CN114244105B - 功率转换结构、方法包括其的电子设备及芯片单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种功率转换结构、方法包括其的电子设备及芯片单元，涉及电源领域，通过其中一相开关电容变换器的输出端连接至第一输出端，另一相开关电容变换器的输出端经第二开关管连接至第一输出端，而使得功率转换结构可工作在两相开关电容变换器并联的模式，且第二开关管仅流过其中一相开关电容变换器工作形成的电流，从而大大减小流过第二开关管的电流值，而大大减小第二开关管的导通损耗，提高功率转换结构的效率，并由于第二开关管的导通损耗较低，发热量少，则第二开关管的可选择空间更大，而可降低功率转换结构的成本。

Description

功率转换结构、方法包括其的电子设备及芯片单元
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其是功率转换结构、方法包括其的电子设备及芯片单元。
背景技术
随着技术的不断进步，各种电子设备，如便携式设备（包括移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器、手表和/或其他类似的电子设备）已经流行起来。每个电子设备可以采用多个可充电的电池单元串联和/或并联连接而形成用于存储电能的可充电电池组。可充电电池组可由连接至电子设备的适配器和电子设备内的功率转换结构进行充电，以恢复电池的能量，可充电电池组可为各种类型的电池组，如锂离子（Li-ion）电池组。
适用于给可充电电池组充电的功率转换结构多种多样。请参阅图1所示的典型的降压变换器及图2所示的典型的三电平降压变换器，其为基于电感的降压变换器，被广泛应用于为电池组充电的功率转换结构。图1中，开关管S1、开关管S2、电感L、输入侧电容Cin以及输出侧电容Cout构成典型的降压变换器。图2中，开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、电感L、飞跨电容Cf、输入侧电容Cin以及输出侧电容Cout构成典型的三电平降压变换器。然而上述两种变换器效率较低，如图1所示的典型的降压变换器的效率约为92%，图2所示的典型的三电平降压变换器的效率约为95.5%，无法满足市场对快速充电，功率转换结构高效率及体积小的需求。请参阅图3所示的典型的开关电容转换器及图4所示的典型的两相开关电容转换器，其可以实现输入与输出比为1:1或2:1的变比。图3中，开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、飞跨电容Cf、输入侧电容Cin以及输出侧电容Cout构成典型的开关电容转换器。图4中，开关管S1至开关管S8、飞跨电容Cf1和Cf2、输入侧电容Cin以及输出侧电容Cout构成典型的两相开关电容转换器。由于开关电容转换器结构紧凑，且效率较高，而得到广泛应用，尤其是图4所示的典型的两相开关电容转换器。
随着电源技术的发展，基于电感的降压变换器与开关电容转换器配合形成的功率转换结构以对可充电电池组充电得到认可，其可兼具基于电感的降压变换器和开关电容转换器的优点，且可灵活配置以满足电池组不同充电阶段的需求，其中电池组包括涓流充电阶段、预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段和截止充电阶段。然而，目前的基于电感的降压变换器与开关电容转换器的配合方案无法实现在满足快充的基础上做到低成本和高效率。
发明内容
本发明提出一种功率转换结构，包括：输入端，用于接收一输入电压；第一开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第一上极板节点和第一下极板节点，所述第一开关串联支路的第一端连接所述输入端，所述第一开关串联支路的第二端连接一接地端，所述第一开关串联支路的第三端连接一电感的第一端；第一飞跨电容，连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；第一开关管，连接在所述电感的第二端与一第一输出端之间，所述第一开关管具有第一控制节点；第二开关管，连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一输出端之间，所述第二开关管具有第二控制节点；第二开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第二上极板节点和第二下极板节点，所述第二开关串联支路的第一端连接所述输入端，所述第二开关串联支路的第二端连接所述接地端，所述第二开关串联支路的第三端连接所述第一输出端；第二飞跨电容，连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间，所述功率转换结构包括第一工作模式：所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容形成第一相开关电容变换器，所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容形成第二相开关电容变换器，所述第一相开关电容变换器工作以经导通的所述第二开关管在所述第一输出端产生第一输出信号，所述第二相开关电容变换器工作以在所述第一输出端产生第二输出信号。
本发明还提出一种电子设备，包括：上述的功率转换结构；电池组，所述电池组的第一端连接所述第一输出端，所述电池组的第二端接地；负载，所述负载连接在所述电感的第二端，以接收所述电感的第二端输出的电信号。
本发明还提出一种功率转换方法，包括：提供一功率转换结构，所述功率转换结构包括：第一开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第一上极板节点和第一下极板节点，所述第一开关串联支路的第一端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端连接一接地端，所述第一开关串联支路的第三端连接一电感的第一端；第一飞跨电容，连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；第一开关管，连接在所述电感的第二端与一第一输出端之间，所述第一开关管具有第一控制节点；第二开关管，连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一输出端之间，所述第二开关管具有第二控制节点；第二开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第二上极板节点和第二下极板节点，所述第二开关串联支路的第一端用于接收所述输入电压，所述第二开关串联支路的第二端连接所述接地端，所述第二开关串联支路的第三端连接所述第一输出端；第二飞跨电容，连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间；提供所述输入电压；将所述功率转换结构的第一输出端连接至一电池组，其中，在所述电池组的恒流充电阶段，将所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容配置为N:1的开关电容变换器，将所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容配置为N:1的开关电容变换器，其中N为大于等于1的整数，并配置使得所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，以使所述第一开关串联支路的第三端形成的输出信号经导通的所述第二开关管在所述第一输出端产生第一输出信号，所述第二开关串联支路的第三端形成的输出信号在所述第一输出端产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号共同为所述电池组进行恒流充电。
本发明还提出芯片单元，包括：输入引脚，用于接收一输入电压；第三开关管，连接在所述输入引脚与第一上极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点；第四开关管，连接在所述第一上极板节点与第一中间节点之间，所述第四开关管具有第四控制节点，所述第一中间节点连接一转换引脚，所述转换引脚用于连接位于芯片单元之外的一电感的第一端；第五开关管，连接在所述第一中间节点与第一下极板节点之间，所述第五开关管具有第五控制节点；第六开关管，连接在所述第一下极板节点与接地引脚之间，所述第六开关管具有第六控制节点；第二开关管，连接在所述第一中间节点与一电池端引脚之间，所述第二开关管具有第二控制节点，所述电池端引脚用于连接位于芯片单元之外的一电池组；第一飞跨电容上端引脚，连接所述第一上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第一端；第一飞跨电容下端引脚，连接所述第一下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第二端；第七开关管，连接在所述输入引脚与第二上极板节点之间，所述第七开关管具有第七控制节点；第八开关管，连接在所述第二上极板节点与第二中间节点之间，所述第八开关管具有第八控制节点，所述第二中间节点连接所述电池端引脚；第九开关管，连接在所述第二中间节点与第二下极板节点之间，所述第九开关管具有第九控制节点；第十开关管，连接在所述第二下极板节点与所述接地引脚之间，所述第十开关管具有第十控制节点；第二飞跨电容上端引脚，连接所述第二上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第一端；第二飞跨电容下端引脚，连接所述第二下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第二端；第一开关管，连接在一系统端引脚与所述电池端引脚之间，所述第一开关管具有第一控制节点，所述系统端引脚用于连接位于芯片单元之外的所述电感的第二端，所述芯片单元包括第一工作模式：所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管和所述第一飞跨电容形成第一相开关电容变换器，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管和所述第二飞跨电容形成第二相开关电容变换器，所述第一相开关电容变换器工作以经导通的所述第二开关管在所述电池端引脚产生第一输出信号，所述第二相开关电容变换器工作以在所述电池端引脚产生第二输出信号。
附图说明
图1为典型的降压变换器的电路示意图。
图2为典型的三电平降压变换器示意图。
图3为典型的开关电容转换器示意图。
图4为典型的两相开关电容转换器示意图。
图5为本发明一实施例的功率转换结构示意图。
图6为本发明一实施例的功率转换系统示意图。
图7为本发明一实施例的功率转换结构的工作波形示意图。
图8为本发明一实施例的电子设备结构示意图图。
图9为本发明另一实施例的功率转换结构的电路示意图。
图10为本发明另一实施例的第二开关管的电路示意图。
图11为本发明一实施例的芯片单元的电路示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明一实施例中，在于提供一种功率转换结构，其可应用于电子设备，具体的，请参阅图5所示的本发明一实施例的功率转换结构示意图，功率转换结构100包括：输入端din，用于接收一输入电压Vin；第一开关串联支路110，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端d11、第二端d12、第三端d13、第一上极板节点dH1和第一下极板节点dL1，第一开关串联支路110的第一端d11连接输入端din，第一开关串联支路110的第二端d12连接一接地端GND，第一开关串联支路110的第三端d13连接一电感L1的第一端；第一飞跨电容Cf1，连接在第一上极板节点dH1与第一下极板节点dL1之间；第一开关管Q1，连接在电感L1的第二端与第一输出端dout1之间，第一开关管Q1具有第一控制节点dQ1；第二开关管Q2，连接在第一开关串联支路110的第三端d13与第一输出端dout1之间，第二开关管Q2具有第二控制节点dQ2；第二开关串联支路120，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端d21、第二端d22、第三端d23、第二上极板节点dH2和第二下极板节点dL2，第二开关串联支路120的第一端d21连接输入端din，第二开关串联支路120的第二端d22连接接地端GND，第二开关串联支路120的第三端d23连接第一输出端dout1；第二飞跨电容Cf2，连接在第二上极板节点dH2与第二下极板节点dL2之间，功率转换结构包括第一工作模式：第二开关管Q2导通，第一开关管Q1关断，第一开关串联支路110和第一飞跨电容Cf1形成第一相开关电容变换器，第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容变换器，第一相开关电容变换器工作以经导通的第二开关管Q2在第一输出端dout1产生第一输出信号，第二相开关电容变换器工作以在第一输出端dout1产生第二输出信号。
如上所述，在电感L1和第一开关管Q1形成的支路之间并联一旁路开关管，即第二开关管Q2，当第一开关串联支路110和第一飞跨电容Cf1工作在开关电容变换器模式时，其第三端d13产生的输出信号经第二开关管Q2输出至第一输出端dout1，也即第二开关管Q2将电感L1和第一开关管Q1旁路，同时第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2工作，其第三端d23产生的输出信号输出至第一输出端dout1。也即第二开关管Q2仅流过第一开关串联支路110和第一飞跨电容Cf1工作形成的电流，而不流过第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2工作形成的电流，从而大大减小流过第二开关管Q2的电流值，而大大减小第二开关管Q2的导通损耗，而提高功率转换结构100的效率，并由于第二开关管Q2的导通损耗降低，发热量少，则第二开关管Q2的可选择空间更大，而可降低功率转换结构100的成本。
在一实施例中，如图5所示，第二开关串联支路120的第三端d23直接连接第一输出端dout1。使得第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2工作时，其第三端d23的输出信号直接输出至第一输出端dout1，也即第二开关串联支路120的第三端d23与第一输出端dout1几乎无阻抗，而避免功率损耗。这里的无阻抗并非绝对的阻抗为零，其可有导线产生的极小的阻抗值，而无器件（如开关管）产生的阻抗。
请再参阅图5，更进一步的，在一实施例中，第一开关串联支路110包括串联连接的第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6，第三开关管Q3连接在输入端din与第一上极板节点dH1之间，第三开关管Q3具有第三控制节点dQ3，第四开关管Q4连接在第一上极板节点dH1与第一开关串联支路110的第三端d13之间，第四开关管Q4具有第四控制节点dQ4，第五开关管Q5连接在第一开关串联支路110的第三端d13与第一下极板节点dL1之间，第五开关管Q5具有第五控制节点dQ5，第六开关管Q6连接在第一下极板节点dL1与接地端GND之间，第六开关管Q6具有第六控制节点dQ6；第二开关串联支路120包括串联连接的第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10，第七开关管Q7连接在输入端din与第二上极板节点dH2之间，第七开关管Q7具有第七控制节点dQ7，第八开关管Q8连接在第二上极板节点dH2与第二开关串联支路120的第三端d23之间，第八开关管Q8具有第八控制节点dQ8，第九开关管Q9连接在第二开关串联支路120的第三端d23与第二下极板节点dL2之间，第九开关管Q9具有第九控制节点dQ9，第十开关管Q10连接在第二下极板节点dL2与接地端GND之间，第十开关管Q10具有第十控制节点dQ10。如此，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6和第一飞跨电容Cf1可形成第一相开关电容变换器，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6、第一飞跨电容Cf1和电感L1还可形成三电平降压变换器，第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2可形成第二相开关电容变换器。本申请并不限定第一开关串联支路110和第二开关串联支路120为图5中所示的具体结构，只要第一开关串联支路110与第一飞跨电容Cf1可形成开关电容变换器，并第一开关串联支路110与第一飞跨电容Cf1和电感L1可形成三电平降压变换器，第二开关串联支路120与第二飞跨电容Cf2可形成开关电容变换器即可。
在实际应用的一实施例中，如图5所示，功率转换结构100还可包括电容C1，电容C1连接在电感L1的第二端与接地端GND之间，以与电感L1共同构成滤波单元。
在实际应用的一实施例中，可参阅图6所示的本发明一实施例的功率转换系统示意图，功率转换结构100的第一输出端dout1可连接一电池组300，而为电池组300充电。在一实施例中，上述的电池组300可为电子设备内的可充电电池组，如便携式设备（包括移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器、手表和/或其他类似的电子设备）内的可充电电池组。
在实际应用的一实施例中，可参阅图6所示，电感L1的第二端可用于连接一负载200，负载200可为一电子设备的耗电单元，如便携式设备（包括移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器、手表和/或其他类似的电子设备）的耗电单元。
在实际应用的一实施例中，如图6所示，功率转换系统还可包括控制器400，控制器400连接至第一控制节点dQ1至第十控制节点dQ10，以输出开关控制信号至第一控制节点dQ1至第十控制节点dQ10，以配置功率转换结构100工作。在一实施例中，控制器400将功率转换结构100配置为：在输入端din接收一输入电压Vin时，可控制功率转换结构100工作上述的第一工作模式。具体的，在第一工作模式中，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，第二开关管Q2导通，第一开关管Q1关断，使第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6和第一飞跨电容Cf1形成的第一相开关电容变换器经导通的第二开关管Q2在第一输出端dout1产生第一输出信号，并第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10工作，使第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2形成的第二相开关电容变换器在第一输出端dout1产生第二输出信号，第一输出信号和第二输出信号共同为连接在第一输出端dout1的电池组300充电。
本发明一实施例中，上述的功率转换结构100工作在第一工作模式时，其可实现输入端din的输入电压与第一输出端dout1的输出电压之间的变比为N:1，其中N为大于等于1的整数。其中功率转换结构100常工作在变比为2:1的低压模式，或变比为1:1的高压模式。在一实施例中，以输入端din的输入电压与第一输出端dout1的输出电压之间的变比为2:1的低压模式讲明其工作原理，具体的，请参阅图7所示的本发明一实施例的功率转换结构的工作波形示意图，其中横坐标为时间t，纵坐标为开关控制信号SC。首先，在t0时刻，第三开关管Q3、第五开关管Q5和第二开关管Q2导通，第四开关管Q4和第六开关管Q6关断，形成经过输入电压正端、第三开关管Q3、第一飞跃电容Cf1、第五开关管Q5、第二开关管Q2、电池组300和输入电压负端的电流路径，以使第一飞跃电容Cf1储能；并第七开关管Q7和第九开关管Q9导通，第八开关管Q8和第十开关管Q10关断，形成经过输入电压正端、第七开关管Q7、第二飞跃电容Cf2、第九开关管Q9、电池组300和输入电压负端的电流路径，以使第二飞跃电容Cf2储能；然后，在t1时刻，第四开关管Q4、第六开关管Q6和第二开关管Q2导通，第三开关管Q3和第五开关管Q5关断，形成经过第一飞跃电容Cf1、第四开关管Q4、第二开关管Q2、电池组300、第六开关管Q6的电流路径，以使第一飞跃电容Cf1放电；并第八开关管Q8和第十开关管Q10导通，第七开关管Q7和第九开关管Q9关断，形成经过第二飞跃电容Cf2、第八开关管Q8、电池组300、第十开关管Q10的电流路径，以使第二飞跃电容Cf2放电。如此，第三开关管Q3和第七开关管Q7、第四开关管Q4和第八开关管Q8、第五开关管Q5和第九开关管Q9以及第六开关管Q6和第十开关管Q10以上述的开关周期循环工作，实现两相开关电容转换器的功能而为电池组300进行充电。如此，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6和第一飞跨电容Cf1形成第一相开关电容转换器，第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容转换器，第一相开关电容变换器工作以经导通的第二开关管Q2在第一输出端dout1产生第一输出信号，第二相开关电容变换器工作以在第一输出端dout1产生第二输出信号，第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器并联工作。更具体的，在第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器并联工作过程中，希望在同一时刻，产生第一输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗等于产生第二输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗，也即第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗平衡，以保证功率转换结构100稳定可靠运行。如图7所示的变比为2:1的低压模式中，在同一时刻，如t0时刻，第一相开关电容转换器中第三开关管Q3、第五开关管Q5和第二开关管Q2同时导通，第二相开关电容转换器中第七开关管Q7和第九开关管Q9同时导通，则希望第七开关管Q7的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第五开关管Q5的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和；并在t1时刻，第一相开关电容转换器中第四开关管Q4、第六开关管Q6和第二开关管Q2同时导通，第二相开关电容转换器中第八开关管Q8和第十开关管Q10同时导通，则希望第八开关管Q8的导通阻抗与第十开关管Q10的导通阻抗的和等于第四开关管Q4的导通阻抗、第六开关管Q6的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，才能保证第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗平衡，以保证功率转换结构100稳定可靠运行。同理的，在变比为1:1的高压模式，则希望第七开关管Q7的导通阻抗与第八开关管Q8的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第四开关管Q4的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，才能保证第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗平衡，以保证功率转换结构100稳定可靠运行。更进一步的，为保证在变比为2:1的低压模式和变比为1:1的高压模式中，第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗均平衡，则需在满足变比为2:1的低压模式下第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗均平衡的基础上，还满足第四开关管Q4的导通阻抗与第五开关管Q5的导通阻抗相等，并第八开关管Q8的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗相等。
在一实施例中，为保证第七开关管Q7的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第五开关管Q5的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，并第八开关管Q8的导通阻抗与第十开关管Q10的导通阻抗的和等于第四开关管Q4的导通阻抗、第六开关管Q6的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，可通过选择导通阻抗较第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10小的第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6和第二开关管Q2，或，通过选择导通阻抗较第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6和第二开关管Q2大的第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10。例如使第二开关管Q2的导通阻抗等于第七开关管Q7的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗的和减去第三开关管Q3的导通阻抗与第五开关管Q5的导通阻抗的和，并使得第二开关管Q2的导通阻抗等于第八开关管Q8的导通阻抗与第十开关管Q10的导通阻抗的和减去第四开关管Q4的导通阻抗、第六开关管Q6的导通阻抗的和。而实现第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗平衡。其中对于第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10选择较大导通阻抗的开关管的方案，可使第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10的选择空间更大，而可降低功率转换结构100的成本。对于变比为1:1的高压模式，开关管的选择原理与变比为2:1的低压模式相似，在此不再赘述。
在实际应用的实施例中，第一相开关电容变换器和第二相开关电容变换器并联的第一工作模式，用于为电池组300进行恒流充电的阶段。恒流充电阶段占电池组整个充电过程的大部分时间，用于为电池组进行快充， 因此希望在恒流充电阶段，功率转换结构能提供的功率等级越高越好，图5所示的功率转换结构可提供两相开关电容变换器的并联结构，而可满足快充的速度。并且两相并联结构相对于一相总阻抗更小，功率损耗变小，因此可以使功率路径通过更大的电流而进一步提高功率转换结构的功率等级，进一步提高电池组的充电速度。
在实际应用的实施例中，在第一相开关电容变换器和第二相开关电容变换器并联的第一工作模式中，第一相开关电容变换器和第二相开关电容变换器还可工作在交错并联模式，如图5所示，可控制使得第三开关管Q3、第五开关管Q5和第二开关管Q2导通形成第一相开关电容变换器，第八开关管Q8和第十开关管Q10导通形成第二相开关电容变换器；或，可控制使得第四开关管Q4、第六开关管Q6和第二开关管Q2导通形成第一相开关电容变换器，第七开关管Q7和第九开关管Q9导通形成第二相开关电容变换器，较一相开关电容变化器产生更小的电压或电流纹波，提高功率转换结构的转换效率。在交错并联模式下，其阻抗平衡的原理与图7所示的工作模式相同，在此不再赘述。
在实际应用的一实施例中，希望第一输出端dout1可输出相对稳定的输出电压为电池组300充电，以提高电子设备的使用寿命，而功率转换结构100的输入端din接收的输入电压Vin的电压并非恒定电压，通常有一定的波动，而导致第一输出端dout1输出的输出电压波动较大，特别对于逐渐兴起的无线充电，其输入端din接收的输入电压Vin的波动更大。为保证第一输出端dout1输出相对稳定的输出电压，希望提高第一输出端dout1输出的输出电压的可控性。基于此，上述的多种工作模式还包括第二工作模式，在所述第二工作模式中，功率转换结构100被配置为第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断，使第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一飞跨电容Cf1和电感L1形成的三电平降压变换器经导通的第一开关管Q1在第一输出端dout1产生第一输出信号，并第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10工作，使第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2形成的开关电容变换器在第一输出端dout1产生第二输出信号，第一输出信号和第二输出信号共同为连接在第一输出端dout1的电池组300充电，并在所述第二工作模式中，第二开关管Q2处于关断状态，以使第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6、第一飞跨电容Cf1和电感L1形成的三电平降压变换器。如此开关电容变换器和三电平降压变换器并联工作为电池组300充电，而可兼具三电平降压变换器的输出电压调节灵活和开关电容转换器的大功率的优点，为电池组300提供相对稳定的电压，且功率较大。并第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2形成的开关电容变换器产生的输出信号在输出至第一输出端dout1的路径上几乎无阻抗，而大大提高功率转换结构的效率。更进一步的，在上述的第二工作模式中，三电平降压变换器同时还为连接在电感L1的第二端的负载200供电，也即上述的功率转换结构在对电子设备的电池组300充电的过程中，同时可实现为对电子设备的耗电单元供电。
在实际应用的实施例中，在上述的第一工作模式和第二工作模式中，功率转换结构100为电池组300进行恒流充电阶段。在实际应用的一实施例中，电池组300的充电全过程包括涓流充电阶段、预充电阶段、恒压充电阶段、恒流充电阶段和截止充电阶段。更进一步的，在电池组300处于涓流充电阶段、预充电阶段和恒压充电阶段时，功率转换结构100被配置为工作在第三工作模式，在第三工作模式中，控制器400控制第一开关管Q1处于饱和状态或完全导通状态，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，使第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一飞跨电容Cf1和电感L1形成的三电平降压变换器经处于饱和状态或完全导通状态的第一开关管Q1为连接在第一输出端dout1的电池组300充电，同时上述三电平降压变换器还为连接在电感L1的第二端的负载200供电，也即上述的功率转换结构在对电子设备的电池组300充电的过程中，同时可实现为对电子设备的耗电单元供电。更进一步的，在电池组300的截止充电阶段中，功率转换结构100被配置为工作在第四工作模式，在第四工作模式中，控制器400控制使得第一开关管Q1关断，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，使第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一飞跨电容Cf1和电感L1形成的三电平降压变换器为连接在电感L1的第二端的负载200供电。
如此，本申请提供的功率转换结构100具有两相开关电容转换器并联的第一工作模式的优点，且可兼具三电平降压变换器与开关电容转换器并联的第二工作模式的优点；且在第一工作模式中，仅一相开关电容转换器的电流流过旁路用的第二开关管Q2；并可工作在第三工作模式和第四工作模式。如此，而可实现在对电子设备的耗电单元（即负载200）供电的同时，实现电子设备的电池组300充电全过程的高效率和恒流充电阶段的高充电速度，使得电子设备稳定可靠运行。
上述实施例中的，通过使第一开关管Q1被配置为导通而实现对电子设备的耗电单元（即负载200）供电的同时，实现对电子设备的电池组300充电，或使电子设备的电池组300为负载200供电，通过使第一开关管Q1被配置为关断而实现只对电子设备的耗电单元（即负载200）供电，也即第一开关管Q1实现功率路径管理的功能。
具体的，如图5所示为双相开关电容转换器与三电平降压变换器的集成，以提高电源转换结构的功率等级。当然，本申请一实施例中，还可包括n个如图5所示的第二相开关电容转换器并联连接，其中n为正整数，而实现n+1相开关电容转换器。图5仅以两相讲明原理。
本发明一实施例中，还可在第三开关管Q3和第七开关管Q7与输入端din之间串联一开关管，以实现防止电流反灌的功能。
本发明一实施例中，上述的开关管均为MOSFET，均包括源极、漏极和栅极。其中，第三开关管Q3的漏极连接输入端din，第三开关管Q3的源极连接第四开关管Q4的漏极，第四开关管Q4的源极连接第五开关管Q5的漏极，第五开关管Q5的源极连接第六开关管Q6的漏极，第六开关管Q6的源极接地。第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9和第十开关管Q10形成的支路与第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6形成的支路的连接关系相同，在此不再赘述。第二开关管Q2的漏极连接第一开关串联支路110的第三端d13，第二开关管Q2的源极连接第一输出端dout1，第一开关管Q1的漏极连接电感L1的第二端，第一开关管Q1的源极连接第一输出端dout1。
本发明一实施例中，上述的开关管也可为双极结型晶体管、超结晶体管、绝缘栅双极晶体管、基于氮化镓的功率器件和/或类似器件。业界能接收一开关控制信号而导通或关断的器件均可。
本发明一实施例中，上述的开关管均以包括单个开关管为例来实现，在实际应用中，每一开关管均可包括多个开关管串联和/或并联。
本发明一实施例中，上述的开关管工作指开关管以一定频率在导通与关断之间切换。
本发明一实施例中，还提供一种电子设备10，该电子设备10可为如便携式设备（包括移动电话、平板电脑、数码相机、MP3播放器、手表和/或其他类似的电子设备）。具体的，请参阅图8所示的本发明一实施例的电子设备结构示意图，其包括上述的功率转换结构，例如如图5所示的功率转换结构；电池组300，电池组300的第一端连接第一输出端dout1，电池组300的第二端接地；负载200，负载200连接在电感L1的第二端，以接收电感L1的第二端输出的电信号。这里的负载200为电子设备的耗电单元。
在本申请另一实施例中，当电子设备内的耗电单元需要供电和/或电子设备内的电池组300需要充电时，将适配器20连接电子设备10，为功率转换结构的输入端din提供输入电压Vin，并配置功率转换结构100工作在第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式或第四工作模式。
在实际应用的一实施例中，当第二开关管Q2处于关断状态时，希望第二开关管Q2完全截止。更进一步的，在实际应用的一实施例中，当第一开关管Q1处于关断状态时，存在截止的场景（如运输模式，shipmode），也即第一开关管Q1完全截止。为此在上述的实施例中，两个寄生的背靠背反串联的二极管并联在第二开关管Q2的两端，具体的，以第二开关管Q2为例，两个二极管的阳极连接在一起，其中一个二极管的阴极连接第二开关管Q2的第一端，另一个二极管的阴极连接第二开关管Q2的第二端，而使得两个二极管反串联。第一开关管Q1与第二开关管Q2结构相同，再次不再赘述，具体的可参阅图9所示的本发明另一实施例的功率转换结构的电路示意图。本发明另一实施例中，请参阅图10所示的本发明另一实施例的第二开关管的电路示意图。第二开关管Q2的衬底B引出，以连接第一选择开关S11，当第二开关管Q2需要导通时，第一选择开关S11连接第二开关管Q2的源极（以MOSFET为例），当第二开关管Q2需要关断时，第一选择开关S11连接补偿电压Vcomp，以使第二开关管Q2完全截止。同样的，第一开关管Q1具有同样的结构和连接关系，在此不再赘述。
在一实施例中，本申请还提供一种功率转换方法，包括：提供一功率转换结构，功率转换结构可参阅图5所示的功率转换结构100；提供输入电压至第一开关串联支路110的第一端d11及第二开关串联支路120的第一端d21；将功率转换结构100的第一输出端连接至一电池组300，请参阅图6，其中，在电池组300的恒流充电阶段，将第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2配置为N:1的开关电容变换器，将第一开关串联支路110和第一飞跨电容Cf1配置为N:1的开关电容变换器，其中N为大于等于1的整数，并配置使得第二开关管Q2导通，第一开关管Q1关断，以使第一开关串联支路110的第三端d13形成的输出信号经导通的第二开关管Q2在第一输出端dout1产生第一输出信号，以使第二开关串联支路120的第三端d23形成的输出信号在第一输出端dout1产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号共同为电池组300进行恒流充电。
如此，第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2形成的转换器在第三端d23形成的输出信号输出至第一输出端dout1的路径中几乎无阻抗，降低了功率损耗，提高了功率转换的效率。且具备图5所示的功率转换结构的优点，在此不再赘述。
同样的，与图5所示的功率转换结构100相似的，在同一时刻，产生第一输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗等于产生第二输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗，其原理和作用与图5所示的功率转换结构100相同，在此不再赘述。更进一步的，与图5所示的功率转换结构100相似的，将第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2配置为2:1转换器，将第一开关串联支路100和第一飞跨电容Cf1配置为2:1转换器时，并配置使得：第七开关管Q7的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第五开关管Q5的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，并第八开关管Q8的导通阻抗与第十开关管Q10的导通阻抗的和等于第四开关管Q4的导通阻抗、第六开关管Q6的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，其原理和作用与图5所示的功率转换结构100相同，在此不再赘述。更进一步的，与图5所示的功率转换结构100相似的，将第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2配置为1:1转换器，将第一开关串联支路100和第一飞跨电容Cf1配置为1:1转换器时，并配置使得：第七开关管Q7的导通阻抗与第八开关管Q8的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第四开关管Q4的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，其原理和作用与图5所示的功率转换结构100相同，在此不再赘述。更进一步的，为保证在变比为2:1的低压模式和变比为1:1的高压模式下，第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间的阻抗均平衡，则在满足变比为2:1的低压模式下第一相开关电容转换器与第二相开关电容转换器之间阻抗均平衡的基础上，还配置功率转换结构100使得：第四开关管Q4的导通阻抗与第五开关管Q5的导通阻抗相等，并第八开关管Q8的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗相等，其原理和作用与图5所示的功率转换结构100相同，在此不再赘述。
更进一步的，在电池组300的恒流充电阶段，还可将第一开关串联支路110、第一飞跨电容Cf1和电感L1配置为三电平降压变换器，并第二开关管Q2关断，第一开关管Q1导通，以在第一输出端dout1产生第一输出信号。由于第二开关串联支路120和第二飞跨电容Cf2形成开关电容变换器，如此形成开关电容变换器和三电平降压变换器并联工作为电池组300充电，而可兼具三电平降压变换器的输出电压调节灵活和开关电容转换器的大功率的优点，而在输入电压波动较大时，仍可为电池组300提供相对稳定的电压，且功率较大。其原理与上述相似，在此不再赘述。
在实际应用的一实施例中，电池组300的充电全过程包括涓流充电阶段、预充电阶段、恒压充电阶段、恒流充电阶段和截止充电阶段。更进一步的，在电池组300处于涓流充电阶段、预充电阶段、恒压充电阶段和截止充电阶段时，其工作原理和作用与图5所示的功率转换结构100相同，在此不再赘述。
如此，本申请提供的功率转换方法具有两相开关电容转换器并联的优点，且可兼具三电平降压变换器与开关电容转换器并联的优点；且在电池组的恒流充电阶段，仅一相开关电容转换器的电流流过旁路用的第二开关管Q2；并还可对电池组进行涓流充电、预充电、恒压充电和截止充电。如此，而可实现在对电子设备的耗电单元（即负载200）供电的同时，实现电子设备的电池组300充电全过程的高效率，使得电子设备稳定可靠运行。
本发明一实施例中，还提供一种芯片单元500，具体的，请参阅图11所示的本发明一实施例的芯片单元的电路示意图。如图11所示，芯片单元500包括：输入引脚Vbus、转换引脚SW、系统端引脚SYS、电池端引脚BAT、接地引脚GND、第一飞跨电容上端引脚CHF1、第一飞跨电容下端引脚CHL1、第二飞跨电容上端引脚CHF2和第二飞跨电容下端引脚CHL2，芯片单元500内集成有：第三开关管Q3，第三开关管Q3连接输入引脚Vbus与第一上极板节点dH1之间，第三开关管Q3具有第三控制节点dQ3；第四开关管Q4，第四开关管Q4连接在第一上极板节点dH1与第一中间节点dM1之间，第四开关管Q4具有第四控制节点dQ4，第一中间节点dM1连接转换引脚SW，转换引脚SW用于连接位于芯片单元500之外的一电感L1的第一端；第五开关管Q5，第五开关管Q5连接在第一中间节点dM1与第一下极板节点dL1之间，第五开关管Q5具有第五控制节点dQ5；第六开关管Q6，第六开关管Q6连接在第一下极板节点dL1与接地引脚GND之间，第六开关管Q6具有第四控制节点dQ6；第二开关管Q2，第二开关管Q2连接在第一中间节点dM1与电池端引脚BAT之间，第二开关管Q2具有第二控制节点dQ2，电池端引脚BAT用于连接位于芯片单元500之外的一电池组300；第一飞跨电容上端引脚CHF1，连接第一上极板节点dH1，用于连接位于芯片单元500之外的第一飞跨电容Cf1的第一端；第一飞跨电容下端引脚CHL1，连接第一下极板节点dL1，用于连接位于芯片单元500之外的第一飞跨电容Cf1的第二端；第七开关管Q7，第七开关管Q7连接在输入引脚Vbus与第二上极板节点dH2之间，第七开关管Q7具有第七控制节点dQ7；第八开关管Q8，第八开关管Q8连接在第二上极板节点dH2与第二中间节点dM2之间，第八开关管Q8具有第八控制节点dQ8，第二中间节点dM2连接电池端引脚BAT；第九开关管Q9，第九开关管Q9连接在第二中间节点dM2与第二下极板节点dL2之间，第九开关管Q9具有第九控制节点dQ9；第十开关管Q10，第十开关管Q10连接在第二下极板节点dL2与接地引脚GND之间，第十开关管Q10具有第十控制节点dQ10；第二飞跨电容上端引脚CHF2，连接第二上极板节点dH2，用于连接位于芯片单元500之外的第二飞跨电容Cf2的第一端；第二飞跨电容下端引脚CHL2，连接第二下极板节点dL2，用于连接位于芯片单元500之外的第二飞跨电容Cf2的第二端；第一开关管Q1，第一开关管Q1连接在系统端引脚SYS与电池端引脚BAT之间，第一开关管Q1具有第一控制节点dQ1，系统端引脚SYS用于连接位于芯片单元500之外的电感L1的第二端，其中输入引脚Vbus用于接收一输入电压Vin，芯片单元500包括第一工作模式：第二开关管Q2导通，第一开关管Q1关断，第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第六开关管Q6和第一飞跨电容Cf1形成第一相开关电容变换器，第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容变换器，第一相开关电容变换器工作以经导通的第二开关管Q2在电池端引脚产生第一输出信号，第二相开关电容变换器工作以在电池端引脚产生第二输出信号。
与上述的功率转换结构相似的，在一实施例中，第二中间节点dM2直接连接电池端引脚BAT。其原理和效果与上述的功率转换结构相同，在此不再赘述。
与上述的功率转换结构相似的，第七开关管Q7的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第五开关管Q5的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和，并第八开关管Q8的导通阻抗与第十开关管Q10的导通阻抗的和等于第四开关管Q4的导通阻抗、第六开关管Q6的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和。其原理和效果与上述的功率转换结构相同，在此不再赘述。更进一步的，如上述的功率转换结构相似的，还可配置使得：第四开关管Q4的导通阻抗与第五开关管Q5的导通阻抗相等，并第八开关管Q8的导通阻抗与第九开关管Q9的导通阻抗相等。其原理和效果与上述的功率转换结构相同，在此不再赘述。
与上述的功率转换结构相似的，第七开关管Q7的导通阻抗与第八开关管Q8的导通阻抗的和等于第三开关管Q3的导通阻抗、第四开关管Q4的导通阻抗与第二开关管Q2的导通阻抗的和。其原理和效果与上述的功率转换结构相同，在此不再赘述。
图11所示的芯片单元内的开关管与图5所示的功率转换结构中的开关管的特征也相同，在此不再赘述。
如图11所示的芯片单元，通过将开关管集成在芯片单元500的内部，电感、电容等体积较大的器件设置在芯片单元500的外部，可提高芯片单元500的集成度，符合目前对电源芯片高集成度的需求。另仅需在芯片单元500外部配置相应的电感和/或电容即可实现电力变换的功能，提高了芯片单元500应用的灵活性。如图11所示的芯片单元500配合外围的电感和/或电容可工作在如图5所示的功率转换结构100的上述多种工作模式中的任一种，且工作在开关电容转换器时具有如图5所示的功率转换结构100同样的技术效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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发明各实施例技术方案的范围。

Claims (19)

1.一种功率转换结构，其特征在于，包括：
输入端，用于接收一输入电压；
第一开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第一上极板节点和第一下极板节点，所述第一开关串联支路的第一端连接所述输入端，所述第一开关串联支路的第二端连接一接地端，所述第一开关串联支路的第三端连接一电感的第一端；
第一飞跨电容，连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；
第一开关管，连接在所述电感的第二端与一第一输出端之间，所述第一开关管具有第一控制节点；
第二开关管，连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一输出端之间，所述第二开关管具有第二控制节点；
第二开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第二上极板节点和第二下极板节点，所述第二开关串联支路的第一端连接所述输入端，所述第二开关串联支路的第二端连接所述接地端，所述第二开关串联支路的第三端连接所述第一输出端；
第二飞跨电容，连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间，所述功率转换结构包括第一工作模式：所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容形成第一相开关电容变换器，所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容形成第二相开关电容变换器，所述第一相开关电容变换器工作以经导通的所述第二开关管在所述第一输出端产生第一输出信号，所述第二相开关电容变换器工作以在所述第一输出端产生第二输出信号。
2.根据权利要求1所述的功率转换结构，其特征在于，所述第二开关串联支路的第三端直接连接所述第一输出端。
3.根据权利要求1所述的功率转换结构，其特征在于，所述第一开关串联支路包括串联连接的第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第三开关管连接在所述输入端与所述第一上极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点，第四开关管连接在所述第一上极板节点与所述第一开关串联支路的第三端之间，所述第四开关管具有第四控制节点，所述第五开关管连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一下极板节点之间，所述第五开关管具有第五控制节点，第六开关管连接在所述第一下极板节点与所述接地端之间，所述第六开关管具有第六控制节点；
所述第二开关串联支路包括串联连接的第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管，所述第七开关管连接在所述输入端与所述第二上极板节点之间，所述第七开关管具有第七控制节点，第八开关管连接在所述第二上极板节点与所述第二开关串联支路的第三端之间，所述第八开关管具有第八控制节点，所述第九开关管连接在所述第二开关串联支路的第三端与所述第二下极板节点之间，所述第九开关管具有第九控制节点，第十开关管连接在所述第二下极板节点与所述接地端之间，所述第十开关管具有第十控制节点。
4.根据权利要求3所述的功率转换结构，其特征在于，在同一时刻，产生所述第一输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗等于产生所述第二输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗。
5.根据权利要求4所述的功率转换结构，其特征在于，所述第七开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第五开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第十开关管的导通阻抗的和等于所述第四开关管的导通阻抗、所述第六开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
6.根据权利要求4所述的功率转换结构，其特征在于，所述第七开关管的导通阻抗与所述第八开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第四开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
7.根据权利要求5所述的功率转换结构，其特征在于，所述第四开关管的导通阻抗与所述第五开关管的导通阻抗相等，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗相等。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求1所述的功率转换结构；
电池组，所述电池组的第一端连接所述第一输出端，所述电池组的第二端接地；
负载，所述负载连接在所述电感的第二端，以接收所述电感的第二端输出的电信号。
9.一种功率转换方法，其特征在于，包括：
提供一功率转换结构，所述功率转换结构包括：
第一开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第一上极板节点和第一下极板节点，所述第一开关串联支路的第一端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端连接一接地端，所述第一开关串联支路的第三端连接一电感的第一端；
第一飞跨电容，连接在所述第一上极板节点与所述第一下极板节点之间；
第一开关管，连接在所述电感的第二端与一第一输出端之间，所述第一开关管具有第一控制节点；
第二开关管，连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一输出端之间，所述第二开关管具有第二控制节点；
第二开关串联支路，包括串联连接的多个开关管，并包括第一端、第二端、第三端、第二上极板节点和第二下极板节点，所述第二开关串联支路的第一端用于接收所述输入电压，所述第二开关串联支路的第二端连接所述接地端，所述第二开关串联支路的第三端连接所述第一输出端；
第二飞跨电容，连接在所述第二上极板节点与所述第二下极板节点之间；
提供所述输入电压；
将所述功率转换结构的第一输出端连接至一电池组，其中，在所述电池组的恒流充电阶段，将所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容配置为N:1的开关电容变换器，将所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容配置为N:1的开关电容变换器，其中N为大于等于1的整数，并配置使得所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，以使所述第一开关串联支路的第三端形成的输出信号经导通的所述第二开关管在所述第一输出端产生第一输出信号，所述第二开关串联支路的第三端形成的输出信号在所述第一输出端产生第二输出信号，所述第一输出信号和所述第二输出信号共同为所述电池组进行恒流充电。
10.根据权利要求9所述的功率转换方法，其特征在于，所述第一开关串联支路包括串联连接的第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管，所述第三开关管连接在所述第一开关串联支路的第一端与所述第一上极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点，第四开关管连接在所述第一上极板节点与所述第一开关串联支路的第三端之间，所述第四开关管具有第四控制节点，所述第五开关管连接在所述第一开关串联支路的第三端与所述第一下极板节点之间，所述第五开关管具有第五控制节点，第六开关管连接在所述第一下极板节点与所述接地端之间，所述第六开关管具有第六控制节点；
所述第二开关串联支路包括串联连接的第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管，所述第七开关管连接在所述第二开关串联支路的第一端与所述第二上极板节点之间，所述第七开关管具有第七控制节点，第八开关管连接在所述第二上极板节点与所述第二开关串联支路的第三端之间，所述第八开关管具有第八控制节点，所述第九开关管连接在所述第二开关串联支路的第三端与所述第二下极板节点之间，所述第九开关管具有第九控制节点，第十开关管连接在所述第二下极板节点与所述接地端之间，所述第十开关管具有第十控制节点。
11.根据权利要求10所述的功率转换方法，其特征在于，在同一时刻，产生所述第一输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗等于产生所述第二输出信号的过程中形成的电流路径的阻抗。
12.根据权利要求11所述的功率转换方法，其特征在于，将所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容配置为2:1转换器，将所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容配置为2:1转换器，并配置使得：所述第七开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第五开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第十开关管的导通阻抗的和等于所述第四开关管的导通阻抗、所述第六开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
13.根据权利要求11所述的功率转换方法，其特征在于，将所述第二开关串联支路和所述第二飞跨电容配置为1:1转换器，将所述第一开关串联支路和所述第一飞跨电容配置为1:1转换器，并配置使得：所述第七开关管的导通阻抗与所述第八开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第四开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
14.根据权利要求12所述的功率转换方法，其特征在于，配置所述功率转换结构使得：所述第四开关管的导通阻抗与所述第五开关管的导通阻抗相等，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗相等。
15.一种芯片单元，其特征在于，包括：
输入引脚，用于接收一输入电压；
第三开关管，连接在所述输入引脚与第一上极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点；
第四开关管，连接在所述第一上极板节点与第一中间节点之间，所述第四开关管具有第四控制节点，所述第一中间节点连接一转换引脚，所述转换引脚用于连接位于芯片单元之外的一电感的第一端；
第五开关管，连接在所述第一中间节点与第一下极板节点之间，所述第五开关管具有第五控制节点；
第六开关管，连接在所述第一下极板节点与接地引脚之间，所述第六开关管具有第六控制节点；
第二开关管，连接在所述第一中间节点与一电池端引脚之间，所述第二开关管具有第二控制节点，所述电池端引脚用于连接位于芯片单元之外的一电池组；
第一飞跨电容上端引脚，连接所述第一上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第一端；
第一飞跨电容下端引脚，连接所述第一下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第一飞跨电容的第二端；
第七开关管，连接在所述输入引脚与第二上极板节点之间，所述第七开关管具有第七控制节点；
第八开关管，连接在所述第二上极板节点与第二中间节点之间，所述第八开关管具有第八控制节点，所述第二中间节点连接所述电池端引脚；
第九开关管，连接在所述第二中间节点与第二下极板节点之间，所述第九开关管具有第九控制节点；
第十开关管，连接在所述第二下极板节点与所述接地引脚之间，所述第十开关管具有第十控制节点；
第二飞跨电容上端引脚，连接所述第二上极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第一端；
第二飞跨电容下端引脚，连接所述第二下极板节点，用于连接位于芯片单元之外的第二飞跨电容的第二端；
第一开关管，连接在一系统端引脚与所述电池端引脚之间，所述第一开关管具有第一控制节点，所述系统端引脚用于连接位于芯片单元之外的所述电感的第二端，所述芯片单元包括第一工作模式：所述第二开关管导通，所述第一开关管关断，所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管、所述第六开关管和所述第一飞跨电容形成第一相开关电容变换器，所述第七开关管、所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管和所述第二飞跨电容形成第二相开关电容变换器，所述第一相开关电容变换器工作以经导通的所述第二开关管在所述电池端引脚产生第一输出信号，所述第二相开关电容变换器工作以在所述电池端引脚产生第二输出信号。
16.根据权利要求15所述的芯片单元，其特征在于，所述第二中间节点直接连接所述电池端引脚。
17.根据权利要求15所述的芯片单元，其特征在于，所述第七开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第五开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第十开关管的导通阻抗的和等于所述第四开关管的导通阻抗、所述第六开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
18.根据权利要求15所述的芯片单元，其特征在于，所述第七开关管的导通阻抗与所述第八开关管的导通阻抗的和等于所述第三开关管的导通阻抗、所述第四开关管的导通阻抗与所述第二开关管的导通阻抗的和。
19.根据权利要求17所述的芯片单元，其特征在于，所述第四开关管的导通阻抗与所述第五开关管的导通阻抗相等，并所述第八开关管的导通阻抗与所述第九开关管的导通阻抗相等。
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