CN114006547A - 电压转换电路与充电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电压转换电路与充电设备,涉及电子电路技术领域,电压转换电路包括第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路、2N个第一扩展支路与控制单元，2N个第一扩展支路包括第一个第一扩展支路与第二个第一扩展支路。第一开关支路与第二个第一扩展支路、交流电源连接，第二转换支路与第一转换支路、第一个第一扩展支路、第二个第一扩展支路连接，第一转换支路与第一个第一扩展支路、第二个第一扩展支路连接，第二开关支路与交流电源、第一个第一扩展支路连接。控制单元用于控制第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路及第一扩展支路中的开关的导通或断开。通过上述方式，能够提升电压转换效率。
Description
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设备。
背景技术
目前，采用无线充电给电池供电在智能手机中越来越流行。由于无线充电发射端传输的能量是以磁场的形式传输的，因此必须使用无线充电接收器将磁场能量转换为电能。而为了达到高效率，无线充电接收器的线圈工作电压需设置较高，以减少接收器线圈中的电阻功耗。那么，在该种情况下，对于单节电池供电系统而言，则需要级联两个基于电荷泵的转换器，以将无线充电接收器的输出电压降至可用于为单电池供电的电压。
在实际应用中，用于将输出电压降至输入电压的1/3，通常采用的是图1所示的电路。该电路包括整流单元与降压单元，其中，整流单元包括开关管Q101、开关管Q102、开关管Q103与开关管104，整流单元能够将线圈Lcoil接收到的无线充电信号整流并由电容Crect滤波,在第一电压端Vrect上形成近似直流的电压。随后级联在整流单元输出端的降压单元以控制由开关管Q105、开关管Q107、开关管Q109、开关管Q111与开关管Q113组成的开关管组合和由开关管Q106、开关管Q108、开关管Q110、开关管Q112与开关管Q114组成的开关管组合交替导通，以在电压输出端VOUT101输出第一电压端Vrect的电压的1/3的直流电压。
然而，在该电路中，整流单元的输出电压（即第一电压端Vrect的电压）由电容Crect滤波，将本来具有电流源特性的无线充电输入转化成电压源,这也就使得降压单元中的飞跨电容（例如电容C101与电容C102）在充电过程中会产生电流尖峰，影响电压转换效率。
发明内容
本申请旨在提供一种电压转换电路与充电设备，能够提高电压转换效率。
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：
第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路、2N个第一扩展支路与控制单元，其中，N为正整数，所述2N个第一扩展支路包括第一个第一扩展支路与第二个第一扩展支路；
所述第一开关支路的第一端与第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第一开关支路的中点与交流电源的反相输出端连接，第二个第一扩展支路的第二端与所述第二转换支路的第一端连接，第二个第一扩展支路的第三端与所述第一转换支路的第三端连接，所述第二转换支路的第二端与所述第一转换支路的第二端连接，所述第二转换支路的第三端与第一个第一扩展支路的第三端连接，所述第一转换支路的第一端与第一个第一扩展支路的第二端连接，第一个第一扩展支路的第一端与所述第二开关支路的第一端连接，所述第二开关支路的中点与所述交流电源的同相输出端连接，所述第一开关支路的第二端、所述第一转换支路的第四端、所述第二转换支路的第四端及所述第二开关支路的第二端均接地，其中，所述第一转换支路的第二端作为所述电压转换电路的输出端；
所述控制单元分别与所述第一开关支路、所述第二开关支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述第一扩展支路连接，所述控制单元用于根据交流电源控制所述第一开关支路、所述第二开关支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述第一扩展支路中的开关的导通或断开，以将所述交流电源中的电压信号进行转换后在所述电压转换电路的输出端输出。
在一种可选的方式中，所述第一开关支路包括串联连接的第一开关与第二开关，所述第一开关的第三端为所述第一开关支路的第一端，所述第二开关的第二端为所述第一开关支路的第二端，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第三端之间的连接点为所述第一开关支路的中点；
所述第二开关支路包括串联连接的第三开关与第四开关，所述第三开关的第三端为所述第二开关支路的第一端，所述第四开关的第二端为所述第二开关支路的第二端，所述第三开关的第二端与所述第四开关的第三端之间的连接点为所述第二开关支路的中点；
所述控制单元分别与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端、所述第四开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述第一转换支路包括第一电容、第五开关、第六开关与第七开关，所述第一电容的第一端与所述第五开关的第三端连接，所述第五开关的第二端与所述第六开关的第三端连接，所述第六开关的第二端分别与所述第七开关的第三端及所述第一电容的第二端连接，其中，所述第一电容的第一端为所述第一转换支路的第一端，所述第五开关的第二端为所述第一转换支路的第二端，所述第一电容的第二端为所述第一转换支路的第三端，所述第七开关的第二端为所述第一转换支路的第四端；
所述第二转换支路包括第二电容、第八开关、第九开关与第十开关，所述第二电容的第一端与所述第八开关的第三端连接，所述第八开关的第二端与所述第九开关的第三端连接，所述第九开关的第二端分别与所述第十开关的第三端及所述第二电容的第二端连接，其中，所述第二电容的第一端为所述第二转换支路的第一端，所述第八开关的第二端为所述第二转换支路的第二端，所述第二电容的第二端为所述第二转换支路的第三端，所述第十开关的第二端为所述第二转换支路的第四端；
所述第一扩展支路包括第一扩展开关与第一扩展电容，所述第一扩展开关的第三端与所述第一扩展电容的第一端连接，所述第一扩展电容的第一端为所述第一扩展支路的第一端，所述第一扩展开关的第二端为所述第一扩展支路的第二端，所述第一扩展电容的第二端为所述第一扩展支路的第三端；
所述电压转换电路还包括第一滤波电容，所述第一滤波电容的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第五开关的第一端、所述第六开关的第一端、所述第七开关的第一端、所述第八开关的第一端、所述第九开关的第一端、所述第十开关的第一端及所述第一扩展开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述2N个第一扩展支路还包括第三个第一扩展支路与第四个第一扩展支路；
第三个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第三个第一扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第三个第一扩展支路的第三端与所述第一电容的第二端连接；
第四个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第四个第一扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第四个第一扩展支路的第三端与所述第二电容的第二端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关及第四个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关及第三个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括2K个第二扩展支路，其中，K为正整数；
所述电压转换电路的扩展模式包括第一扩展模式与第二扩展模式，所述2K个第二扩展支路包括第一个第二扩展支路与第二个第二扩展支路；
在所述电压转换电路处于所述第一扩展模式时，第一个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第一个第二扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第三端与所述第一电容的第一端连接，第一个第二扩展支路的第四端接地，第二个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第二个第二扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第三端与所述第二电容的第一端连接，第二个第二扩展支路的第四端接地；
在所述电压转换电路处于所述第二扩展模式时，第一个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第一个第二扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第三端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第四端接地，第二个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第二个第二扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第三端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第四端接地；
所述控制单元与所述第二扩展支路连接，所述控制单元用于控制所述第二扩展支路中的开关的导通或断开，以增大所述电压转换电路的输出端的电压与所述交流电源中电压信号的有效值的比值。
在一种可选的方式中，所述第二扩展支路包括第二扩展开关、第三扩展开关、第四扩展开关与第二扩展电容；
所述第二扩展开关的第三端与所述第二扩展电容的第一端连接，所述第二扩展电容的第二端分别与所述第三扩展开关的第二端及所述第四扩展开关的第三端连接，其中，所述第二扩展电容的第一端为所述第二扩展支路的第一端，所述第二扩展开关的第二端为所述第二扩展支路的第二端，所述第三扩展开关的第三端为所述第二扩展支路的第三端，所述第四扩展开关的第二端为所述第二扩展支路的第四端；
所述控制单元分别与所述第二扩展开关的第一端、所述第三扩展开关的第一端及所述第四扩展开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关及第二个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第二扩展模式；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2N个第一扩展支路还包括第五个第一扩展支路与第六个第一扩展支路；
第五个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第五个第一扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第五个第一扩展支路的第三端与所述第二电容的第二端连接；
第六个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第六个第一扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第六个第一扩展支路的第三端与所述第一电容的第二端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第六个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第五个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2N个第一扩展支路还包括第七个第一扩展支路与第八个第一扩展支路；
第七个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第七个第一扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第七个第一扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第二扩展电容的第二端连接；
第八个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第八个第一扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第八个第一扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第二扩展电容的第二端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第八个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第七个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2K个第二扩展支路还包括第三个第二扩展支路与第四个第二扩展支路；
第三个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第三个第二扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第三个第二扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第二端连接，第三个第二扩展支路的第四端接地；
第四个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第四个第二扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第四个第二扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第二端连接，第四个第二扩展支路的第四端接地。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第三个第二扩展支路的第三扩展开关、第四个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第三个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第四个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2K个第二扩展支路还包括第五个第二扩展支路与第六个第二扩展支路；
第五个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第五个第二扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第五个第二扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第五个第二扩展支路的第四端接地；
第六个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第六个第二扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第六个第二扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第六个第二扩展支路的第四端接地。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第五个第二扩展支路的第三扩展开关、第六个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第五个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第六个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括倍频支路；
所述倍频支路分别与所述第一扩展支路、所述第一开关支路、所述第二开关支路及所述控制单元连接；
所述倍率支路用于使所述第一扩展支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述倍频支路中的开关工作在所述交流电源频率的整数倍的开关频率上。
在一种可选的方式中，所述倍频支路包括第一倍频开关、第二倍频开关、第三倍频开关与第四倍频开关；
所述第一倍频开关的第三端分别与所述第二倍频开关第三端及所述第三开关的第三端连接，所述第一倍频开关的第二端分别与所述第四倍频开关的第二端及第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第二倍频开关的第二端分别与所述第三倍频开关的第二端及第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第三倍频开关的第三端分别与所述第四倍频开关的第三端及所述第一开关的第三端连接；
所述控制单元分别与所述第一倍频开关的第一端、所述第二倍频开关的第一端、所述第三倍频开关的第一端及所述第四倍频开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第二倍频开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的峰值对应的时刻，所述控制单元控制所述第二开关与所述第三开关保持导通、并控制所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第一倍频开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第三倍频开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的峰值对应的时刻，所述控制单元控制所述第一开关与所述第四开关保持导通、并控制所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第四倍频开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开。
在一种可选的方式中，所述倍频支路包括第五倍频开关与第六倍频开关；
所述第五倍频开关的第三端分别与所述第六倍频开关第三端、所述第一开关的第三端及所述第三开关的第三端连接，所述第五倍频开关的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第六倍频开关的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接；
所述控制单元分别与所述第五倍频开关的第一端及所述第六倍频开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，将所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第六倍频开关与第一个第一扩展支路的第一扩展开关记为第一开关组合，并将所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第五倍频开关与第二个第一扩展支路的第一扩展开关记为第二开关组合；
所述控制单元控制所述第一开关组合与所述第二开关组合以交流电源的频率的整数倍交替导通与断开。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括第十一开关、第十二开关与第二滤波电容；
所述第十一开关的第三端分别与所述第十二开关第三端、所述第一开关的第三端、所述第三开关的第三端及所述第二滤波电容的第一端连接，所述第十一开关的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第十二开关的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第二滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第十一开关的第一端及所述第十二开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括第一电感；
所述第一电感的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一电感的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括第一DC/DC变换支路；
所述第一DC/DC变换支路的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一DC/DC变换支路的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关断开，并控制所述第五开关与所述第七开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第五开关与所述第七开关同时导通；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关断开，并控制所述第八开关与所述第十开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第八开关与所述第十开关同时导通。
在一种可选的方式中，所述第一转换支路包括第三电容、第十三开关、第十四开关与第十五开关，所述第三电容的第一端与所述第十三开关的第三端连接，所述第十三开关的第二端与所述第十四开关的第三端连接，所述第十四开关的第二端分别与所述第十五开关的第三端及所述第三电容的第二端连接，其中，所述第三电容的第一端为所述第一转换支路的第一端，所述第十四开关的第三端为所述第一转换支路的第二端，所述第一转换支路的第一端与所述第一转换支路的第三端为同一端，所述第十五开关的第二端为所述第一转换支路的第四端，所述第十四开关的第二端为所述第一转换支路的第五端；
所述第二转换支路包括第四电容、第十六开关、第十七开关与第十八开关，所述第四电容的第一端与所述第十六开关的第三端连接，所述第十六开关的第二端与所述第十七开关的第三端连接，所述第十七开关的第二端分别与所述第十八开关的第三端及所述第四电容的第二端连接，其中，所述第四电容的第一端为所述第二转换支路的第一端，所述第十六开关的第二端为所述第二转换支路的第二端，所述第二转换支路的第一端与所述第二转换支路的第三端为同一端，所述第十八开关的第二端为所述第二转换支路的第四端，所述第十七开关的第二端为所述第一转换支路的第五端；
所述第一扩展支路包括第五电容、第十九开关、第二十开关与第二十一开关，所述第五电容的第一端与所述第十九开关的第三端连接，所述第五电容的第二端分别与所述第二十开关的第二端及所述第二十一开关的第三端连接，所述第二十一开关的第二端接地，其中，所述第五电容的第一端为所述第一扩展支路的第一端，所述第二十开关的第三端为所述第一扩展支路的第三端，所述第十九开关的第二端为所述第一扩展支路的第二端；
所述电压转换电路还包括第三滤波电容，所述第三滤波电容的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接，所述第三滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第十三开关的第一端、所述第十四开关的第一端、所述第十五开关的第一端、所述第十六开关的第一端、所述第十七开关的第一端、所述第十八开关的第一端、所述第十九开关的第一端、所述第二十开关的第一端及所述第二十一开关的第一端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述2N个第一扩展支路还包括第九个第一扩展支路与第十个第一扩展支路；
第九个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第九个第一扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第九个第一扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第九个第一扩展支路的第四端接地；
第十个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第十个第一扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第十个第一扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第十个第一扩展支路的第四端接地。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第九个第一扩展支路的第二十开关、第十个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关、第九个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第十个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制其余的开关断开。
在一种可选的方式中，所述电 压转换电路还包括第二电感；
所述第二电感的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接连接，所述第二电感的第二端与所述第三滤波电容的第一端连接。
在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括第二DC/DC变换支路；
所述第二DC/DC变换支路的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接连接，所述第二DC/DC变换支路的第二端与所述第三滤波电容的第一端连接。
在一种可选的方式中，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关断开，并控制所述第十三开关、所述第十五开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第十三开关、所述第十五开关同时导通；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关断开，并控制所述第十六开关、所述第十八开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第十六开关、所述第十八开关同时导通。
第二方面，本申请提供一种充电设备，该充电设备包括无线接收线圈以及如上所述的电压转换电路；
所述无线接收线圈与所述电压转换电路连接，所述无线接收线圈用于接收无线电能信号，以为所述电压转换电路提供交流电源。
本申请的有益效果是：本申请提供的电压转换电路包括第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路、2N个第一扩展支路与控制单元，2N个第一扩展支路包括第一个第一扩展支路与第二个第一扩展支路。第一开关支路与第二个第一扩展支路、交流电源连接，第二转换支路与第一转换支路、第一个第一扩展支路连接，第一转换支路与第一个第一扩展支路、第二个第一扩展支路连接，第二开关支路与交流电源、第一个第一扩展支路连接。控制单元分别与第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路及第一扩展支路连接，控制单元用于根据交流电源控制第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路及第一扩展支路中的开关的导通或断开。通过上述方式，即可实现将交流电源中的电压信号进行转换后在电压转换电路的输出端输出，并且，无需如相关技术一样在整流单元的输出增加电容进行滤波，即省去了该电容，从而能够提升电压转换效率。
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为相关技术中的实现将输出电压降至输入电压的1/3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结构示意图；
图3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4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5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6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7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8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为本申请又一实施例提供的电压转换电路的电路结构示意图；
图13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14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15为本申请实施例提供的图3所示的电压转换电路在工作过程中各波形的示意图；
图16为本申请实施例提供的图3所示的电压转换电路的简化电路图；
图17为本申请实施例提供的图14所示的电压转换电路在工作过程中各波形的示意图；
图18为本申请另一实施例提供的图14所示的电压转换电路在工作过程中各波形的示意图；
图19为本申请实施例提供的图14所示的电压转换电路的简化电路图；
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。
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。
请参照图2，图2为本申请实施例提供的电压转换电路的结构示意图。如图2所示，该电压转换电路包括第一开关支路10、第二开关支路20、第一转换支路40、第二转换支路50、2N个第一扩展支路与控制单元（图未示），其中，N为正整数，2N个第一扩展支路包括第一个第一扩展支路30a与第二个第一扩展支路30b。其中，第一开关支路10的第一端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第一开关支路10的中点M1与交流电源Vin的反相输出端连接，第二个第一扩展支路30b的第二端与第二转换支路50的第一端连接，第二个第一扩展支路30b的第三端与第一转换支路40的第三端连接，第二转换支路50的第二端与第一转换支路40的第二端连接，第二转换支路50的第三端与第一个第一扩展支路30a的第三端连接，第一转换支路40的第一端与第一个第一扩展支路30a的第二端连接，第一个第一扩展支路30a的第一端与第二开关支路20的第一端连接，第二开关支路20的中点M2与交流电源Vin的同相输出端连接，第一开关支路10的第二端、第一转换支路40的第四端、第二转换支路50的第四端及第二开关支路20的第二端均接地，其中，第一转换支路40的第二端作为电压转换电路的输出端Vout。控制单元分别与第一开关支路10、第二开关支路20、第一转换支路40、第二转换支路50及第一扩展支路连接。
其中，控制单元可以采用微控制单元（Microcontroller Unit，MCU）或者数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）控制器等。
具体地，控制单元用于根据交流电源Vin控制第一开关支路10、第二开关支路20、第一转换支路40、第二转换支路50及第一扩展支路中的开关的导通或断开，以将交流电源Vin中的电压信号进行转换后在输出端Vout输出。在该实施例中，第一开关支路10与第二开关支路20可起到整流作用，可见，在对交流电源Vin整流过后并未设置电容进行滤波，则相对于图1所示的相关技术中的电路结构，本申请的实施例能够减少整流过后所设置的电容，从而能够提升电压转换效率。
在一实施例中，如图3所示，第一开关支路10包括串联连接的第一开关Q1与第二开关Q2，第一开关Q1的第三端为第一开关支路10的第一端，第二开关Q2的第二端为第一开关支路10的第二端，第一开关Q1的第二端与第二开关Q2的第三端之间的连接点为第一开关支路10的中点M1。第二开关支路20包括串联连接的第三开关Q3与第四开关Q4，第三开关Q3的第三端为第二开关支路20的第一端，第四开关Q4的第二端为第二开关支路20的第二端，第三开关Q3的第二端与第四开关Q4的第三端之间的连接点为第二开关支路20的中点M2。控制单元分别与第一开关Q1的第一端、第二开关Q2的第一端、第三开关Q3的第一端、第四开关Q4的第一端连接。
其中，在此实施例中，以第一开关Q1、第二开关Q2、第三开关Q3与第四开关Q4均为NMOS管为例。
可以理解的是，在本申请的实施例中，以各开关（包括第一开关Q1、第二开关Q2等开关）均为NMOS管为例。而在其他的实施例中，各开关可以是任何可控开关，比如，绝缘栅双极型晶体管（IGBT）器件、集成门极换流晶闸管（IGCT）器件、门极关断晶闸管（GTO）器件、可控硅整流器（SCR）器件、结栅场效应晶体管（JFET）器件、MOS控制晶闸管（MCT）器件等。并且，为了不同的应用与设计需要，各开关也可以为PMOS管等。此外，本申请的实施例中所示出的每个开关可作为并联连接的多个开关实现。而且，电容器可与一个开关并联连接以便实现零电压切换（ZVS）/零电流切换（ZCS）。
同时，当各开关以NMOS管为例时，NMOS管的栅极为各开关的第一端，NMOS管的源极为各开关的第二端，NMOS管的漏极为各开关的第三端。
在一实施例中，第一转换支路40包括第一电容C1、第五开关Q5、第六开关Q6与第七开关Q7，第一电容C1的第一端与第五开关Q5的第三端连接，第五开关Q5的第二端与第六开关Q6的第三端连接，第六开关Q6的第二端分别与第七开关Q7的第三端及第一电容C1的第二端连接。其中，第一电容C1的第一端为第一转换支路40的第一端，第五开关Q5的第二端为第一转换支路40的第二端，第一电容C1的第二端为第一转换支路40的第三端，第七开关Q7的第二端为第一转换支路40的第四端。
第二转换支路50包括第二电容C2、第八开关Q8、第九开关Q9与第十开关Q10，第二电容C2的第一端与第八开关Q8的第三端连接，第八开关Q8的第二端与第九开关Q9的第三端连接，第九开关Q9的第二端分别与第十开关Q10的第三端及第二电容C2的第二端连接。其中，第二电容C2的第一端为第二转换支路50的第一端，第八开关Q8的第二端为第二转换支路50的第二端，第二电容C2的第二端为第二转换支路50的第三端，第十开关Q10的第二端为第二转换支路50的第四端。
第一扩展支路包括第一扩展开关与第一扩展电容，第一扩展开关的第三端与第一扩展电容的第一端连接，第一扩展电容的第一端为第一扩展支路的第一端，第一扩展开关的第二端为第一扩展支路的第二端，第一扩展电容的第二端为第一扩展支路的第三端。
电压转换电路还包括第一滤波电容CL1，第一滤波电容CL1的第一端分别与第五开关Q5的第二端及第八开关Q8的第二端连接，第一滤波电容CL1的第二端接地。
控制单元分别与第五开关Q5的第一端、第六开关Q6的第一端、第七开关Q7的第一端、第八开关Q8的第一端、第九开关Q9的第一端、第十开关Q10的第一端及第一扩展开关的第一端连接。在一实施例中，对于图3所示的电路结构，若要实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3：1，则其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制其余的开关断开。在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，通过接通第二开关Q2、第三开关Q3和第九开关Q9，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a与第一滤波电容CL1形成串联，并同时被交流电源Vin充电。并且，通过接通第五开关Q5与第七开关Q7，第一电容C1向第一滤波电容CL1放电。同时，通过接通第七开关Q7、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b，使得第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2以及第一滤波电容CL1形成串联，并由第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b通过第二电容C2向第一滤波电容CL1放电。第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a两端的直流电压值等于输出端Vout上的电压的两倍，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b两端的直流电压值也等于输出端Vout上的电压的两倍。因此，交流电源Vin中电压信号电压的有效值等于输出端Vout上直流电压的三倍，从而实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3：1。并保持上述的过程直至交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，这时，通过接通第一开关Q1、第四开关Q4和第六开关Q6，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b与第一滤波电容CL1形成串联，并同时被交流电源Vin充电。并且，通过接通第八开关Q8与第十开关Q10，第二电容C2向第一滤波电容CL1放电。同时，通过接通第六开关Q6、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a，使得第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1以及第一滤波电容CL1形成串联，并由第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a通过第一电容C1向第一滤波电容CL1放电。第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a两端的直流电压值等于输出端Vout上的电压的两倍，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b两端的直流电压值也等于输出端Vout上的电压的两倍。因此，交流电源Vin中电压信号电压的有效值等于输出端Vout上的直流电压的三倍，同样可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3:1。并保持上述的过程直至交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，又再次重复上述内容，最终实现在交流电源Vin的整个过程中交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3：1。
在一实施例中，如图4所示，2N个第一扩展支路还包括第三个第一扩展支路30c与第四个第一扩展支路30d。其中，第三个第一扩展支路30c的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第三个第一扩展支路30c的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第三个第一扩展支路30c的第三端与第一电容C1的第二端连接。第四个第一扩展支路30d的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第四个第一扩展支路30d的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第四个第一扩展支路30d的第三端与第二电容C2的第二端连接。
在一实施例中，对于图4所示的电路结构，若要实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为4:1，则其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a及第四个第一扩展支路30d的第一扩展开关Q1d导通，同时控制其余的开关断开。在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b及第三个第一扩展支路30c的第一扩展开关Q1c导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，当交流电源Vin中的电流信号处于正半周时，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a及第四个第一扩展支路30d的第一扩展开关Q1d导通。这时交流电源Vin中的电流信号通过导通的第三开关Q3和第六开关Q6为串联连接的第三个第一扩展支路30c的第一扩展电容C1c和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。并且，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a通过导通的第六开关Q6、第十开关Q10和第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a为串联连接的第一电容C1和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。同时，第四个第一扩展支路30d的第一扩展电容C1d通过导通的第六开关Q6、第十开关Q10和第四个第一扩展支路30d的第一扩展开关Q1d为串联连接的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。最后，第二电容C2通过导通的第八开关Q8和第十开关Q10与第一滤波电容CL1并联，第二电容C2为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
当交流电源Vin中的电流信号处于负半周时，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b及第三个第一扩展支路30c的第一扩展开关Q1c导通。这时交流电源Vin中的电流信号通过导通的第一开关Q1和第九开关Q9为串联连接的第四个第一扩展支路30d的第一扩展电容C1d和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。并且，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b通过导通的第七开关Q7、第九开关Q9和第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b为串联连接的第二电容C2与第一滤波电容CL1充电并为负载供电。同时，第三个第一扩展支路30c的第一扩展电容C1c通过导通的第七开关Q7、第九开关Q9和第三个第一扩展支路30c的第一扩展开关Q1c为串联连接的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。最后，第一电容C1通过导通的第五开关Q5和第七开关Q7与第一滤波电容CL1并联，第一电容C1为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换，达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的四分之一。其中第三个第一扩展支路30c的第一扩展电容C1c和第四个第一扩展支路30d的第一扩展电容C1d上的电压均接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压均接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，结合图3和图4中的实施例可知，可以通过以相同的方式继续增加第一扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。以5：1电压转换电路（即交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为5:1）为例，需要在图4所示的4：1电路上增加两个第一扩展支路，具体增加方式与第三个第一扩展支路30c与第四个第一扩展支路30d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。
本申请的实施例还提供在图3所示的电路的基础上的另一种扩展方式。在一实施例中，电压转换电路还包括2K个第二扩展支路，其中，K为正整数。2K个第二扩展支路可用于增大交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout的电压值的比值。同时，在此实施例中，电压转换电路的扩展模式包括第一扩展模式与第二扩展模式。
在一实施例中，第二扩展支路包括第二扩展开关、第三扩展开关、第四扩展开关与第二扩展电容。其中，第二扩展开关的第三端与第二扩展电容的第一端连接，第二扩展电容的第二端分别与第三扩展开关的第二端及第四扩展开关的第三端连接，其中，第二扩展电容的第一端为第二扩展支路的第一端，第二扩展开关的第二端为第二扩展支路的第二端，第三扩展开关的第三端为第二扩展支路的第三端，第四扩展开关的第二端为第二扩展支路的第四端。控制单元分别与第二扩展开关的第一端、第三扩展开关的第一端及第四扩展开关的第一端连接。
在一实施方式中，2K个第二扩展支路包括第一个第二扩展支路60a与第二个第二扩展支路60b。
如图5所示，在此实施例中，电压转换电路处于第一扩展模式。第一个第二扩展支路60a的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第一个第二扩展支路60a的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第一个第二扩展支路60a的第三端与第一电容C1的第一端连接，第一个第二扩展支路60a的第四端接地，第二个第二扩展支路60b的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第二个第二扩展支路60b的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第二个第二扩展支路60b的第三端与第二电容C2的第一端连接，第二个第二扩展支路60b的第四端接地，控制单元与第二扩展支路连接。
具体地，控制单元用于控制第二扩展支路中的各开关的导通或断开，以增大交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout的直流电压的比值。
在一实施例中，对于图5所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为5：1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b导通，同时控制其余的开关断开。在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a及第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，当交流电源Vin中的电流信号处于正半周时，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b导通。这时交流电源Vin中的电流信号为串联连接的第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a、第一电容C1和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。并且，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a为串联连接的第一电容C1和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。同时，第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b为串联连接的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。最后，第二电容C2与第一滤波电容CL1并联，第二电容C2为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
当交流电源Vin中的电流信号处于负半周时，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a及第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b导通。这时，交流电源Vin中的电流信号为串联连接的第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b、第二电容C2和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。并且，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b为串联连接的第二电容C2和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。同时，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a为串联连接的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。最后，第一电容C1与第一滤波电容CL1并联，第一电容C1为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的五分之一。其中，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
在一实施例中，在图5所示的电路结构上再增加两个第一扩展支路，并且具体连接方式如图6所示。其中，在此实施例中，电压转换电路处于第一扩展模式，2N个第一扩展支路还包括第五个第一扩展支路30e与第六个第一扩展支路30f。
如图6所示，第五个第一扩展支路30e的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第五个第一扩展支路30e的第二端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第五个第一扩展支路30e的第三端与第二电容C2的第二端连接。第六个第一扩展支路30f的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第六个第一扩展支路30f的第二端与第二个第二扩展支路60b的第一端连接，第六个第一扩展支路30f的第三端与第一电容C1的第二端连接。
在一实施例中，对于图6所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为6：1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b、第六个第一扩展支路30f的第一扩展开关Q1f导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b、第五个第一扩展支路30e的第一扩展开关Q1e导通，同时控制其余的开关断开。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。当电压转换电路达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的六分之一。其中，第五个第一扩展支路30e的第一扩展电容C1e和第六个第一扩展支路30f的第一扩展电容C1f上的电压接近输出端Vout上的电压的五倍，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，结合图5和图6中的实施例可知，可以通过以同样的方式继续增加第一扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。并且，每增加两个第一扩展支路，即可将交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值从当前的A：1变成(A+1)：1，其中，A为正整数，例如，从5：1变成6：1。而具体连接方式以及工作原理与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在一实施例中，在图5所示的电路结构上还可以以另一种方式增加两个第一扩展支路，并且具体连接方式如图7所示。其中，在此实施例中，电压转换电路处于第一扩展模式，2N个第一扩展支路还包括第七个第一扩展支路30g与第八个第一扩展支路30h。
如图7所示，第七个第一扩展支路30g的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第七个第一扩展支路30g的第二端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第七个第一扩展支路30g的第三端与第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b的第二端连接。
第八个第一扩展支路30h的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第八个第一扩展支路30h的第二端与第二个第二扩展支路60b的第一端连接，第八个第一扩展支路30h的第三端与第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a的第二端连接。
在一实施例中，对于图7所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为7：1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b、第八个第一扩展支路30h的第一扩展开关Q1h导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b、第七个第一扩展支路30g的第一扩展开关Q1g导通，同时控制其余的开关断开。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。当电压转换电路达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的七分之一。其中，第五个第一扩展支路30e的第一扩展电容C1e和第六个第一扩展支路30f的第一扩展电容C1f上的电压接近输出端Vout上的电压的五倍，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，结合图5和图7中的实施例可知，可以通过以相同的方式继续增加第一扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。并且，每增加两个第一扩展支路，即可将交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值从当前的B：1变成(B+2)：1，其中，B为正整数，例如，从5：1变成7：1。而具体连接方式以及工作原理与上述实施例类似，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，需要注意的是，从图5中电路到图7中电路的扩展与从图5中电路到图6中电路的扩展，虽然都是通过增加两个第一扩展支路的方式完成，但交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压与的比值的变化却不同。区别在于，当增加的两个第一扩展支路中，一个第一扩展单元的第三端连接第一电容的第二端，另一个第一扩展单元的第三端连接第二电容的第二端时，增加两个第一扩展支路所带来的电压转换比例的扩展按A至A+1的规律进行。而当增加的两个第一扩展支路中，一个第一扩展单元的第三端连接第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a，另一个第一扩展单元的第三端连接第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b第二端时，增加两个第一扩展支路所带来的电压转换比例的扩展按B至B+2的规律进行。
在一实施例中，在图5所示的电路结构上再增加两个第二扩展支路，并且具体连接方式如图8所示。其中，在此实施例中，电压转换电路处于第一扩展模式，2K个第二扩展支路还包括第三个第二扩展支路60c与第四个第二扩展支路60d。
如图8所示，第三个第二扩展支路60c的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第三个第二扩展支路60c的第二端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第三个第二扩展支路60c的第三端与第一个第二扩展支路60a的第二端连接，第三个第二扩展支路60c的第四端接地。
第四个第二扩展支路60d的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第四个第二扩展支路60d的第二端与第二个第二扩展支路60b的第一端连接，第四个第二扩展支路60d的第三端与第二个第二扩展支路60b的第二端连接，第四个第二扩展支路60d的第四端接地。
在一实施例中，对于图7所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为8:1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b、第三个第二扩展支路60c的第三扩展开关Q3c、第四个第二扩展支路60d的第二扩展开关Q2d与第四扩展开关Q4d导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b、第三个第二扩展支路60c的第二扩展开关Q2c与第四扩展开关Q4c、第四个第二扩展支路60d的第三扩展开关Q3d导通，同时控制其余的开关断开。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。当电压转换电路达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的八分之一。其中，第三个第二扩展支路60c的第二扩展电容和第四个第二扩展支路60d的第二扩展电容上的电压接近输出端Vout上的电压的五倍，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，结合图3、图5和图8中的实施例可知，可以通过以相同的方式继续增加第二扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。并且，每增加两个第二扩展支路，即可将交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值从当前的F(C)变成F(C+1)，其中，F(C)与F(C+1)均表示斐波纳契数列。斐波那契数列（Fibonaccisequence），又称黄金分割数列，在数学上，斐波那契数列以如下被以递推的方法定义：F(0)=0，F(1)=1, F(C)=F(C-1)+F(C-2)（C≥2，C∈N*）。斐波那契数列指的是这样一个数列：0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、……，可见，这个数列从第3项开始，每一项都等于前两项之和。而具体连接方式以及工作原理与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在另一实施例中，在图5所示的电路结构上再增加两个第一扩展支路，并且具体连接方式如图9所示。其中，在此实施例中，电压转换电路处于第二扩展模式，2K个第二扩展支路还包括第五个第二扩展支路60e与第六个第二扩展支路60f。
如图9所示，第五个第二扩展支路60e的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第五个第二扩展支路60e的第二端与第二个第二扩展支路60b的第一端连接，第五个第二扩展支路60e的第三端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第五个第二扩展支路60e的第四端接地。
第六个第二扩展支路60f的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第六个第二扩展支路60f的第二端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第六个第二扩展支路60f的第三端与第二个第二扩展支路60b的第一端连接，第六个第二扩展支路60f的第四端接地。
在一实施例中，对于图9所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为10：1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b、第五个第二扩展支路60e的第三扩展开关Q3e、第六个第二扩展支路60f的第二扩展开关Q2f与第四扩展开关Q4f导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b、第五个第二扩展支路60e的第二扩展开关Q2e与第四扩展开关Q4e、第六个第二扩展支路60f的第三扩展开关Q3f导通，同时控制其余的开关断开。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。当电压转换电路达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的十分之一。其中，第三个第二扩展支路60c的第二扩展电容和第四个第二扩展支路60d的第二扩展电容上的电压接近输出端Vout上的电压的五倍，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，结合图5和图9中的实施例可知，可以通过以第二扩展模式继续增加第二扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。并且，每增加两个第二扩展支路，即可将交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值从当前的D：1变成2D：1，其中，D为正整数，例如，从5：1变成10：1，或从10：1变成20：1等。而具体连接方式以及工作原理与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在一实施例中，仍以在图3所示的电路的基础上增加第一个第二扩展支路60a与第二个第二扩展支路60b为例。
如图10所示，在此实施例中，电压转换电路处于第二扩展模式。其中，第一个第二扩展支路60a的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第一个第二扩展支路60a的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第一个第二扩展支路60a的第三端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第一个第二扩展支路60a的第四端接地，第二个第二扩展支路60b的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第二个第二扩展支路60b的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第二个第二扩展支路60b的第三端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第二个第二扩展支路60b的第四端接地，控制单元与第二扩展支路连接。
具体地，控制单元用于控制第二扩展支路中的开关的导通或断开，以增大交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout的电压的比值。
在一实施例中，对于图10所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为6:1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，当交流电源Vin中的电流信号处于正半周时，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b、第一个第二扩展支路60a的第三扩展开关Q3a、第二个第二扩展支路60b的第二扩展开关Q2b与第四扩展开关Q4b导通。此时，交流电源Vin中的电流信号为串联连接的第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a、第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。同时，第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b为串联连接的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。并且，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b为串联连接的第二电容C2和第一滤波电容CL1充电并给负载供电。最后，第一电容C1与第一滤波电容CL1并联，第一电容C1为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
当交流电源Vin中的电流信号处于负半周时，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第一个第二扩展支路60a的第二扩展开关Q2a与第四扩展开关Q4a、第二个第二扩展支路60b的第三扩展开关Q3b导通。这时，交流电源Vin中的电流信号为串联连接的第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b、第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。同时，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a为串联连接的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第一滤波电容CL1充电并为负载供电。并且，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a为串联连接的第一电容C1和第一滤波电容CL1充电和给负载供电。最后，第二电容C2与第一滤波电容CL1并联，第二电容C2为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的六分之一。其中，第一个第二扩展支路60a的第二扩展电容C2a和第二个第二扩展支路60b的第二扩展电容C2b上的电压接近输出端Vout上的电压的三倍，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b上的电压接近输出端Vout上的电压的两倍，而第一电容C1与第二电容C2上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
需要说明的是，虽然图6与图10同样能够实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为6:1。但可以看到的是，图10所示的电路拓扑相对于图6所示的电路拓扑，可减少两个飞跨电容。因此，图10所示的电路拓扑更适用于交流电源Vin中电压信号比较高或交流信号的频率比较低的应用场景，因为这些场景需要更大体积的飞跨电容，则图10所示的电路拓扑可以带来更明显的在成本和占板面积上的收益。
同时，结合图3和图10中的实施例可知，可以通过以第二扩展模式继续增加第二扩展支路的方式来提高电压转换电路的降压变比。并且，每增加两个第二扩展支路，即可将交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值从当前的E：1变成(2E)：1，其中，E为正整数，例如，从4：1变成8：1或从6：1变成12：1等。而具体连接方式以及工作原理与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在一实施例中，电压转换电路还包括倍频支路70。其中，倍频支路70分别与第一扩展支路、第一开关支路10、第二开关支路20及控制单元连接。
具体地，倍率支路用于使第一扩展支路、第一转换支路40、第二转换支路50及倍频支路70中的开关工作在交流电源Vin频率的整数倍的开关频率上。
对于上述实施例中的电路结构而言，在交流电源Vin的频率比较低时(例如，在一实施例中，交流电源的输入为低频无线充电系统通过接收线圈收到的电能信号，其工作频率在111KHz-148.5KHz之间)，各个飞跨电容之间进行电荷转移时，会存在电流脉冲而导致功率损耗，从而降低电压转换电路的转换效率。此时，通过增加倍频支路70可使第一扩展支路、第一转换支路40、第二转换支路50及倍频支路70中的开关工作在交流电源Vin频率的整数倍的开关频率上，以减小飞跨电容之间由于连接状态改变时的脉冲电流而带来的电荷转移的损耗，从而能够提升电压转换电路的转换效率。
需要说明的是，在本申请的实施例中，飞跨电容指的是在该电压转换电路中用于储能的电容，例如第一电容C1与第二电容C2等。
在一实施例中，请参照图11，图11为本申请实施例提供的一种在图3所示的电路结构上增加倍频支路70后的电路结构。
如图11所示，倍频支路70包括第一倍频开关Q5a、第二倍频开关Q5b、第三倍频开关Q5c与第四倍频开关Q5d。其中，第一倍频开关Q5a的第三端分别与第二倍频开关Q5b的第三端及第三开关Q3的第三端连接，第一倍频开关Q5a的第二端分别与第三倍频开关Q5c的第二端及第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第二倍频开关Q5b的第二端分别与第四倍频开关Q5d的第二端及第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第三倍频开关Q5c的第三端分别与第四倍频开关Q5d的第三端及第一开关Q1的第三端连接。控制单元分别与第一倍频开关Q5a的第一端、第二倍频开关Q5b的第一端、第三倍频开关Q5c的第一端及第四倍频开关Q5d的第一端连接。
在一实施例中，对于图11所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3：1。同时，在此实施例中，倍率支路可以用于使第一扩展支路、第一转换支路40、第二转换支路50及倍频支路70中的开关工作在交流电源Vin频率的两倍的开关频率上。
其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第二倍频开关Q5b、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的正半周的峰值对应的时刻，控制单元控制第二开关Q2与第三开关Q3保持导通、并控制第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第一倍频开关Q5a、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第四倍频开关Q5d、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的峰值对应的时刻，控制单元控制第一开关Q1与第四开关Q4保持导通、并控制第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第三倍频开关Q5c、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制其余的开关管断开。
在另一实施例中，请参照图12，图12为本申请实施例提供的另一种在图3所示的电路结构上增加倍频支路70后的电路结构。
如图12所示，倍频支路70包括第五倍频开关Q5e与第六倍频开关Q5f。第五倍频开关Q5e的第三端分别与第六倍频开关Q5f第三端、第一开关Q1的第三端及第三开关Q3的第三端连接，第五倍频开关Q5e的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第六倍频开关Q5f的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接。控制单元分别与第五倍频开关Q5e的第一端及第六倍频开关Q5f的第一端连接。
在一实施例中，对于图12所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为3：1。
其具体的实现过程为：将第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第六倍频开关Q5f与第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a记为第一开关组合，并将第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第五倍频开关Q5e与第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b记为第二开关组合。控制单元控制第一开关组合与第二开关组合以交流电源Vin的频率的整数倍交替导通与断开。
在一实施例中，对于图12所示的电路结构，倍率支路用于使第一扩展支路、第一转换支路40、第二转换支路50及倍频支路70中的开关工作在交流电源Vin频率的两倍的开关频率上。
其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第六倍频开关Q5f、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的正半周的峰值对应的时刻，控制单元控制第二开关Q2与第三开关Q3保持导通，并控制第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第五倍频开关Q5e、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10、第六倍频开关Q5f、第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制其余的开关管断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的峰值对应的时刻，控制单元控制第一开关Q1与第四开关Q4保持导通、并控制第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9、第五倍频开关Q5e、第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制其余的开关管断开。
需要说明的是，图11与图12中所示的倍频支路70，可适用于本申请任一实施例中的电路结构，具体连接方式与实现过程与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在一实施例中，请参照图13，图13为本申请实施例提供的一种在图3所示的电路结构上增加解耦支路80后的电路结构。
如图13所示，解耦支路80包括第十一开关Q6a、第十二开关Q6b与第二滤波电容C6a。其中，第十一开关Q6a的第三端分别与第十二开关Q6b第三端、第一开关Q1的第三端、第三开关Q3的第三端及第二滤波电容C6a的第一端连接，第十一开关Q6a的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第十二开关Q6b的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第二滤波电容C6a的第二端接地。控制单元分别与第十一开关Q6a的第一端及第十二开关Q6b的第一端连接。
具体地，通过增加解耦支路80，能够实现由第一开关支路10、第二开关支路20中的开关组成的整流电路与由第一扩展支路、第一转换支路40、第二转换支路50及解耦支路80组成的降压电路中的开关工作在相互解耦的开关频率上。也就是说降压电路中开关的工作频率可以为独立于交流电源Vin频率的任意频率。其中，第二滤波电容C6a能够使第二滤波电容C6a的第一端的电压近似直流，这样，降压电路的工作频率可自由取值，无需和交流电源Vin的频率（即整流电路的工作频率）成整数倍关系或同步。
需要说明的是，图13中所示的解耦支路80，可适用于本申请任一实施例中的电路结构，具体连接方式与实现过程与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在另一实施方式中，对于上述所说的各个飞跨电容之间进行电荷转移时，会存在电流脉冲而导致功率损耗，从而降低电压转换电路的转换效率这一问题，本申请实施例还提供另外一种解决方式。
如图14所示，电压转换电路还包括第一电感L1。第一电感L1的第一端分别与第五开关Q5的第二端及第八开关Q8的第二端连接，第一电感L1的第二端与第一滤波电容CL1的第一端连接。
以下将对增加第一电感L1的理由与原理进行详细描述。
请一并参照图15与图16，图15为本申请实施例提供的图3所示的电压转换电路在工作过程中各关键电流和电压波形的示意图，图16为本申请实施例提供的图3所示的电压转换电路的简化电路图。其中，在图15中，曲线L151为第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b的控制信号；曲线L152为第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a的控制信号；曲线L153为交流电源Vin中的电流信号；曲线L154为流过第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a的电流信号；曲线L155为流过第一电容C1的电流信号；曲线L156为流过第一滤波电容CL1的电流信号。
具体地，在飞跨电容(例如第一电容C1与第二电容C2等)向负载放电过程中，由于输出端Vout并联第一滤波电容CL1，电荷从飞跨电容中向第一滤波电容CL1转移时难免会因为电压差产生电流尖峰。如图15所示，当交流电源Vin中电流信号处于正半周时（即图15中t151-t152时间段），交流电源Vin中电流信号通过导通的第三开关Q3与第九开关Q9为串联的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一滤波电容CL1充电，并用于为与输出端Vout连接的负载供电。同时，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b通过导通的第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b，第九开关Q9为串联的第二电容C2和第一滤波电容CL1放电，并用于为与输出端Vout连接的负载供电。同时，第一电容C1通过导通的第五开关Q5、第七开关Q7与第一滤波电容CL1和负载并联。这一时间段的简化电路如图16中a部分所示。
从曲线L154可以看出，由于交流电源Vin（如无线充电应用中接收线圈接收的电能信号）的电流源特性，流过第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a的电流信号为正弦波。而第一滤波电容CL1上的电流信号则在交流电源Vin中电流信号的正半周期开始时(即t151时刻)有显著的脉冲电流。这时，由于第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2所组成的串联电路在输出端Vout的电压高于第一滤波电容CL1上的电压，所以在t151时刻，从第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2向第一滤波电容CL1转移的电荷会产生显著的脉冲电流，从而带来电荷转移损耗。同理，第一电容C1也与第一滤波电容CL1以及负载并联，在t151时刻，第一电容C1上的电压也略高于输出第一滤波电容CL1上的电压，所以第一电容C1上的电流也会有一个电流脉冲的出现。即在t151时刻，第一电容C1也同时在为第一滤波电容CL1充电。
当交流电源Vin中电流信号处于负半周时（即图15中t152-t153时间段），交流电源Vin中电流信号通过导通的第一开关Q1、第六开关Q6为串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第一滤波电容CL1充电，并为负载供电。同时，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a通过导通的第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a、第六开关Q6向串联的第一电容C1和第一滤波电容CL1放电，并为负载供电。同时，第二电容C2通过导通的第八开关Q8、第十开关Q10与第一滤波电容CL1以及负载并联。这一时间段的简化电路如图16中b部分所示。
从曲线L156可以看出，在交流电源Vin中电流信号的负半周期开始时(即t152时刻)也有显著的脉冲电流。这是由于第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1所组成的串联电路在输出端Vout的电压高于第一滤波电容CL1上的电压，所以在t152时刻，从第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1向第一滤波电容CL1转移的电荷会产生显著的脉冲电流，也会带来电荷转移损耗。由于是串联的关系，在交流电源Vin中电流信号的负半周期(即图15中t152-t153时间段)，流过第一电容C1的电流信号和流过第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a的电流信号的幅度相同，方向相反。第二电容C2也与第一滤波电容CL1以及负载并联，在t152时刻，第二电容C2上的电压也略高于第一滤波电容CL1上的电压，在t152时刻，第二电容C2也同时在为第一滤波电容CL1充电。
综上，在飞跨电容向输出端Vout放电的过程中，在飞跨电容和第一滤波电容CL1之间存在显著的电流尖峰和电荷转移损耗。为了解决这个问题，则可采用在输出端Vout串联感性原件，以限制飞跨电容向输出电容放电时的尖峰电流。例如，如图14所示，在图3所示的电路结构上，在输入端增加串联的第一电感L1来限制输出个电容上的电流的快速变化，进而减少飞跨电容和第一滤波电容CL1之间的电荷转移损耗。
进而，请参照图17，图17为本申请实施例提供的图14所示的电压转换电路在工作过程中部分电压和电流波形的示意图。其中，在图17中，曲线L171为第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b的控制信号；曲线L172为第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a的控制信号；曲线L173为交流电源Vin中的电流信号；曲线L174为流过第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a的电流信号；曲线L175为流过第一电容C1的电流信号；曲线L176为流过第一滤波电容CL1的电流信号。
如图17所示，由曲线L176可知，由于第一电感L1的存在，第一滤波电容CL1上不再存在尖峰电流。此外，在一实施方式中，可将第一电感L1的电感值选择为能够与放电回路中总电容（例如，如图16中a部分，其放电回路中的总电容即为各电容进行串并联组合后的等效电容值。）在开关频率上谐振以进一步降低开关损耗。继而，在第一电感L1与放电回路中总电容达到谐振时，第一滤波电容CL1上波形近似为半个正弦波。
从曲线L174与曲线L175的电流波形可以看出，虽然第一滤波电容CL1上的电流尖峰被消除了，第一电容C1在t171时刻与t172时刻仍然存在尖峰电流，也就是说电路中各飞跨电容之间仍旧存在电荷的不受控转移，从而出现尖峰电流。如前面针对图16的分析，结合图16中的a部分可以看出，在交流电源Vin中电流信号的正半周期时，第一电容C1和串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2并联为输出第一滤波电容CL1充电。且串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2在输出端Vout的电压比第一电容C1上的电压高一些。可见，在图3所示的电路结构中，在同一时间，存在两路飞跨电容组合以不同的电流为第一滤波电容CL1充电，且第一电容C1支路上放电电流小于串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2组成的支路的放电电流。然而，在图14所示的电路结构中，新加入的第一电感L1限制了飞跨电容向第一滤波电容CL1放电的电流的变化，两组并联的飞跨电容由于在输出端Vout的电压不同，飞跨电容之间产生的电荷转移。由图17中的曲线可以看出，在t171时刻，由于第一电感L1的存在，且串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的组合在输出端Vout上的电压略高，第一电容C1不再为第一滤波电容CL1供电而是被串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的组合充电，即流过第一电容C1的电流信号的方向为正。直到第一电容C1和串联的第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的组合上的电压达到均衡后，两路飞跨电容的组合再同时为第一滤波电容CL1和负载供电，即在t171时刻和t172时刻之间，流过第一电容C1的电流信号的方向由正变负。
同理，在交流电源Vin中电流信号的负半周开始时(即t172时刻)，串联的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1的组合与第二电容C2并联，其中第二电容C2上的电压稍低。所以在t172时刻，串联的第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1的组合先以尖峰电流给第二电容C2充电，直到电压均衡后两路再同时为第一滤波电容CL1充电和为负载供电。由于是串联的关系，在交流电源Vin中电流信号的负半周期(即t172时刻-t173时刻)，第一扩展支路的第一扩展电容和第一电容C1幅度相同，方向相反。
基于此，对于图14所示的电路结构，本申请还提供另一种控制方法以进一步减少飞跨电容之间的电荷转移损耗，从而提高转换效率。
其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b导通，同时控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a断开，并控制第五开关Q5与第七开关Q7中的至少一个断开。
在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制第五开关Q5与第七开关Q7同时导通。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a导通，同时控制第二开关Q2、第三开关Q3、第五开关Q5、第七开关Q7、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b断开，并控制第八开关Q8与第十开关Q10中的至少一个断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制第八开关Q8与第十开关Q10同时导通。
请一并参阅图18与图19，其中，图18为本申请另一实施例提供的图14所示的电压转换电路在工作过程中部分电压和电流波形的示意图，图19为本申请实施例提供的图14所示的电压转换电路的简化电路图。其中，在图18中，曲线L181为第八开关Q8或第十开关Q10的控制信号；曲线L182为第五开关Q5或第七开关Q7的控制信号；曲线L183为第二开关Q2、第三开关Q3、第九开关Q9及第二个第一扩展支路30b的第一扩展开关Q1b的控制信号；曲线L184为第一开关Q1、第四开关Q4、第六开关Q6、第八开关Q8、第十开关Q10及第一个第一扩展支路30a的第一扩展开关Q1a的控制信号；曲线L185为交流电源Vin中的电流信号；曲线L186为流过第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a的电流信号；曲线L187为流过第一电容C1的电流信号；曲线L188为流过第一滤波电容CL1的电流信号。
具体地，如图19所示，新的控制方法将图14中的电压转换电路的控制从两个阶段延伸到四个阶段。其中在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻(即t181时刻)，此时的简化电路如图19中的e部分所示。为了避免飞跨电容之间的电荷转移，只由第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的串联电路为第一滤波电容CL1充电和为负载供电，通过断开第五开关Q5与第七开关Q7之中的一个，以将第一电容C1与电路断开。从图18中可以看到在t181时刻至t182时刻之间的时间段，第一电容C1上的电流为0。 随着第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的串联电路对第一滤波电容CL1和负载的放电，输出端Vout上的电压逐渐降低。直到在t182时刻，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b和第二电容C2的串联电路的电压与第一电容C1两端的电压相等。这时，再同时导通第五开关Q5与第七开关Q7，以将第一电容C1与输出端Vout并联，如图19中c部分所示，第二个第一扩展支路30b的第一扩展电容C1b、第二电容C2与第一电容C1一起为第一滤波电容CL1和负载供电。由于切入第一电容C1时两个并联的飞跨电容组合电压相等，飞跨电容之间不会出现电荷转移，即没有电流尖峰，也就不会存在额外的损耗。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻(即t183时刻)，此时的简化电路如图19中的d部分所示。为了避免飞跨电容之间的电荷转移，只由第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1的串联电路为第一滤波电容CL1充电和为负载供电，通过断开第八开关Q8与第十开关Q10之中的一个，以将第二电容C2与电路断开。从图18中可以看到在t183时刻至t184时刻之间的时间段，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1上的电流有明显的增加，这是由于第二电容C2未参与放电，所有输出电流由第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1提供。随着第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1的串联电路对第一滤波电容CL1和负载的放电，输出端Vout上的电压逐渐降低。直到在t184时刻，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a和第一电容C1的串联电路与第二电容C2两端电压相等。这时，再同时导通第八开关Q8与第十开关Q10，以将第二电容C2与输出端Vout并联，如图19中f部分所示，第一个第一扩展支路30a的第一扩展电容C1a、第一电容C1与第二电容C2一起为第一滤波电容CL1和负载供电。由于切入第二电容C2时两个并联的飞跨电容组合电压相等，飞跨电容之间不会出现电荷转移，即没有电流尖峰，也就不会存在额外的损耗。
可以理解的是，图14中所示的第一电感L1，以及对应的延迟将第一电容C1和第二电容C2切入放电通路的控制方法可适用于本申请任一实施例中的电路结构，具体连接方式与实现过程与上述实施例类似，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。
在一实施例中，类似于图14所示的通过增加第一电感L1的方式以消除各个飞跨电容之间进行电荷转移时所产生的电流尖峰，本申请实施例还提供一种在输出端Vout级联DC/DC变换支路的电路结构。
如图20所示，电压转换电路还包括第一DC/DC变换支路90。其中，第一DC/DC变换支路90的第一端分别与第五开关Q5的第二端及第八开关Q8的第二端连接，第一DC/DC变换支路90的第二端与第一滤波电容CL1的第一端连接。
可以理解的是，图20所示的电路结构的工作原理与图14所示的电路结构的工作原理相同，其在本领域技术人员容易理解的范围内，这里不再赘述。同时，应用于图14所示的电路结构的控制方法可均可适用于图20所示的电路结构。此外，图20所示的DC/DC变换支路和对应的延迟将第一电容C1和第二电容C2切入放电通路的控制方法也同样可适用于本申请任一实施例中的电路结构。
在一实施例中，请一并参照图2与图21，其中，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。其中，图21所示的电路结构与图3所示的电路结构具有相同的第一开关支路10与第二开关支路20。
具体地，如图21所示，第一转换支路40包括第三电容C3、第十三开关Q13、第十四开关Q14与第十五开关Q15，第三电容C3的第一端与第十三开关Q13的第三端连接，第十三开关Q13的第二端与第十四开关Q14的第三端连接，第十四开关Q14的第二端分别与第十五开关Q15的第三端及第三电容C3的第二端连接。其中，第三电容C3的第一端为第一转换支路40的第一端，第十四开关Q14的第三端为第一转换支路40的第二端，第一转换支路40的第一端与第一转换支路40的第三端为同一端，第十五开关Q15的第二端为第一转换支路40的第四端，第十四开关Q14的第二端为第一转换支路40的第五端。
第二转换支路50包括第四电容C4、第十六开关Q16、第十七开关Q17与第十八开关Q18，第四电容C4的第一端与第十六开关Q16的第三端连接，第十六开关Q16的第二端与第十七开关Q17的第三端连接，第十七开关Q17的第二端分别与第十八开关Q18的第三端及第四电容C4的第二端连接，其中，第四电容C4的第一端为第二转换支路50的第一端，第十六开关Q16的第二端为第二转换支路50的第二端，第二转换支路50的第一端与第二转换支路50的第三端为同一端，第十八开关Q18的第二端为第二转换支路50的第四端，第十七开关Q17的第二端为第一转换支路40的第五端。
第一扩展支路包括第五电容、第十九开关、第二十开关与第二十一开关，第五电容的第一端与第十九开关的第三端连接，第五电容的第二端分别与第二十开关的第二端及第二十一开关的第三端连接，第二十一开关的第二端接地，其中，第五电容的第一端为第一扩展支路的第一端，第二十开关的第三端为第一扩展支路的第三端，第十九开关的第二端为第一扩展支路的第二端。
电压转换电路还包括第三滤波电容CL3，第三滤波电容CL3的第一端分别与第十三开关Q13的第二端及第十六开关Q16的第二端连接，第三滤波电容CL3的第二端接地。
控制单元分别与第十三开关Q13的第一端、第十四开关Q14的第一端、第十五开关Q15的第一端、第十六开关Q16的第一端、第十七开关Q17的第一端、第十八开关Q18的第一端、第十九开关的第一端、第二十开关的第一端及第二十一开关的第一端连接。
在一实施例中，对于图21所示的电路结构，若要实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为4：1，则其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十三开关Q13、第十五开关Q15、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第十六开关Q16、第十八开关Q18、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十三开关Q13、第十五开关Q15、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b导通。这时，交流电源Vin中电流信号为串联连接的第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a、第四电容C4和第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。同时，第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b为串联连接的第四电容C4和第三滤波电容CL3充电并为负载供电。最后，第三电容C3与第三滤波电容CL3并联，第三电容C3为第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第十六开关Q16、第十八开关Q18、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b导通。这时，交流电源Vin中电流信号为串联连接的第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b、第三电容C3和第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。同时，第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a为串联连接的第三电容C3和第三滤波电容CL3充电并为负载供电。最后，第四电容C4与第三滤波电容CL3并联，第四电容C4为第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的四分之一。其中，第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a和第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b上的电压接近输出端Vout上的电压两倍，而第三电容C3与第四电容C4上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可以理解的是，图21与图4中的电压转换电路，二者均能够实现输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的四分之一。同时，图21中的电压转换电路相比于图4中的电压转换电路，虽然多用了两个开关管，但是少用了两个飞跨电容，而且省下的飞跨电容为在图4中电路里需要承受输出电压3倍的高耐压电容。所以，图21中所示电路拓扑更适用于交流电源Vin中的电压信号比较高或交流电源Vin的频率比较低的应用场景，因为这些场景需要更大体积的飞跨电容，而图21中的电路可以带来更明显的在成本和占板面积上的收益。
在一实施例中，在图21所示的电路结构上再增加两个第一扩展支路，并且具体连接方式如图22所示。其中，在此实施例中，2N个第一扩展支路还包括第九个第一扩展支路30i与第十个第一扩展支路30j。
如图22所示，第九个第一扩展支路30i的第一端与第三开关Q3的第三端连接，第九个第一扩展支路30i的第二端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第九个第一扩展支路30i的第三端与第一个第二扩展支路60a的第一端连接，第九个第一扩展支路30i的第四端接地。
第十个第一扩展支路30j的第一端与第一开关Q1的第三端连接，第十个第一扩展支路30j的第二端与第一个第一扩展支路30a的第一端连接，第十个第一扩展支路30j的第三端与第二个第一扩展支路30b的第一端连接，第十个第一扩展支路30j的第四端接地。
在一实施例中，对于图22所示的电路结构，可实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为8：1，其具体的实现过程为：在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十三开关Q13、第十五开关Q15、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b、第九个第一扩展支路30i的第二十开关Q20i、第十个第一扩展支路30j的第十九开关Q19j与第二十一开关Q21j导通，同时控制其余的开关断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第十六开关Q16、第十八开关Q18、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b、第九个第一扩展支路30i的第十九开关Q19i与第二十一开关Q21i、第十个第一扩展支路30j的第二十开关Q20j导通，同时控制其余的开关断开。
具体地，在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十三开关Q13、第十五开关Q15、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b、第九个第一扩展支路30i的第二十开关Q20i、第十个第一扩展支路30j的第十九开关Q19j与第二十一开关Q21j导通。这时，交流电源Vin中电流信号为串联连接的第九个第一扩展支路30i的第五电容C5i、第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a、第四电容C4和第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。同时，第十个第一扩展支路30j的第五电容C5j为串联连接的第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a、第四电容C4和第三滤波电容CL3充电并为负载供电。同时，第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b为串联连接的第四电容C4和第三滤波电容CL3串联充电并给负载供电。最后，第三电容C3与第三滤波电容CL3并联，第三电容C3为第三滤波电容CL3充电和为负载供电。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第十六开关Q16、第十八开关Q18、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b、第九个第一扩展支路30i的第十九开关Q19i与第二十一开关Q21i、第十个第一扩展支路30j的第二十开关Q20j导通。这时，交流电源Vin中电流信号为串联连接的第十个第一扩展支路30j的第五电容C5j、第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b、第三电容C3和第三滤波电容CL3充电，并为负载供电。同时，第九个第一扩展支路30i的第五电容C5i串联连接的第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b、第三电容C3和第三滤波电容CL3充电并为负载供电。同时，第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a为串联连接的第三电容C3和第三滤波电容CL3串联充电和给负载供电。最后，第四电容C4与第三滤波电容CL3并联，第四电容C4为第三滤波电容CL3充电和为负载供电。
在此实施例中，电压转换电路中的各开关以50%的占空比以输入交流信号的频率反复切换。达到稳态时，输出端Vout上的电压即为交流电源Vin中电压信号的有效值的八分之一。其中，第九个第一扩展支路30i的第五电容C5i和第十个第一扩展支路30j的第五电容C5j上的电压接近输出端Vout上的电压四倍，第一个第一扩展支路30a的第五电容C5a和第二个第一扩展支路30b的第五电容C5b上的电压接近输出端Vout上的电压两倍，而第三电容C3与第四电容C4上的电压与输出端Vout上的电压基本相同。
可理解，在实现交流电源Vin中电压信号的有效值与输出端Vout上的电压的比值为8：1的电路结构中，图22所示的电路结构是最省飞跨电容的方法。则图22所示的电路结构可适用于输入的交流电源Vin中电压信号比较高或交流电源Vin的频率比较低的应用场景，因为这些场景需要更大体积的飞跨电容，而图22所示的电路结构可以带来更明显的在成本和占板面积上的收益。
需要说明的是，本领域技术人员还能够使用本发明所提供的实施例进行不同的组合以提出其他方案。
例如，在一实施例中，同样可在图21与图22所示的电路中增加电感。具体为，电压转换电路还包括第二电感（图未示）。其中，第二电感的第一端分别与第十三开关Q13的第二端及第十六开关Q16的第二端连接连接，第二电感的第二端与第三滤波电容CL3的第一端连接。
又如，在另一实施例中，也可在图21与图22所示的电路中增加DC/DC变换支路。具体为，电压转换电路还包括第二DC/DC变换支路（图未示）。其中，第二DC/DC变换支路的第一端分别与第十三开关Q13的第二端及第十六开关Q16的第二端连接连接，第二DC/DC变换支路的第二端与第三滤波电容CL3的第一端连接。
再如，在一实施方式中，还可采用与图14所示的电路结构的控制方法类似的方法控制图21与图22所示的电路结构，以减少飞跨电容之间的电荷转移损耗，从而提高转换效率。具体为，在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻，控制单元控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b导通，同时控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第十六开关Q16、第十八开关Q18、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b断开。并控制第十三开关Q13、第十五开关Q15中的至少一个断开。
在交流电源Vin中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制第十三开关Q13、第十五开关Q15同时导通。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻，控制单元控制第一开关Q1、第四开关Q4、第十四开关Q14、第一个第一扩展支路30a的第十九开关Q19a与第二十一开关Q21a、第二个第一扩展支路30b的第二十开关Q20b导通，同时控制第二开关Q2、第三开关Q3、第十三开关Q13、第十五开关Q15、第十七开关Q17、第一个第一扩展支路30a的第二十开关Q20a、第二个第一扩展支路30b的第十九开关Q19b与第二十一开关Q21b断开，并控制第十六开关Q16、第十八开关Q18中的至少一个断开。
在交流电源Vin中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制第十六开关Q16、第十八开关Q18同时导通。
本申请实施例还提供一种充电设备，该充电设备包括无线接收线圈以及如上述任一实施例中的电压转换电路。
其中，无线接收线圈与电压转换电路连接，无线接收线圈用于接收无线电能信号，以为电压转换电路提供交流电源。
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 (35)
1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：
第一开关支路、第二开关支路、第一转换支路、第二转换支路、2N个第一扩展支路与控制单元，其中，N为正整数，所述2N个第一扩展支路包括第一个第一扩展支路与第二个第一扩展支路；
所述第一开关支路的第一端与第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第一开关支路的中点与交流电源的反相输出端连接，第二个第一扩展支路的第二端与所述第二转换支路的第一端连接，第二个第一扩展支路的第三端与所述第一转换支路的第三端连接，所述第二转换支路的第二端与所述第一转换支路的第二端连接，所述第二转换支路的第三端与第一个第一扩展支路的第三端连接，所述第一转换支路的第一端与第一个第一扩展支路的第二端连接，第一个第一扩展支路的第一端与所述第二开关支路的第一端连接，所述第二开关支路的中点与所述交流电源的同相输出端连接，所述第一开关支路的第二端、所述第一转换支路的第四端、所述第二转换支路的第四端及所述第二开关支路的第二端均接地，其中，所述第一转换支路的第二端作为所述电压转换电路的输出端；
所述控制单元分别与所述第一开关支路、所述第二开关支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述第一扩展支路连接，所述控制单元用于根据交流电源控制所述第一开关支路、所述第二开关支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述第一扩展支路中的开关的导通或断开，以将所述交流电源中的电压信号进行转换后在所述电压转换电路的输出端输出。
2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一开关支路包括串联连接的第一开关与第二开关，所述第一开关的第三端为所述第一开关支路的第一端，所述第二开关的第二端为所述第一开关支路的第二端，所述第一开关的第二端与所述第二开关的第三端之间的连接点为所述第一开关支路的中点；
所述第二开关支路包括串联连接的第三开关与第四开关，所述第三开关的第三端为所述第二开关支路的第一端，所述第四开关的第二端为所述第二开关支路的第二端，所述第三开关的第二端与所述第四开关的第三端之间的连接点为所述第二开关支路的中点；
所述控制单元分别与所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端、所述第四开关的第一端连接。
3.根据权利要求2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一转换支路包括第一电容、第五开关、第六开关与第七开关，所述第一电容的第一端与所述第五开关的第三端连接，所述第五开关的第二端与所述第六开关的第三端连接，所述第六开关的第二端分别与所述第七开关的第三端及所述第一电容的第二端连接，其中，所述第一电容的第一端为所述第一转换支路的第一端，所述第五开关的第二端为所述第一转换支路的第二端，所述第一电容的第二端为所述第一转换支路的第三端，所述第七开关的第二端为所述第一转换支路的第四端；
所述第二转换支路包括第二电容、第八开关、第九开关与第十开关，所述第二电容的第一端与所述第八开关的第三端连接，所述第八开关的第二端与所述第九开关的第三端连接，所述第九开关的第二端分别与所述第十开关的第三端及所述第二电容的第二端连接，其中，所述第二电容的第一端为所述第二转换支路的第一端，所述第八开关的第二端为所述第二转换支路的第二端，所述第二电容的第二端为所述第二转换支路的第三端，所述第十开关的第二端为所述第二转换支路的第四端；
所述第一扩展支路包括第一扩展开关与第一扩展电容，所述第一扩展开关的第三端与所述第一扩展电容的第一端连接，所述第一扩展电容的第一端为所述第一扩展支路的第一端，所述第一扩展开关的第二端为所述第一扩展支路的第二端，所述第一扩展电容的第二端为所述第一扩展支路的第三端；
所述电压转换电路还包括第一滤波电容，所述第一滤波电容的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第五开关的第一端、所述第六开关的第一端、所述第七开关的第一端、所述第八开关的第一端、所述第九开关的第一端、所述第十开关的第一端及所述第一扩展开关的第一端连接。
4.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
5.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述2N个第一扩展支路还包括第三个第一扩展支路与第四个第一扩展支路；
第三个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第三个第一扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第三个第一扩展支路的第三端与所述第一电容的第二端连接；
第四个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第四个第一扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第四个第一扩展支路的第三端与所述第二电容的第二端连接。
6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关及第四个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关及第三个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
7.根据权利要求3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2K个第二扩展支路，其中，K为正整数；
所述电压转换电路的扩展模式包括第一扩展模式与第二扩展模式，所述2K个第二扩展支路包括第一个第二扩展支路与第二个第二扩展支路；
在所述电压转换电路处于所述第一扩展模式时，第一个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第一个第二扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第三端与所述第一电容的第一端连接，第一个第二扩展支路的第四端接地，第二个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第二个第二扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第三端与所述第二电容的第一端连接，第二个第二扩展支路的第四端接地；
在所述电压转换电路处于所述第二扩展模式时，第一个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第一个第二扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第三端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第一个第二扩展支路的第四端接地，第二个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第二个第二扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第三端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第二个第二扩展支路的第四端接地；
所述控制单元与所述第二扩展支路连接，所述控制单元用于控制所述第二扩展支路中的开关的导通或断开，以增大所述电压转换电路的输出端的电压与所述交流电源中电压信号的有效值的比值。
8.根据权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二扩展支路包括第二扩展开关、第三扩展开关、第四扩展开关与第二扩展电容；
所述第二扩展开关的第三端与所述第二扩展电容的第一端连接，所述第二扩展电容的第二端分别与所述第三扩展开关的第二端及所述第四扩展开关的第三端连接，其中，所述第二扩展电容的第一端为所述第二扩展支路的第一端，所述第二扩展开关的第二端为所述第二扩展支路的第二端，所述第三扩展开关的第三端为所述第二扩展支路的第三端，所述第四扩展开关的第二端为所述第二扩展支路的第四端；
所述控制单元分别与所述第二扩展开关的第一端、所述第三扩展开关的第一端及所述第四扩展开关的第一端连接。
9.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关及第二个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
10.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第二扩展模式；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
11.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2N个第一扩展支路还包括第五个第一扩展支路与第六个第一扩展支路；
第五个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第五个第一扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第五个第一扩展支路的第三端与所述第二电容的第二端连接；
第六个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第六个第一扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第六个第一扩展支路的第三端与所述第一电容的第二端连接。
12.根据权利要求11所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第六个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第五个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
13.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2N个第一扩展支路还包括第七个第一扩展支路与第八个第一扩展支路；
第七个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第七个第一扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第七个第一扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第二扩展电容的第二端连接；
第八个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第八个第一扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第八个第一扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第二扩展电容的第二端连接。
14.根据权利要求13所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第八个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第七个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
15.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2K个第二扩展支路还包括第三个第二扩展支路与第四个第二扩展支路；
第三个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第三个第二扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第三个第二扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第二端连接，第三个第二扩展支路的第四端接地；
第四个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第四个第二扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第四个第二扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第二端连接，第四个第二扩展支路的第四端接地。
16.根据权利要求15所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第三个第二扩展支路的第三扩展开关、第四个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第三个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第四个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
17.根据权利要求8所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路处于所述第一扩展模式，所述2K个第二扩展支路还包括第五个第二扩展支路与第六个第二扩展支路；
第五个第二扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第五个第二扩展支路的第二端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第五个第二扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第五个第二扩展支路的第四端接地；
第六个第二扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第六个第二扩展支路的第二端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第六个第二扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第六个第二扩展支路的第四端接地。
18.根据权利要求17所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第三扩展开关、第二个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第五个第二扩展支路的第三扩展开关、第六个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关、第一个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第二个第二扩展支路的第三扩展开关、第五个第二扩展支路的第二扩展开关与第四扩展开关、第六个第二扩展支路的第三扩展开关导通，同时控制其余的开关断开。
19.根据权利要求3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倍频支路；
所述倍频支路分别与所述第一扩展支路、所述第一开关支路、所述第二开关支路及所述控制单元连接；
所述倍率支路用于使所述第一扩展支路、所述第一转换支路、所述第二转换支路及所述倍频支路中的开关工作在所述交流电源频率的整数倍的开关频率上。
20.根据权利要求19所述的电压转换电路，其特征在于，所述倍频支路包括第一倍频开关、第二倍频开关、第三倍频开关与第四倍频开关；
所述第一倍频开关的第三端分别与所述第二倍频开关第三端及所述第三开关的第三端连接，所述第一倍频开关的第二端分别与所述第四倍频开关的第二端及第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第二倍频开关的第二端分别与所述第三倍频开关的第二端及第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第三倍频开关的第三端分别与所述第四倍频开关的第三端及所述第一开关的第三端连接；
所述控制单元分别与所述第一倍频开关的第一端、所述第二倍频开关的第一端、所述第三倍频开关的第一端及所述第四倍频开关的第一端连接。
21.根据权利要求20所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第二倍频开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的峰值对应的时刻，所述控制单元控制所述第二开关与所述第三开关保持导通、并控制所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第一倍频开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第三倍频开关、第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的峰值对应的时刻，所述控制单元控制所述第一开关与所述第四开关保持导通、并控制所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第四倍频开关、第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制其余的开关管断开。
22.根据权利要求19所述的电压转换电路，其特征在于，所述倍频支路包括第五倍频开关与第六倍频开关；
所述第五倍频开关的第三端分别与所述第六倍频开关第三端、所述第一开关的第三端及所述第三开关的第三端连接，所述第五倍频开关的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第六倍频开关的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接；
所述控制单元分别与所述第五倍频开关的第一端及所述第六倍频开关的第一端连接。
23.根据权利要求22所述的电压转换电路，其特征在于，将所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关、所述第六倍频开关与第一个第一扩展支路的第一扩展开关记为第一开关组合，并将所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关、所述第五倍频开关与第二个第一扩展支路的第一扩展开关记为第二开关组合；
所述控制单元控制所述第一开关组合与所述第二开关组合以交流电源的频率的整数倍交替导通与断开。
24.根据权利要求3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第十一开关、第十二开关与第二滤波电容；
所述第十一开关的第三端分别与所述第十二开关第三端、所述第一开关的第三端、所述第三开关的第三端及所述第二滤波电容的第一端连接，所述第十一开关的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，所述第十二开关的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，所述第二滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第十一开关的第一端及所述第十二开关的第一端连接。
25.根据权利要求3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第一电感；
所述第一电感的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一电感的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接。
26.根据权利要求3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第一DC/DC变换支路；
所述第一DC/DC变换支路的第一端分别与所述第五开关的第二端及所述第八开关的第二端连接，所述第一DC/DC变换支路的第二端与所述第一滤波电容的第一端连接。
27.根据权利要求25或26所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关、所述第八开关、所述第十开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关断开，并控制所述第五开关与所述第七开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第五开关与所述第七开关同时导通；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第六开关及第一个第一扩展支路的第一扩展开关导通，同时控制所述第二开关、所述第三开关、所述第五开关、所述第七开关、所述第九开关及第二个第一扩展支路的第一扩展开关断开，并控制所述第八开关与所述第十开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第八开关与所述第十开关同时导通。
28.根据权利要求2所述的电压转换电路 ，其特征在于，所述第一转换支路包括第三电容、第十三开关、第十四开关与第十五开关，所述第三电容的第一端与所述第十三开关的第三端连接，所述第十三开关的第二端与所述第十四开关的第三端连接，所述第十四开关的第二端分别与所述第十五开关的第三端及所述第三电容的第二端连接，其中，所述第三电容的第一端为所述第一转换支路的第一端，所述第十四开关的第三端为所述第一转换支路的第二端，所述第一转换支路的第一端与所述第一转换支路的第三端为同一端，所述第十五开关的第二端为所述第一转换支路的第四端，所述第十四开关的第二端为所述第一转换支路的第五端；
所述第二转换支路包括第四电容、第十六开关、第十七开关与第十八开关，所述第四电容的第一端与所述第十六开关的第三端连接，所述第十六开关的第二端与所述第十七开关的第三端连接，所述第十七开关的第二端分别与所述第十八开关的第三端及所述第四电容的第二端连接，其中，所述第四电容的第一端为所述第二转换支路的第一端，所述第十六开关的第二端为所述第二转换支路的第二端，所述第二转换支路的第一端与所述第二转换支路的第三端为同一端，所述第十八开关的第二端为所述第二转换支路的第四端，所述第十七开关的第二端为所述第一转换支路的第五端；
所述第一扩展支路包括第五电容、第十九开关、第二十开关与第二十一开关，所述第五电容的第一端与所述第十九开关的第三端连接，所述第五电容的第二端分别与所述第二十开关的第二端及所述第二十一开关的第三端连接，所述第二十一开关的第二端接地，其中，所述第五电容的第一端为所述第一扩展支路的第一端，所述第二十开关的第三端为所述第一扩展支路的第三端，所述第十九开关的第二端为所述第一扩展支路的第二端；
所述电压转换电路还包括第三滤波电容，所述第三滤波电容的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接，所述第三滤波电容的第二端接地；
所述控制单元分别与所述第十三开关的第一端、所述第十四开关的第一端、所述第十五开关的第一端、所述第十六开关的第一端、所述第十七开关的第一端、所述第十八开关的第一端、所述第十九开关的第一端、所述第二十开关的第一端及所述第二十一开关的第一端连接。
29.根据权利要求28所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制其余的开关断开。
30.根据权利要求28所述的电压转换电路，其特征在于，所述2N个第一扩展支路还包括第九个第一扩展支路与第十个第一扩展支路；
第九个第一扩展支路的第一端与所述第三开关的第三端连接，第九个第一扩展支路的第二端与第二个第一扩展支路的第一端连接，第九个第一扩展支路的第三端与第一个第二扩展支路的第一端连接，第九个第一扩展支路的第四端接地；
第十个第一扩展支路的第一端与所述第一开关的第三端连接，第十个第一扩展支路的第二端与第一个第一扩展支路的第一端连接，第十个第一扩展支路的第三端与第二个第二扩展支路的第一端连接，第十个第一扩展支路的第四端接地。
31.根据权利要求30所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第九个第一扩展支路的第二十开关、第十个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制其余的开关断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关、第九个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第十个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制其余的开关断开。
32.根据权利要求28所述的电压转换电路，其特征在于，所述电 压转换电路还包括第二电感；
所述第二电感的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接连接，所述第二电感的第二端与所述第三滤波电容的第一端连接。
33.根据权利要求28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第二DC/DC变换支路；
所述第二DC/DC变换支路的第一端分别与所述第十三开关的第二端及所述第十六开关的第二端连接连接，所述第二DC/DC变换支路的第二端与所述第三滤波电容的第一端连接。
34.根据权利要32或33所述的电压转换电路，其特征在于，在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关导通，同时控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、所述第十六开关、所述第十八开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关断开，并控制所述第十三开关、所述第十五开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的正半周的开始时刻与正半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第十三开关、所述第十五开关同时导通；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻，所述控制单元控制所述第一开关、所述第四开关、所述第十四开关、第一个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关、第二个第一扩展支路的第二十开关导通，同时控制所述第二开关、所述第三开关、所述第十三开关、所述第十五开关、所述第十七开关、第一个第一扩展支路的第二十开关、第二个第一扩展支路的第十九开关与第二十一开关断开，并控制所述第十六开关、所述第十八开关中的至少一个断开；
在所述交流电源中电流信号的负半周的开始时刻与负半周的结束时刻之间的任一时刻，控制所述第十六开关、所述第十八开关同时导通。
35.一种充电设备，其特征在于，包括无线接收线圈以及如权利要求1-34任意一项所述的电压转换电路；
所述无线接收线圈与所述电压转换电路连接，所述无线接收线圈用于接收无线电能信号，以为所述电压转换电路提供交流电源。
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