（GTO）装置，硅控整流器（SCR）设备，结型栅场效应晶体管(JFET)器件、MOS控制晶闸管(MCT)器件、氮化镓(GaN)基功率器件、碳化硅(SiC)基功率器件等。本申请实施例对比不做限制。

同时，以第一开关Q1为例，当第一开关Q1选用MOS管时，MOS管的栅极为第一开关Q1的第一端，MOS管的源极为第一开关Q1的第二端，MOS管的漏极为第一开关Q1的第三端。其他开关与第一开关Q1的应用情况相同，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

在一实施例中，电压转换电路还可包括第一滤波电容CT1与第二滤波电容CT2。其中，第一滤波电容CT1的第一端与输出端VOUT连接，第一滤波电容CT1的第二端接地GND。第二滤波电容CT2的第一端与输入端VIN连接，第二滤波电容CT2的第二端接地GND。

在一实施例中，请一并结合图3，其中，曲线L31为第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8与第九开关Q9的控制信号的示意图；曲线L32为第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10的控制信号的示意图；时长T3表示一个工作周期；时长T31表示一个工作周期中的前半个周期；时长T32表示一个工作周期中的后半个周期。应理解，本申请任一实施例中的控制信号均由控制模块输出。

应理解，在本申请的实施例中，附图中的曲线的高电平表示控制对应的开关导通，低电平表示控制对应的开关关断。例如，曲线L31在时长T31内为高电平信号，此时，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8与第九开关Q9导通。

在此实施例中，控制模块进一步用于：由曲线L31可知，在一个工作周期的开始时刻（即时长T31开始的时刻），控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8与第九开关Q9导通，并控制其他开关关断。即在该工作周期的前半个周期中，保持第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8与第九开关Q9导通,并保持其他开关关断。

在一个工作周期的中间时刻（即时长T32开始的时刻），控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10导通，并控制其他开关关断。即在该工作周期的后半个周期中，保持第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10导通,并保持其他开关关断。

具体地，在一个工作周期的前半周期，第三电容C3、第一电容C1与第一滤波电容CT1串联。第三电容C3、第一电容C1与第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。与此同时，第二电容C2通过第四开关Q4和第六开关Q6对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第二电容C2与第一滤波电容CT1并联，所以第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压。

在一个工作周期的后半周期，第二电容C2和第一滤波电容CT1串联后与第三电容C3并联。则第三电容C3上的平均电压等于第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压之和，也就是输出端VOUT上的电压的两倍。与此同时，第一电容C1通过第一开关Q1与第三开关Q3对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第一电容C1与第一滤波电容CT1并联，所以第一电容C1上的平均电压等于输出端VOUT上的电压。且如前所述，第一电容C1、第三电容C3与第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压，可得第三电容C3上的平均电压等于输入端VIN上的电压的一半。

通过上述方式，当各开关的开关频率足够快时，第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第一滤波电容CT1两端的电压均会在一个平均值的附近波动。其中，第三电容C3上的平均电压等于输入端VIN上的电压的一半。第一电容C1、第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压等于输出端VOUT上的电压，从而，输出端VOUT上的电压为第一滤波电容CT1上的平均电压，也为第三电容C3上的平均电压的一半，即为输入端VIN上的电压的四分之一。亦即，实现了输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

可见，在此实施例中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

需要说明的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断，比如49.5%。

在另一实施例中，请结合图2与图4，其中，在图4中，曲线L41为第四开关Q4与第六开关Q6的控制信号的示意图；曲线L42为第一开关Q1与第三开关Q3中至少一个开关的控制信号的示意图；曲线L43为第二开关Q2、第八开关Q8和第九开关Q9的控制信号的示意图；曲线L44为第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10的控制信号的示意图；时长T4表示一个工作周期；时长T41表示一个工作周期中的前半个周期；时长T42表示一个工作周期中的后半个周期；时刻t41表示时长T41内的任一时刻，且时刻t41既不为时长T41开始的时刻，也不为时长T41结束的时刻；时刻t42表示时长T42内的任一时刻，且时刻t42既不为时长T42开始的时刻，也不为时长T42结束的时刻。

在此实施例中，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻（即时长T42开始的时刻），控制第二开关Q2，第八开关Q8和第九开关Q9导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10关断，以及控制第四开关Q4、第六开关Q6关断。其中，在此实施例中，以控制第四开关Q4、第六开关Q6同时关断为例。而在其他实施例中，也可仅控制第四开关Q4、第六开关Q6中的至少一个关断。例如，仅控制第四开关Q4关断。

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻（即时刻t41），控制第四开关Q4、第六开关Q6同时导通；

在一个工作周期的中间时刻（即时长T42开始的时刻），控制第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8和第九开关Q9关断，以及控制第一开关Q1和所述第三开关Q3关断。其中，在此实施例中，以控制第一开关Q1和第三开关Q3同时关断为例。而在其他实施例中，也可仅控制第一开关Q1和第三开关Q3中至少一个关断。

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻（即时刻t42），控制第一开关Q1与第三开关Q3同时导通。

其中，第二开关Q2、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8与第九开关Q9和第十开关Q10均以50%的占空比交替导通与关断，第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个以及第四开关Q4、第六开关Q6中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第二开关Q2、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8与第九开关Q9和第十开关Q10均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在此实施例中，通过减少第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个的导通时长，以及减少及第四开关Q4、第六开关Q6中的至少一个的导通时长，能够减少不同的电流通路上的电容之间的电荷转移，有利于降低损耗，以提高该电压转换电路工作的效率。

为了更好的理解本申请，以下将以图2所示的电路结构为例，对采用图4所示的控制信号能够使电压转换电路的效率高于采用图3所示的控制信号的原理进行说明。

请参照图5，图5为图2所示的电路结构在一个工作周期内采用图3所示的控制信号控制各开关后的简化图（即等效电路图）。其中，当图2所示的电路结构处于一个工作周期的前半周期时，其等效电路图可如图5中的a1部分；当图2所示的电路结构处于一个工作周期的后半周期时，其等效电路可如图5中的a2部分。

如图5中的a1部分所示，在一个工作周期中的前半个周期，输入端VIN与第一电容C1以及第三电容C3串联的子电路与第二电容C2并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。

如图5中的a2部分所示，在一个工作周期中的后半个周期，第二电容C2与第三电容C3串联的电容组与第一电容C1并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。

一方面，当第一滤波电容CT1的电容量有限时，输出端VOUT上的电压会随各飞跨电容（包括第一电容C1、第二电容C2与第三电容C3）的串并联关系的变化而波动。另一方面，在本申请中存在着充电与放电的路径，并且充电与放电的路径并不对称，这就导致了当输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3后与第二电容C2并联，以为第一滤波电容CT1充电以及为负载供电时，由于给负载供电的两条电流通路上的电压不等，会导致两条电流通路之间存在电荷转移，从而带来了额外的损耗，降低了效率。

可采用图4所示的控制信号对电压转换电路中的各开关进行控制，并通过控制第一电容C1与第二电容C2的接入电路的时长来实现对电容间的这部分电荷转移损耗的控制，以减小飞跨电容间电荷转移的损耗。

请参照图6，图6为图2所示的电路结构在一个工作周期内采用图4所示的控制信号控制各开关后的简化图。其中，当图2所示的电路结构处于一个工作周期的前半周期时，其等效电路图可包括图6中的b1部分与b2部分；当图2所示的电路结构处于一个工作周期的后半周期时，其等效电路可如图6中的b3部分与b4部分。

具体地，假设在一个工作周期中间时刻前，电压转换电路已处于图6中的b2部分所示的状态。继而，一个工作周期中间时刻，需要从一个工作周期中的半个周期切换至另半个周期，电压转换电路首先进入图6中的b3部分所示的状态。此时，第三电容C3通过第二电容C2给输出端VOUT供电，输出端VOUT的电压逐渐减小，第二电容C2的电压基本保持不变，并且，由于第二电容C2未接入回路，则不存在飞跨电容间的电荷转移，能够减小该电压转换电路的损耗，以提高效率。进而，当第三电容C3通过第二电容C2给输出端VOUT供电的通路的电压与第二电容C2的电压相等时，则控制第二电容C2接入回路，此时对应电压转换电路处于图6中的b4部分所示的状态。同样地，当电压转换电路需要继续切换至图6中的b2部分所示的状态时，则需先进入图6中的b1部分所示的状态，以达到减小损耗的目的，其工作原理与从图6中的b2部分所示的状态切换至图6中的b3部分所示的状态类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

可以理解的是，在此实施例中，若要控制第一电容C1不接入回路，则控制第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个关断即可；若要控制第二电容C2不接入回路，则控制第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个关断即可。而若要控制第一电容C1接入回路，则应控制第一开关Q1与第三开关Q3均导通；若要控制第二电容C2接入回路，则应控制第四开关Q4与第六开关Q6均导通。

综上可得，采用图4所示的控制信号，能够减小飞跨电容间的电荷转移而带来的损耗，则相对于采用图3所示的控制信号的方案，效率更高。

在一实施例中，如图7所示，第三储能模块30还包括第十一开关Q11，第十一开关Q11的第一端与控制模块连接，第七开关Q7和第三电容C3之间的连接点P1与第十一开关Q11的第二端连接，第十一开关Q11的第三端与输入端VIN连接。其中，在此实施例中，在MOS管的实现中，第九开关Q9被配置为由同一控制信号控制的一组对顶的MOS管开关，以实现双向的隔离。

请一并结合图7与图8，其中，在图8中，曲线L51为第八开关Q8和第十一开关Q11的控制信号的示意图；曲线L52为第七开关Q7的控制信号的示意图；曲线L53为第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10的控制信号的示意图；曲线L54为第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第九开关Q9的控制信号的示意图；时长T5表示一个工作周期；时长T51表示一个工作周期中的前半个周期；时长T52表示一个工作周期中的后半个周期。

在此实施例中，控制模块进一步用于：控制第八开关Q8与第十一开关Q11导通，并控制第七开关Q7关断。

在一个工作周期的开始时刻（即时长T51开始的时刻），控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第九开关Q9关断。

在一个工作周期的中间时刻（即时长T52开始的时刻），控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第九开关Q9导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10关断。

具体地，第三电容C3被第八开关Q8与第十一开关Q11短路，第三电容C3两端的电压等于零。

在一个工作周期的前半周期，输入端VIN通过第八开关Q8、第五开关Q5与第十开关Q10为第二电容C2和第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。此时的第二电容C2和第一滤波电容CT1串联。第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。与此同时，第一电容C1通过第一开关Q1与第三开关Q3对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第一电容C1与第一滤波电容CT1并联，所以第一电容C1上的平均电压等于输出端VOUT上的电压。

在一个工作周期的后半周期，输入端VIN通过第十一开关Q11、第二开关Q2与第九开关Q9为第一电容C1和第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。此时，第一电容C1和第一滤波电容CT1串联。第一电容C1和第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。如前所述，第一电容C1的平均电压等于输出端VOUT上的电压。因此，第一电容C1和第一滤波电容CT1上的平均电压等于输入端VIN上的电压的一半。与此同时，第二电容C2通过第四开关Q4与第六开关Q6对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第二电容C2与第一滤波电容CT1并联，所以第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压，也等于输入端VIN上的电压的一半。

这样，当各开关的开关频率足够快时，第一电容C1、第二电容C2和第一滤波电容CT1上的电压均在一个恒定值的附近波动，以实现对输入端VIN的电压的二等分输出。

可见，在此实施例中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第九开关Q9与第十开关Q10均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第九开关Q9与第十开关Q10均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，如图9所示，第一储能模块10还包括第十二开关Q12与第四电容C4，第二储能模块20还包括第十三开关Q13与第五电容C5。

其中，第十二开关Q12与第四电容C4串联组成第四支路，第四支路的第一端与第一支路的第二端(即第一开关Q1与第一电容C1之间的连接点)连接，第五开关Q5与第六开关Q6之间的连接点P2与第四支路的第二端连接，第十二开关Q12与第四电容C4之间的连接点与第九开关Q9的第二端连接。其中，第十二开关Q12的一端（此时为第十二开关Q12的第二端）为第四支路的第一端，第四电容C4的一端（此时为第四电容C4的非串联连接端）为第四支路的第二端。

第十三开关Q13与第五电容C5串联组成第五支路，第五支路的第一端与第二支路的第二端(即第四开关Q4与第二电容C2之间的连接点)连接，第二开关Q2与第三开关Q3之间的连接点P3与第五支路的第二端连接，第十三开关Q13与第五电容C5之间的连接点与第十开关Q10的第二端连接。其中，第十三开关Q13的一端（此实施例为第十三开关Q13的第二端）为第五支路的第一端，第五电容C5的一端（此实施例为第五电容C5的非串联连接端）为第五支路的第二端。

其中，控制模块分别与第十二开关Q12的第一端及第十三开关Q13的第一端连接。

在一实施例中，请继续参阅图9，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第八开关Q8、第九开关Q9、第十三开关Q13导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第七开关Q7、第十开关Q10、第十二开关Q12导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十二开关Q12与第十三开关Q13均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为6：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十二开关Q12与第十三开关Q13均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，如图10所示，第一储能模块10还包括第十四开关Q14与第六电容C6，第二储能模块20还包括第十五开关Q15与第七电容C7。

其中，第十四开关Q14与第六电容C6串联组成第六支路，第十二开关Q12与第四电容C4之间的连接点与第六支路的第一端连接，第二开关Q2与第三开关Q3之间的连接点P3与第六支路的第二端连接，第十四开关Q14与第六电容C6之间的连接点与第九开关Q9的第二端连接。其中，第十四开关Q14的一端（此实施例为第十四开关Q14的第二端）为第六支路的第一端，第六电容C6的一端（此实施例为第六电容C6的非串联连接端）为第六支路的第二端。

第十五开关Q15与第七电容C7串联组成第七支路，第十三开关Q13与第五电容C5之间的连接点与第七支路的第一端连接，第五开关Q5与第六开关Q6之间的连接点P2与第七支路的第二端连接，第十五开关Q15与第七电容C7之间的连接点与第十开关Q10的第二端连接。其中，第十五开关Q15的一端（此实施例为第十五开关Q15的第二端）为第七支路的第一端，第七电容C7的一端（此实施例为第七电容C7的非串联连接端）为第七支路的第二端。

其中，控制模块分别与第十四开关Q14的一端及第十五开关Q15的第一端连接。

在一实施例中，请继续参阅图10，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十三开关Q13和第十四开关Q14导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十二开关Q12与第十五开关Q15导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十二开关Q12、第十三开关Q13、第十四开关Q14与第十五开关Q15均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为8：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十二开关Q12、第十三开关Q13、第十四开关Q14与第十五开关Q15均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

综上可得，在图2所示的电路结构上，增加两个开关（包括第十二开关Q12与第十三开关Q13）与两个电容（包括第四电容C4与第五电容C5），以得到图9所示的电路结构，从而可将输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值从4：1增大至6：1。

继而，在图9所示的电路结构上增加两个开关（包括第十四开关Q14与第十五开关Q15）与两个电容（包括第六电容C6与第七电容C7），可将输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值从6：1增大至8：1。以此类推，若要实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为10：1，则应在图10所示的电路结构上增加两个开关与两个电容，并按照第十二开关Q12、第十三开关Q13、第四电容C4与第五电容C5的方式进行连接；若要实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为12：1，则应继续增加两个开关与两个电容，并按照第十四开关Q14、第十五开关Q15、第六电容C6与第七电容C7的方式进行连接。

因此，通过上述方式，能够实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。此外，图2、图9与图10所示的电路均能够按照如图7所示的方式增加第十一开关Q11，并将第九开关Q9配置为双向开关，从而使电路既可实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2N：1，也可实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为N：1。具体实现过程与上述对图7所描述的过程类似，其各开关可控制信号与图8所描述的信号类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

同时，图2、图9与图10所示的电路均能够按照如图4所示的控制方法通过在工作周期的前半周期减少第四开关Q4、第六开关Q6中的至少一个的导通时长，以及在工作周期的后半周期减少第一开关Q1、第三开关Q3中的至少一个的导通时长来实现减少不同的电流通路上的飞跨电容之间的电荷转移，有利于降低损耗，以提高该电压转换电路工作的效率。

在一实施例中，如图11所示，第三储能模块30还包括第八电容C8、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第十九开关Q19。

其中，第十六开关Q16、第八电容C8与第十七开关Q17依次串联组成第八支路，第八支路的第一端接地GND，第八支路的第二端与输入端VIN连接，且第十六开关Q16与第八电容C8之间的连接点通过第十八开关Q18与第二支路的第二端连接，第十七开关Q17与第八电容C8之间的连接点通过第十九开关Q19与第一支路的第二端连接。其中，第十六开关Q16的一端为第八支路的第一端，第十七开关Q17的一端为第八支路的第二端。

其中，控制模块与第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18及第十九开关Q19连接。

在一实施例中，请一并结合图11与图12，其中，曲线L91为第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19的控制信号的示意图；曲线L92为第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18的控制信号的示意图；时长T9表示一个工作周期；时长T91表示一个工作周期中的前半个周期；时长T92表示一个工作周期中的后半个周期。

在此实施例中，控制模块进一步用于：由曲线L91可知，在一个工作周期的开始时刻（即时长T91开始的时刻），控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19导通，并控制其他开关关断。即在该工作周期的前半个周期中，保持第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19导通,并保持其他开关关断。

在一个工作周期的中间时刻（即时长T92开始的时刻），控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18导通，并控制其他开关关断。即在该工作周期的后半个周期中，保持第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18导通,并保持其他开关关断。

具体地，在一个工作周期的前半周期，第二电容C2通过第四开关Q4和第六开关Q6为第一滤波电容CT1充电，并为输出端VOUT供电。由于第二电容C2和第一滤波电容CT1是并联连接，第二电容C2上的平均电压与输出端VOUT上的电压相等。相同的半周期内，输入端VIN通过第八开关Q8、第九开关Q9以及第二开关Q2为第一电容C1第三电容C3、与第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。第三电容C3、第一电容C1与第一滤波电容CT1处于串联状态。第一电容C1、第三电容C3与第一滤波电容CT1这三个电容上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。与此同时，第八电容C8通过第二开关Q2、第十六开关Q16与第十九开关Q19给第一电容C1与第一滤波电容CT1串连充电，并为输出端VOUT供电。第八电容C8与串联的第一电容C1与第一滤波电容CT1并联，所以第八电容C8上的平均电压等于第一电容C1与第一滤波电容CT1上的平均电压之和。

在一个工作周期的后半周期，输入端VIN通过第五开关Q5、第十七开关Q17与第十八开关Q18为第八电容C8、第二电容C2和第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。第二电容C2、第八电容C8和第一滤波电容CT1处于串联连接。第二电容C2、第八电容C8和第一滤波电容CT1这三个电容上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。如前半周期所述，第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压。所以第八电容C8上的平均电压等于输出端VOUT上的电压的两倍。而第二电容C2、第八电容C8和第一滤波电容CT1上的电压之和等于输入端VIN上的电压。所以第八电容C8上的电压等于输入端VIN上的电压的一半。同样地，在后半周期内，第一电容C1通过第一开关Q1与第三开关Q3对第一滤波电容CT1充电，并为输出端VOUT供电。此时，第一电容C1和第一滤波电容CT1并联。所以，第一电容C1上的平均电压（直流电压）等于输出端VOUT上的电压。与此同时，第三电容C3通过第五开关Q5、第七开关Q7与第十开关Q10给第二电容C2和第一滤波电容CT1串连充电，并为输出端VOUT供电。第三电容C3与串联的第二电容C2和第一滤波电容CT1并联，所以，第三电容C3上的平均电压等于第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压之和。如前所述，第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压，所以第三电容C3上的平均电压等于输出端VOUT上的两倍，也是输入端VIN上的电压的一半。

这样,当各开关的开关频率足够快时，第三电容C3和第八电容C8上的电压在输入端VIN上的电压的一半附近波动。而第一电容C1、第二电容C2和第一滤波电容CT1上的电压则在输入端VIN上的电压的四分之一附近波动。第一滤波电容CT1的恒定值为输入端VIN上的电压的四分之一，实现了对输入端VIN上的电压的四等分输出。亦即，实现了输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

可见，在此实施例中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第十九开关Q19均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第十九开关Q19均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在另一实施例中，请结合图11与图13，其中，在图13中，曲线L101为第四开关Q4与第六开关Q6的控制信号的示意图；曲线L102为第一开关Q1与第三开关Q3的控制信号的示意图；曲线L103为第二开关Q2、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19的控制信号的示意图；曲线L104为第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18的控制信号的示意图；时长T10表示一个工作周期；时长T101表示一个工作周期中的前半个周期；时长T102表示一个工作周期中的后半个周期；时刻t101表示时长T101内的任一时刻，且时刻t101既不为时长T101开始的时刻，也不为时长T101结束的时刻；时刻t102表示时长T102内的任一时刻，且时刻t102既不为时长T102开始的时刻，也不为时长T102结束的时刻。

在此实施例中，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻（即时长T102开始的时刻），控制第二开关Q2、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18关断，以及控制第四开关Q4与第六开关Q6关断。其中，在此实施例中，以控制第四开关Q4与第六开关Q6同时关断为例。而在其他实施例中，也可仅控制第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个关断。例如，仅控制第四开关Q4关断。

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻（即时刻t101），控制第四开关Q4与第六开关Q6同时导通；

在一个工作周期的中间时刻（即时长T102开始的时刻），控制第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17与第十八开关Q18导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16与第十九开关Q19关断，以及控制第一开关Q1和所述第三开关Q3关断。其中，在此实施例中，以控制第一开关Q1和第三开关Q3同时关断为例。而在其他实施例中，也可仅控制第一开关Q1和第三开关Q3中至少一个关断。

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻（即时刻t42），控制第一开关Q1与第三开关Q3同时导通。

其中，第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第十九开关Q19均以50%的占空比交替导通与关断，第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个以及第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第十九开关Q19均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在此实施例中，通过减少第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个的导通时长，以及减少第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个的导通时长，能够减少不同的电流通路上的电容之间的电荷转移，有利于降低损耗，以提高该电压转换电路工作的效率。

为了更好的理解本申请，以下将以图11所示的电路结构为例，对采用图13所示的控制信号能够使电压转换电路的效率高于采用图12所示的控制信号的原理进行说明。

请参照图14，图14为图11所示的电路结构在一个工作周期内采用图12所示的控制信号控制各开关后的简化图（即等效电路图）。其中，当图11所示的电路结构处于一个工作周期的前半周期时，其等效电路图可如图14中的c2部分；当图11所示的电路结构处于一个工作周期的后半周期时，其等效电路可如图14中的c1部分。

如图14中的c1部分所示，在一个工作周期中的半个周期，第二电容C2与第三电容C3串联的电容组与第一电容C1并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。同时，输入端VIN与第二电容C2以及第八电容C8串联的子电路与第一电容C1并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。

如图14中的c2部分所示，在一个工作周期中的另外半个周期，第一电容C1与第八电容C8串联的电容组与第二电容C2并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。同时，输入端VIN与第一电容C1以及第三电容C3串联的子电路与第二电容C2并联为第一滤波电容CT1充电和为负载供电。

一方面，当第一滤波电容CT1的电容量有限时，输出端VOUT上的电压会随各飞跨电容（包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3与第八电容C8）的串并联关系的变化而波动。另一方面，在本申请中存在着充电与放电的路径，并且充电与放电的路径并不对称，这就导致了当输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3后与第二电容C2并联，以为第一滤波电容CT1充电以及为负载供电时，由于给负载供电的两条电流通路上的电压不等，会导致两条电流通路上存在电荷转移，从而带来了额外的损耗，降低了效率。

其中，请一并参阅图15，图15为本申请实施例提供的电压转换电路中的不同通路上的电压的波形图。其中，曲线L121为输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3为输出端VOUT供电的电压波形图；曲线L122为第二电容C2上的电压；曲线L123为输出端VOUT上的电压；时刻t121为一个工作周期中从其中的半个周期切换至另半个周期的时刻。其中，在时刻t121之前，电路的简化图可对应图14中的c1部分；在时刻t121之后，电路的简化图可对应图14中的c2部分。

由图15所示，在时刻t121之前，即未从半个周期切换至另半个周期之前，由于充电与放电的路径，两条路径的总电压变化率并不相同，以至于在从半个周期切换至另半个周期的一瞬间，连接输入端VIN的通路（即输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3给输出端VOUT供电的通路）的电压显著高于第二电容C2的电压和输出端VOUT上的电压。这也造成了输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3给第一滤波电容CT1和负载供电的同时，还有一部分电流被用来给第二电容C2充电，使其与第一滤波电容CT1达到同样的电压。飞跨电容间的这部分电荷转移是不必要的，也会带来显著的损耗，且由于其位于电路中间，很难通过前后级联其他电路对其进行控制。

继而，可采用图13所示的控制信号对电压转换电路中的各开关进行控制，并通过控制第一电容C1与第二电容C2的接入电路的时长来实现对电容间的这部分电荷转移损耗的控制，以减小飞跨电容间电荷转移的损耗。

请参照图16，图16为图11所示的电路结构在一个工作周期内采用图13所示的控制信号控制各开关后的简化图。其中，当图11所示的电路结构处于一个工作周期的前半周期时，其等效电路图可包括图16中的d2部分与d3部分；当图11所示的电路结构处于一个工作周期的后半周期时，其等效电路可如图16中的d1部分与d4部分。

请一并结合图16与图17，图17为电压转换电路中的不同通路上的电压的波形图。其中，在图17中，曲线L141为输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3为输出端VOUT供电的电压波形图；曲线L142为第二电容C2上的电压；曲线L143为输出端VOUT上的电压；时刻t141为一个工作周期中从其中的半个周期切换至另半个周期的时刻 （这里为图10中一个工作周期的开始时刻）。其中，在时刻t141之前，电路的简化图可对应图16中的d1部分与d4部分；在时刻t121之后，电路的简化图可对应图16中的d2部分与d3部分。

具体地，假设在时刻t141之前，电压转换电路已处于图16中的d1部分所示的状态。继而，在时刻t141时，需要从一个工作周期中的半个周期切换至另半个周期，电压转换电路首先进入图16中的d2部分所示的状态。此时，由图17可以看到连接输入端VIN的通路（即输入端VIN通过第一电容C1与第三电容C3给输出端VOUT供电的通路）的电压减小，第二电容C2的电压基本保持不变，并且，由于第二电容C2未接入回路，则不存在飞跨电容间的电荷转移，能够减小该电压转换电路的损耗，以提高效率。进而，当连接输入端VIN的通路的电压与第二电容C2的电压相等时，则控制第二电容C2接入回路，此时对应电压转换电路处于图16中的d3部分所示的状态。同样地，当电压转换电路需要继续切换至图16中的d1部分所示的状态时，则需先进入图16中的d4部分所示的状态，以达到减小损耗的目的，其工作原理与从图16中的d1部分所示的状态切换至图16中的d3部分所示的状态类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。

可以理解的是，在此实施例中，若要控制第一电容C1不接入回路，则控制第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个关断即可；若要控制第二电容C2不接入回路，则控制第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个关断即可。而若要控制第一电容C1接入回路，则应控制第一开关Q1与第三开关Q3均导通；若要控制第二电容C2接入回路，则应控制第四开关Q4与第六开关Q6均导通。

综上可得，采用图13所示的控制信号，能够减小飞跨电容间的电荷转移而带来的损耗，则相对于采用图11所示的控制信号的方案，效率更高。

在一实施例中，请一并结合图11与图18，其中，在图18中，曲线L151为第七开关Q7、第八开关Q8、第十六开关Q16与第十七开关Q17的控制信号的示意图；曲线L152为第九开关Q9与第十八开关Q18的控制信号的示意图；曲线L153为第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第十九开关Q19的控制信号的示意图；曲线L154为第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10的控制信号的示意图；时长T15表示一个工作周期；时长T151表示一个工作周期中的前半个周期；时长T152表示一个工作周期中的后半个周期。

在此实施例中，控制模块进一步用于：控制第七开关Q7、第八开关Q8、第十六开关Q16与第十七开关Q17导通，并控制第九开关Q9与第十八开关Q18关断。

在一个工作周期的开始时刻（即时长T151开始的时刻），控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第十九开关Q19导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10关断。

在一个工作周期的中间时刻（即时长T152开始的时刻），控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5与第十开关Q10导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6与第十九开关Q19关断。

具体地，第三电容C3与第八电容C8均连接于输入端VIN与地GND之间，第三电容C3与第八电容C8上的电压均等于输入端VIN上的电压。

在一个工作周期的前半周期，输入端VIN通过第二开关Q2、第七开关Q7和第十九开关Q19为第一电容C1和第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。此时，第一电容C1和第一滤波电容CT1串联。第一电容C1和第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。与此同时，第二电容C2通过第四开关Q4与第六开关Q6对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第二电容C2与第一滤波电容CT1并联，所以第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压。

在一个工作周期的后半周期，输入端VIN通过第五开关Q5、第八开关Q8与第十开关Q10为第二电容C2和第一滤波电容CT1串联充电，并为输出端VOUT供电。此时第二电容C2和第一滤波电容CT1串联。第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压之和等于输入端VIN上的电压。如前所述，第二电容C2的平均电压等于输出端VOUT上的电压。因此，第二电容C2和第一滤波电容CT1上的平均电压等于输入端VIN上的电压的一半。与此同时，第一电容C1通过第一开关Q1与第三开关Q3对第一滤波电容CT1充电并为输出端VOUT供电。因为第二电容C2和第一滤波电容CT1并联，所以第二电容C2上的平均电压等于输出端VOUT上的电压，也等于输入端VIN上的电压的一半。

这样，当各开关的开关频率足够快时，第一电容C1、第二电容C2和第一滤波电容CT1上的电压在一个恒定值的附近波动，实现对输入端VIN上的电压的二等分输出。

可见，在此实施例中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10与第十九开关Q19均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10与第十九开关Q19均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，如图19所示，第一储能模块10还包括第二十开关Q20与第九电容C9，第二储能模块20还包括第二十一开关Q21与第十电容C10。

其中，第二十开关Q20与第九电容C9串联组成第九支路，第九支路的第一端与第一支路的第二端连接，第五开关Q5与第六开关Q6之间的连接点与第九支路的第二端连接，第二十开关Q20与第九电容C9之间的连接点P2与第九开关Q9的第三端连接。其中，第二十开关Q20的一端（此时为第二十开关Q20的第二端）为第九支路的第一端，第九电容C9的一端（此时为第九电容C9的非串联连接端）为第九支路的第二端。

第二十一开关Q21与第十电容C10串联组成第十支路，第十支路的第一端与第二支路的第二端连接，第二开关Q2与第三开关Q3之间的连接点P3与第十支路的第二端连接，第二十一开关Q21与第十电容C10之间的连接点与第十八开关Q18的第三端连接。其中，第二十一开关Q21的一端（此实施例为第二十一开关Q21的第二端）为第十支路的第一端，第十电容C10的一端（此实施例为第十电容C10的非串联连接端）为第十支路的第二端。

其中，控制模块分别与第二十开关Q20及第二十一开关Q21连接。

在一实施例中，请继续参阅图19，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19与第二十一开关Q21导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第二十开关Q20导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为6：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，请继续参阅图19，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第五开关Q5、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19与第二十一开关Q21导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第二十开关Q20关断，以及控制第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个关断。在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制第一开关Q1与第三开关Q3同时导通。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18与第二十开关Q20导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19与第二十一开关Q21关断，同时控制第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个关断。在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制第四开关Q4与第六开关Q6同时导通。

其中，第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以50%的占空比交替导通与关断，第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个以及第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为6：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，请继续参阅图19，控制模块进一步用于：控制第七开关Q7、第八开关Q8、第十六开关Q16与第十七开关Q17导通，并控制第九开关Q9与第十八开关Q18关断。在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第十九开关Q19与第二十一开关Q21导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关Q2、所述第四开关Q4、所述第六开关Q6、所述第十开关Q10与第二十开关Q20导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为3：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十一开关Q21均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，如图20所示，第一储能模块10还包括第二十二开关Q22与第十一电容C11，第二储能模块20还包括第二十三开关Q23与第十二电容C12。

第二十二开关Q22与第十一电容C11串联组成第十一支路，第二十开关Q20与第九电容C9之间的连接点与第十一支路的第一端连接，第二开关Q2与第三开关Q3之间的连接点P3与第十一支路的第二端连接，第二十二开关Q22与第十一电容C11之间的连接点与第九开关Q9的第三端连接，其中，第二十二开关Q22的一端（此实施例为第二十二开关Q22的第二端）为第十一支路的第一端，第十一电容C11的一端（此实施例为第十一电容C11的非串联连接端）为第十一支路的第二端。

第二十三开关Q23与第十二电容C12串联组成第十二支路，第二十一开关Q21与第十电容C10之间的连接点与第十二的第一端连接，第五开关Q5与第六开关Q6之间的连接点P2与第十二的第二端连接，第二十三开关Q23与第十二电容C12之间的连接点与第十开关Q10的第二端连接，其中，第二十三开关Q23的一端（此实施例为第二十三开关Q23的第二端）为第十二支路的第一端，第十二电容C12的一端（此实施例为第十二电容C12的非串联连接端）为第十二支路的第二端。

其中，控制模块分别与第二十二开关Q22及第二十三开关Q23连接。

在一实施例中，请继续参阅图20，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第二十一开关Q21与第二十二开关Q22导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十三开关Q23导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为8：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，请继续参阅图20，控制模块进一步用于：在一个工作周期的开始时刻，控制第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第二十一开关Q21与第二十二开关Q22导通，并控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十三开关Q23关断，以及控制第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个关断。在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制第一开关Q1与第三开关Q3同时导通。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第八开关Q8、第九开关Q9、第十六开关Q16、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十三开关Q23导通，并控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第十开关Q10、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第二十一开关Q21与第二十二开关Q22关断，同时控制第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个关断。在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制第四开关Q4与第六开关Q6同时导通。

其中，第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以50%的占空比交替导通与关断，第一开关Q1与第三开关Q3中的至少一个以及第四开关Q4与第六开关Q6中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为8：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第二开关Q2、第五开关Q5、第七开关Q7、第八开关Q8、第九开关Q9、第十开关Q10、第十六开关Q16、第十七开关Q17、第十八开关Q18、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

在一实施例中，请继续参阅图20，控制模块进一步用于：控制第七开关Q7、第八开关Q8、第十六开关Q16与第十七开关Q17导通，并控制第九开关Q9与第十八开关Q18关断。在一个工作周期的开始时刻，控制第一开关Q1、第三开关Q3、第五开关Q5、第十开关Q10、第二十一开关Q21与第二十二开关Q22导通，并控制其他开关关断。在一个工作周期的中间时刻，控制第二开关Q2、第四开关Q4、第六开关Q6、第十九开关Q19、第二十开关Q20与第二十三开关Q23导通，并控制其他开关关断。

其中，第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以50%的占空比交替导通与关断，以使输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为4：1。

同样地，可以理解的是，在实际应用中，由于可能存在较短的死区时间，则会导致第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3、第四开关Q4、第五开关Q5、第六开关Q6、第十开关Q10、第十九开关Q19、第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第二十二开关Q22与第二十三开关Q23均以接近50%（通常在(49%，50%)的区间内）的占空比交替导通与关断。

综上可得，在图11所示的电路结构上，增加两个开关（包括第二十开关Q20与第二十一开关Q21）与两个电容（包括第九电容C9与第十电容C10），以得到图19所示的电路结构，从而可将输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值从4：1增大至6：1。

继而，在图19所示的电路结构上增大两个开关（包括第二十二开关Q22与第二十三开关Q23）与两个电容（包括第十一电容C11与第十二电容C12），可将输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值从6：1增大至8：1。以此类推，若要实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为10：1，则应在图20所示的电路结构上增加两个开关与两个电容，并按照第二十开关Q20、第二十一开关Q21、第九电容C9与第十电容C10的方式进行连接；若要实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为12：1，则应继续增加两个开关与两个电容，并按照第二十二开关Q22、第二十三开关Q23、第十一电容C11与第十二电容C12的方式进行连接。

因此，通过上述方式，能够实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。

可以理解的是，在本申请的实施例中，是以实现输入端VIN的电压与输出端VOUT的电压的比值为2N：1或N：1为例。而在其他的实施例中，还可以将本申请实施例中的输入端VIN作为输出电压的一端，并将本申请实施例中的输出端VOUT作为输入电压的一端，同时采用与本申请实施例相同的控制方式，即可实现输入的电压与输出的电压的比值为1：N或1：2N。

在一实施例中，如图21所示，电压转换电路还包括DC/DC变换模块40。其中，DC/DC变换模块40与输出端VOUT连接，DC/DC变换模块40用于对输出端VOUT的电压进行稳压与调压。

其中，在此实施例中，以负载包括第一电阻R1为例。

在一实施例中，DC/DC变换模块40可以为工作频率较高的开关变换电路，如buck降压电路，boost升压电路，buck-boost升降压电路等电路。需要说明的是，在这种级联DC/DC变换模块的电压转换电路中，跨接在输出端VOUT和地之间的第一滤波电容CT1可以取值非常小（甚至没有电容器件，如图22中例子所示，只有很小的寄生的输出端VOUT对地电容），该小电容只负责滤除输出端VOUT上的高频噪声。这也使得输出端VOUT上的电压可以在一定范围内波动，并通过DC/DC变换模块40的进一步稳压为第一电阻R1提供很小纹波的直流电压。这种配置有利于减小飞跨电容上的电流尖峰，提高电压转换的效率。

在一实施方式中，如图22所示，DC/DC变换模块40包括由第一电感L1与第三滤波电容CT3组成的低通滤波电路。其中，第一电阻R1与第三滤波电容CT3并联后与第一电感L1串联连接，且第一电感L1与输出端VOUT连接在一实施例中，请一并参阅图12、图22与图23，其中，图23所示的曲线L191为采用如图12所示的控制信号对如图22所示的电路结构进行控制时，流经第三电容C3的电流的波形图。

在此实施例中，由曲线L191可知，在一个工作周期的半个周期切换至另半个周期时，例如时刻t231或时刻t232，有较大的电荷转移电流，即曲线L191中在时刻t231或时刻t232的尖峰电流，导致该电压转换电路产生额外的损耗。

在另一实施例中，请一并参阅图13、图22与图24，其中，图24所示的曲线L201为采用如图13所示的控制信号对如图22所示的电路结构进行控制时，流经第三电容C3的电流的波形图。

在此实施例中，由曲线L201可知，在一个工作周期的半个周期切换至另半个周期时，例如时刻t241或时刻t242，通过推迟第一电容C1与第二电容C2的接入时间，能够有效的消除尖峰电流，即减少电荷转移电流，从而能够降低损耗，提高工作效率。

本申请实施例还提供一种充电器，该充电器包括如上述任一实施例中的电压转换电路。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (22)

1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：

输入端、输出端、第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块、第一滤波电容、第二滤波电容与控制模块；

所述第一滤波电容的第一端与所述输出端连接，所述第一滤波电容的第二端接地，所述第二滤波电容的第一端与所述输入端连接，所述第二滤波电容的第二端接地；

所述第一储能模块包括第一电容、第一开关、第二开关与第三开关，所述第一开关、所述第二开关与所述第三开关依次串联组成第一支路，所述第一支路的第一端接地，且所述第一开关与所述第二开关组成的电路与所述第一电容并联连接，所述第一开关与所述第二开关之间的连接点与所述输出端连接，其中，所述第三开关的一端为所述第一支路的第一端，所述第一开关的一端为所述第一支路的第二端；

所述第二储能模块包括第二电容、第四开关、第五开关与第六开关，所述第四开关、所述第五开关与所述第六开关依次串联组成第二支路，所述第二支路的第一端接地，且所述第四开关与所述第五开关组成的电路与所述第二电容并联连接，所述第四开关与所述第五开关之间的连接点与所述输出端连接，其中，所述第六开关的一端为所述第二支路的第一端，所述第四开关的一端为所述第二支路的第二端；

所述第三储能模块包括第三电容、第七开关、第八开关、第九开关与第十开关，所述第七开关、所述第三电容与所述第八开关依次串联组成第三支路，所述第三支路的第一端接地，所述第三支路的第二端与所述输入端连接，且所述第七开关与所述第三电容之间的连接点通过所述第九开关与所述第一支路的第二端连接，所述第八开关与所述第三电容之间的连接点通过所述第十开关与所述第二支路的第二端连接，其中，所述第七开关的一端为所述第三支路的第一端，所述第八开关的一端为所述第三支路的第二端；

所述控制模块分别与所述第一储能模块、所述第二储能模块以及所述第三储能模块中的各开关连接，所述控制模块用于控制所述各开关的导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2N：1，其中，N为正整数。

2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关与所述第九开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关与所述第十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关与所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

3.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关，所述第八开关和所述第九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关与所述第十开关关断，以及控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关和所述第九开关关断，以及控制所述第一开关和所述第三开关中至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

其中，所述第二开关、第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、第八开关、第九开关和所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

4.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第三储能模块还包括第十一开关，所述第十一开关的第一端与所述控制模块连接，所述第七开关和第三电容之间的连接点与所述第十一开关的第二端连接，所述第十一开关的第三端与所述输入端连接；

所述控制模块还用于：

控制所述第八开关与所述第十一开关导通，并控制所述第七开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第九开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第九开关与所述第十开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2：1。

5.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一储能模块还包括第十二开关与第四电容，所述第二储能模块还包括第十三开关与第五电容；

所述第十二开关与所述第四电容串联组成第四支路，所述第四支路的第一端与所述第一支路的第二端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第四支路的第二端连接，所述第十二开关与所述第四电容之间的连接点与所述第九开关的第二端连接，其中，所述第十二开关的一端为所述第四支路的第一端，所述第四电容的一端为所述第四支路的第二端；

所述第十三开关与所述第五电容串联组成第五支路，所述第五支路的第一端与所述第二支路的第二端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第五支路的第二端连接，所述第十三开关与所述第五电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第十三开关的一端为所述第五支路的第一端，所述第五电容的一端为所述第五支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第十二开关及所述第十三开关连接。

6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十三开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十二开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十二开关与所述第十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

7.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一储能模块还包括第十四开关与第六电容，所述第二储能模块还包括第十五开关与第七电容；

所述第十四开关与所述第六电容串联组成第六支路，所述第十二开关与所述第四电容之间的连接点与所述第六支路的第一端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第六支路的第二端连接，所述第十四开关与所述第六电容之间的连接点与所述第九开关的第二端连接，其中，所述第十四开关的一端为所述第六支路的第一端，所述第六电容的一端为所述第六支路的第二端；

所述第十五开关与所述第七电容串联组成第七支路，所述第十三开关与所述第五电容之间的连接点与所述第七支路的第一端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第七支路的第二端连接，所述第十五开关与所述第七电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第十五开关的一端为所述第七支路的第一端，所述第七电容的一端为所述第七支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第十四开关及所述第十五开关连接。

8.根据权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十三开关和所述第十四开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十二开关与所述第十五开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十二开关、所述第十三开关、所述第十四开关与所述第十五开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

9.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第三储能模块还包括第八电容、第十六开关、第十七开关、第十八开关与第十九开关；

所述第十六开关、第八电容与第十七开关依次串联组成第八支路，所述第八支路的第一端接地，所述第八支路的第二端与所述输入端连接，且所述第十六开关与所述第八电容之间的连接点通过所述第十八开关与所述第二支路的第二端连接，所述第十七开关与所述第八电容之间的连接点通过所述第十九开关与所述第一支路的第二端连接，其中，所述第十六开关的一端为所述第八支路的第一端，所述第十七开关的一端为所述第八支路的第二端；

其中，所述控制模块与所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关及所述第十九开关连接。

10.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

11.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关关断，以及控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关与所述第十八开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关与所述第十九开关关断，同时控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

12.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第十九开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关与所述第十开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关与所述第十九开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关与所述第十九开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为2：1。

13.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一储能模块还包括第二十开关与第九电容，所述第二储能模块还包括第二十一开关与第十电容；

所述第二十开关与所述第九电容串联组成第九支路，所述第九支路的第一端与所述第一支路的第二端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第九支路的第二端连接，所述第二十开关与所述第九电容之间的连接点与所述第九开关的第三端连接，其中，所述第二十开关的一端为所述第九支路的第一端，所述第九电容的一端为所述第九支路的第二端；

所述第二十一开关与所述第十电容串联组成第十支路，所述第十支路的第一端与所述第二支路的第二端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第十支路的第二端连接，所述第二十一开关与所述第十电容之间的连接点与所述第十八开关的第三端连接，其中，所述第二十一开关的一端为所述第十支路的第一端，所述第十电容的一端为所述第十支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第二十开关及所述第二十一开关连接。

14.根据权利要求13所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

15.根据权利要求13所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关关断，以及控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关与所述第二十开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关与所述第二十一开关关断，同时控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为6：1。

16.根据权利要求13所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第十九开关与所述第二十一开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第十开关与所述第二十开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十一开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为3：1。

17.根据权利要求13所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一储能模块还包括第二十二开关与第十一电容，所述第二储能模块还包括第二十三开关与第十二电容；

所述第二十二开关与所述第十一电容串联组成第十一支路，所述第二十开关与所述第九电容之间的连接点与所述第十一支路的第一端连接，所述第二开关与所述第三开关之间的连接点与所述第十一支路的第二端连接，所述第二十二开关与所述第十一电容之间的连接点与所述第九开关的第三端连接，其中，所述第二十二开关的一端为所述第十一支路的第一端，所述第十一电容的一端为所述第十一支路的第二端；

所述第二十三开关与所述第十二电容串联组成第十二支路，所述第二十一开关与所述第十电容之间的连接点与所述第十二支路的第一端连接，所述第五开关与所述第六开关之间的连接点与所述第十二支路的第二端连接，所述第二十三开关与所述第十二电容之间的连接点与所述第十开关的第二端连接，其中，所述第二十三开关的一端为所述第十二支路的第一端，所述第十二电容的一端为所述第十二支路的第二端；

其中，所述控制模块分别与所述第二十二开关及所述第二十三开关连接。

18.根据权利要求17所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

19.根据权利要求17所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关关断，以及控制所述第一开关与所述第三开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的开始时刻与中间时刻之间的任一时刻，控制所述第一开关与所述第三开关同时导通；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第十开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关关断，同时控制所述第四开关与所述第六开关中的至少一个关断；

在一个工作周期的中间时刻与结束时刻之间的任一时刻，控制所述第四开关与所述第六开关同时导通；

其中，所述第二开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第八开关、所述第九开关、所述第十开关、所述第十六开关、所述第十七开关、所述第十八开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，所述第一开关与所述第三开关中的至少一个以及所述第四开关与所述第六开关中的至少一个以小于50%的占空比交替导通，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为8：1。

20.根据权利要求17所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制模块进一步用于：

控制所述第七开关、所述第八开关、所述第十六开关与所述第十七开关导通，并控制所述第九开关与所述第十八开关关断；

在一个工作周期的开始时刻，控制所述第一开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第十开关、所述第二十一开关与所述第二十二开关导通，并控制其他开关关断；

在一个工作周期的中间时刻，控制所述第二开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第十九开关、所述第二十开关与所述第二十三开关导通，并控制其他开关关断；

其中，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第十开关、所述第十九开关、所述第二十开关、所述第二十一开关、所述第二十二开关与所述第二十三开关均以50%的占空比交替导通与关断，以使所述输入端的电压与所述输出端的电压的比值为4：1。

21.根据权利要求1-20任意一项所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括DC/DC变换模块；

所述DC/DC变换模块与所述输出端连接，所述DC/DC变换模块用于对所述输出端的电压进行稳压与调压。

22.一种充电器，其特征在于，包括如权利要求1-21任意一项所述的电压转换电路。

Images