CN114362508A - 电压转换器电路与电压转换方法 - Google Patents

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Abstract

提供了电压转换器电路与电压转换方法。所述电压转换器电路包括：电容器，具有通过第一输入开关选择性地连接到输入电源的第一端和通过第二输入开关选择性地连接到输入电源的第二端；和单个电感器，被配置为：响应于所述单个电感器与第一输入开关之间的节点的电压来生成输出电压，在所述节点处通过第一输入开关选择性地连接输入电源，并且在所述节点处连接电容器的第一端。

Description

电压转换器电路与电压转换方法
本申请要求于2020年10月13日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0131960号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
下面的描述涉及使用单个电感器的直流到直流(DC-to-DC)电压转换器电路与电压转换。
背景技术
直流到直流(DC-to-DC)转换器是被配置为对直流(DC)电源的电压进行转换的转换器。降压-升压(buck-boost)转换器是能够在不管输入电压的情况下输出低于或高于输入电压的电压的转换器。
由于功率转换比的相对宽的范围，降压-升压转换器用于通用应用。然而，由于大的传导损耗和大的开关损耗，降压-升压转换器的功率转换效率低。
发明内容
提供本发明内容以便以简化的形式介绍以下在具体实施方式中进一步描述的构思的选择。本发明内容不意在确定要求权利的主题的关键特征或必要特征，也不意在用于帮助确定要求权利的主题的范围。
在一个总体方面，一种电压转换器电路包括：电容器，具有通过第一输入开关选择性地连接到输入电源的第一端和通过第二输入开关选择性地连接到输入电源的第二端；和单个电感器，被配置为：响应于所述单个电感器与第一输入开关之间的节点的电压来生成输出电压，在所述节点处通过第一输入开关选择性地连接输入电源，并且在所述节点处连接所述电容器的第一端。
所述电容器和所述单个电感器可一直连接。
所述电容器和所述单个电感器可在没有开关的情况下直接连接。
当所述电压转换器电路以升压模式进行操作时，所述单个电感器还可被配置为：通过交替地接收包括所述电容器的第一升压功率路径中的电压和包括第一输入开关的第二升压功率路径中的电压来生成输出电压。
在升压模式下，所述单个电感器还可被配置为：当第一输入开关断开并且第二输入开关闭合时，在所述节点处从所述电容器接收高于输入电源的输入电压的电压。
在升压模式下，所述电容器可被配置为：当第一输入开关断开并且第二输入开关闭合时，将通过将用于对所述电容器进行充电的充电电压与输入电源的输入电压相加而获得的电压传送到所述单个电感器。
在升压模式下，所述单个电感器还可被配置为：当第一输入开关闭合并且第二输入开关断开时，在所述节点处通过第一输入开关从所述电容器接收输入电源的输入电压。
所述电压转换器电路还可包括：电容器开关，被配置为选择性地将所述电容器的第二端连接到地。在升压模式下，电容器开关还可被配置为：当第一输入开关闭合并且第二输入开关断开时，通过将所述电容器的第二端连接到地，来使用输入电源对所述电容器进行充电。
在升压模式下，所述电压转换器电路可被配置为：生成具有在高于或等于输入电压并且低于或等于两倍输入电压的电压范围内的电压值的输出电压。
所述电压转换器电路还可包括：接地开关，被配置为：在所述节点处选择性地将所述单个电感器连接到地，以用于降压模式。所述电压转换器电路可被配置为：在升压模式期间保持接地开关的断开状态，并且在降压模式期间保持电容器开关和第二输入开关的断开状态。
当所述电压转换器电路在降压模式下进行操作时，所述单个电感器还可被配置为：通过交替地接收包括第一输入开关的第一降压功率路径中的电压和包括接地开关的第二降压功率路径中的电压来生成输出电压。
在降压模式下，所述单个电感器还可被配置为：当第一输入开关闭合并且接地开关断开时，在所述节点处接收输入电源的输入电压。
在降压模式下，所述单个电感器还可被配置为：当第一输入开关断开并且接地开关闭合时，在所述节点处接收地电压。
在升压模式下，所述单个电感器还可被配置为输出负载电流，负载电流的波形在所述单个电感器中流动的电感器电流斜升的第一时间区间和所述电感器电流斜降的第二时间区间中与所述电感器电流的波形相同。
所述电压转换器电路还可包括：多个输出端子，连接到所述单个电感器。所述电压转换器电路可被配置为：选择所述多个输出端子中的一个输出端子，并且向选择的输出端子供应由所述单个电感器生成的输出电压。
所述电压转换器电路还可包括：多个第一输入开关，被配置为选择性地分别将多个输入电源中的每个连接到所述电容器的第一端；和多个第二输入开关，被配置为选择性地分别将所述多个输入电源中的每个连接到所述电容器的第二端。
所述电压转换器电路还可包括：至少一个附加电容器，被配置为通过多个附加开关建立与所述电容器的并联连接和与所述电容器的串联连接中的一种。所述电压转换器电路可被配置为：在升压模式的第二时间区间期间，使用输入电源对并联连接的所述电容器和所述至少一个附加电容器进行充电。所述电压转换器电路可被配置为：在第一时间区间期间，将输入电源的输入电压与用于对串联连接的所述电容器和所述至少一个附加电容器进行充电的充电电压相加，并且将通过将充电电压与输入电压相加而获得的电压传送到所述单个电感器。
所述电压转换器电路还可包括：开关控制器，被配置为基于设置的目标电压和输出电压来调整第一输入开关和第二输入开关的占空比。
所述多个第一输入开关中的每个可被配置为选择性地将外部电源端子和电池电源端子连接到所述电容器的第一端。所述多个第二输入开关中的每个可被配置为选择性地将外部电源端子和电池电源端子连接到所述电容器的第二端。所述单个电感器可选择性地连接到电池电源端子、第一输出端子和第二输出端子中的一个。
在另一总体方面，一种电压转换方法包括：在升压模式的第一时间区间期间，断开输入电源与电感器之间的第一输入开关，并且闭合输入电源与电容器之间的第二输入开关；在第一时间区间期间，通过经由第二输入开关将输入电源的输入电压和用于对电容器进行充电的充电电压传送到单个电感器来生成输出电压；在升压模式的第二时间区间期间，闭合第一输入开关并且断开第二输入开关；和在第二时间区间期间，对电容器进行充电，将输入电压传送到所述单个电感器，并且生成输出电压。
在另一总体方面，一种电压转换器电路包括：电容器和电感器。所述电容器具有第一端和第二端，第一端通过多个第一输入开关中的对应的第一输入开关选择性地连接到多个输入电源中的每个，第二端通过多个第二输入开关中的对应的第二输入开关选择性地连接到所述多个输入电源。所述电感器被配置为：响应于所述电感器与所述多个第一输入开关之间的节点的电压而生成输出电压，通过所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关在所述节点处选择性地连接所述多个输入电源，并且在所述节点处连接所述电容器的第一端。
所述电容器和所述电感器可直接连接。
当所述电压转换器电路以升压模式进行操作时，所述电感器还可被配置为：通过交替地接收包括所述电容器的第一升压功率路径中的电压和包括第一输入开关的第二升压功率路径中的电压中的每个来生成输出电压。
在升压模式下，单个电感器还可被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关断开并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关闭合时，在所述节点处从所述电容器接收高于所述多个输入电源中的对应的输入电源的输入电压的电压。
在升压模式下，所述电容器可被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关断开并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关闭合时，将通过将用于对所述电容器进行充电的充电电压与所述多个输入电源中的一个输入电源的输入电压相加而获得的电压传送到所述电感器。
在升压模式下，所述电感器还可被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关闭合并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关断开时，在所述节点处通过所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关一个从所述电容器接收输入电源的输入电压。
所述电压转换器电路还可包括：电容器开关，被配置为选择性地将所述电容器的第二端连接到地。在升压模式下，电容器开关还可被配置为：当第一输入开关闭合并且第二输入开关断开时，通过将所述电容器的第二端连接到地，使用所述多个输入电源中的一个输入电源对所述电容器进行充电。
所述电压转换器电路还可包括：接地开关，被配置为：在所述节点处选择性地将所述单个电感器连接到地，以用于降压模式。所述电压转换器电路可被配置为：在升压模式期间保持接地开关的断开状态，并且在降压模式期间保持电容器开关和所述多个第二输入开关的断开状态。
从下面的具体实施方式、附图以及权利要求，其它特征和方面将是清楚的。
附图说明
图1示出升压和降压转换器(step-up and step-down converter)的示例。
图2示出电压转换器电路的示例。
图3示出电压转换器电路在降压模式下的操作的示例。
图4示出电压转换器电路在升压模式下的操作的示例。
图5A示出根据现有技术的降压-升压(buck-boost)电路和降压-升压电路的电流波形。
图5B示出电压转换器电路的示例和电压转换器电路的电流波形。
图6和图7示出在降压模式下具有不连续电流模式(DCM)的电压转换器电路的操作的示例。
图8和图9示出在升压模式下具有DCM的电压转换器电路的操作的示例。
图10示出具有多个输出的电压转换器电路的示例。
图11示出具有多个输入和多个输出的电压转换器电路的示例。
图12示出在升压模式下具有扩展的转换比的电压转换器电路的操作的示例。
图13示出电压转换设备的配置的示例。
图14和图15示出电压转换方法的示例。
贯穿附图和具体实施方式，除非另外描述或提供，否则相同的附图参考标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。附图可不按比例，并且为了清楚、说明和方便，附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘可被夸大。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同物将是清楚的。例如，在此描述的操作的顺序仅是示例，并且不限于在此阐述的那些顺序，而是除了必须以特定的次序发生的操作之外，可如在理解本申请的公开之后将是清楚的那样被改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略在理解本申请的公开之后已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，在此描述的示例已仅被提供，以示出在理解本申请的公开之后将是清楚的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
以下本公开中公开的示例的结构性或功能性的描述仅意在描述示例的目的，并且示例可以以各种形式来实现。示例不意味着受到限制，而是意在各种修改、等同物和替换物也被覆盖在权利要求的范围内。
尽管使用“第一”或“第二”的术语来解释各种组件，但是组件不被术语所限制。这些术语应仅被用于将一个组件与另一组件进行区分。例如，在根据本公开的构思的权利的范围内，“第一”组件可被称为“第二”组件，或者类似地，“第二”组件可被称为“第一”组件。
将理解，当组件被称为“连接到”另一组件时，该组件可直接或结合连接到该另一组件，或者可存在中间组件。
如在此使用的，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。如在此使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的任何一个和任何两个或更多个的任何组合。还应理解，术语“包含”和/或“包括”用在本说明书中时，说明存在叙述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
除非在此另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语或科学术语)具有与通常理解的含义相同的含义。除非在此另有定义，否则通用词典中定义的术语应被解释为具有与相关领域中的上下文含义匹配的含义，并且将不被解释为理想化或过于形式化的含义。
在下文中，将参照附图详细描述示例，并且在附图中相同的参考标号始终表示相同的元件。
图1示出升压和降压转换器(step-up and step-down converter)的示例。
电压转换器电路100是用于转换电压的电路，并且可包括直流到直流(DC-to-DC)转换器电路。直流到直流转换器电路可用在需要调节直流(DC)电压的各种设备中。直流到直流转换器电路可以是将输入DC电压转换为DC电压并输出DC电压的电路。在下面的描述中，直流到直流转换器电路将被描述为电压转换器电路。直流到直流转换器电路可表示为DC/DC转换器、DC-DC转换器和DC变压器。电压转换器电路100可被称为“电压转换器100”。在此，应注意，关于示例或实施例使用术语“可”(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)表示：存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而所有示例和实施例不限于此。
电压转换器100可以是能够执行升压操作和降压操作两者的升压和降压转换器。降压操作可以是输出具有低于或等于输入电压的电压的电信号的操作。升压操作可以是输出具有高于或等于输入电压的电压的电信号的操作。例如，当电压转换器100是直流到直流转换器电路时，电压转换器100可接收DC输入并生成DC输出。
如图1中所示，电压转换器100可在输入侧连接到电池电压端子VBAT和外部电源端子VRECT。电池电压端子VBAT可以是被配置为从包括电压转换器100的电子装置和/或安装在电子装置中的电池接收电力的端子。外部电源端子VRECT可以是被配置为从外部装置接收电力的端子。电子装置可以是例如可通过无线地或经由电线从外部装置接收电力进行操作或者使用包括在装置中的电池的电力进行操作的装置。电压转换器100可在输出侧连接到电池电压端子VBAT、第一输出端子VOUT1和第二输出端子VOUT2。电压转换器100可在电子装置的操作期间选择性地输出电子装置所需的电压。在一个示例中，电压转换器100可使用第一输出端子VOUT1和第二输出端子VOUT2之一来生成输出电压，以操作电子装置中的其它模块、元件和电路。在另一示例中，电压转换器100可通过电池电压端子VBAT生成输出电压，并且可对包括在电子装置中的电池进行充电。
以上描述的电子装置可以是可植入设备，被配置为使用外部电力对包括在电子装置中的电池进行充电，通过选择性地使用外部电力和电池的电力进行操作。可植入设备可通过在活体外部无线地接收电力进行操作并对电池进行充电。当无线电力接收不理想时，可植入设备可使用包括在可植入设备中的电池的电力进行操作。
在图1中，电压转换器100可通过电子装置的电池电压端子VBAT接收1.0伏特(V)至1.6V的电压。电压转换器100可通过电子装置的外部电源端子VRECT接收1.0V至1.8V的电压。电池电压端子VBAT和外部电源端子VRECT可接收DC电压。第一输出端子VOUT1可以是被配置为输出1.8V的DC电压的端子。第二输出端子VOUT2可以是被配置为输出1.0V的DC电压的端子。以上描述的电池电压端子VBAT可作为输出端子被连接。电压转换器100可能需要执行升压操作，以将通过电池电压端子VBAT接收的电压输出到第一输出端子VOUT1。电压转换器100还可能需要执行降压操作，以将通过外部电源端子VRECT接收的电压输出到第二输出端子VOUT2。电压转换器电路100还可被包括在电源管理集成电路(PMIC)中。
因为降压-升压电路由于不连续的输出电流而具有相对低的功率效率，所以以下将描述能够在通过连续地提供输出电流来保持高功率效率的同时执行升压操作和降压操作的电压转换器电路。在一个示例中，当需要多个输入和输出的电子装置(例如，移动装置)包括用于多个输入和输出的多个PMIC时，每个PMIC可能需要单独地包括电感器。然而，由于电感器的体积大于其它元件的体积，因此电子装置的总体积可增大。以下还将描述可以以较小尺寸实现、可实现多个输入和输出并且可执行升压操作和降压操作的电压转换器的示例。
图2示出电压转换器电路200的示例。
电压转换器电路200可包括多个开关、电容器Cx和单个电感器L。电压转换器电路200的输入侧上的端子和电压转换器电路200的输出侧上的端子可分别被称为输入端子201(IN)和输出端子209(OUT)。为了便于描述，图2示出一个输入端子201和一个输出端子209，然而，示例不限于此。例如，电压转换器电路200可包括参照图10和图11描述的多个端子。
输入端子201可以是连接到输入电源的端子。输入端子201可连接到第一输入开关SWia和第二输入开关SWib。输入端子201的电压可被称为“输入电压”。
第一输入开关SWia可以是被配置为选择性地将输入端子201连接到电容器Cx和单个电感器L的开关。对于升压模式和降压模式的每个的每个时间区间，第一输入开关SWia可将输入端子201连接到电容器Cx和单个电感器L的第一端或者与电容器Cx和单个电感器L的第一端断开连接。
第二输入开关SWib可以是被配置为选择性地将输入端子201连接到电容器Cx的第二端的开关。对于升压模式的每个时间区间，第二输入开关SWib可将输入端子201连接到电容器Cx的第二端或者与电容器Cx的第二端断开连接。在降压模式下，第二输入开关SWib可保持断开状态。
尽管在图2中示出一个第一输入开关SWia和一个第二输入开关SWib，但是示例不限于此。例如，第一输入开关SWia的数量和第二输入开关SWib的数量可对应于输入端子201的数量。将参照图11进一步描述多个第一输入开关和多个第二输入开关。
电容器Cx可具有通过第一输入开关SWia选择性地连接到输入电源的第一端和通过第二输入开关SWib选择性地连接到输入电源的第二端。电容器Cx的第二端可通过电容器开关SWcg选择性地连接到地。电容器Cx的第一端可在节点Nx处连接到第一输入开关SWia、单个电感器L和接地开关SWgnd。电容器Cx的第二端可连接到第二输入开关SWib和电容器开关SWcg。
电容器开关SWcg可以是被配置为选择性地将电容器Cx的第二端连接到地的开关。电容器开关SWcg可用于对电容器Cx进行充电。对于升压模式的每个时间区间，电容器开关SWcg可将电容器Cx的第二端连接到接地端子或者与接地端子断开连接。在降压模式下，电容器开关SWcg可保持断开状态。
单个电感器L可在节点Nx处通过第一输入开关SWia选择性地连接到输入电源。节点Nx可以是单个电感器L的输入侧上的节点，并且可连接到第一输入开关SWia、电容器Cx、接地开关SWgnd和单个电感器L。节点Nx的电压可被表示为节点电压Vx。单个电感器L可在节点Nx处连接到电容器Cx的第一端。单个电感器L可在节点Nx处通过接地开关SWgnd选择性地连接到地。单个电感器L的输入侧可连接到节点Nx，单个电感器L的输出侧可连接到输出端子209。单个电感器L可响应于节点Nx的电压生成输出电压。
接地开关SWgnd可在节点Nx处连接在电容器Cx的第一端、第一输入开关SWia、单个电感器L与接地端子之间。对于降压模式的每个时间区间，接地开关SWgnd可将节点Nx连接到接地端子或者与接地端子断开连接。在升压模式下，接地开关SWgnd可保持断开状态。
在不管每个模式的模式和时间区间的情况下，电容器Cx和单个电感器L可始终连接。例如，如图2中所示，电容器Cx和单个电感器L可直接连接，而不是使用开关。由于电容器Cx和单个电感器L在电压转换器电路200中始终连接，因此通过输出端子209输出的输出信号的负载电流是连续的。因此，电压转换器电路200可具有增强的功率转换效率。电压转换器电路200可覆盖在以下将描述的大多数实际应用中使用的范围在“0”与“2”之间(包括“0”与“2”)的电压转换比M。
在下文中，将分别参照图3和图4描述图2的电压转换器电路200的降压模式和升压模式。
图3示出电压转换器电路200在降压模式下的操作的示例。
电压转换器电路200可在降压模式下进行操作。降压模式的每个周期可被划分成多个时间区间。周期也可被称为时段。对于多个时间区间中的每个时间区间，电压转换器电路200可闭合或断开多个开关的至少一部分。以下将描述连续电流模式(CCM)的配置的示例。
电压转换器电路200可在降压模式的第一时间区间期间激活第一降压功率路径310，并且可在降压模式的第二时间区间期间激活第二降压功率路径320。第一时间区间可以是其中在单个电感器L中流动的电感器电流增大的斜升(ramp-up)区间。第二时间区间可以是其中电感器电流减小的斜降(ramp-down)区间。如上所述，对于降压模式，电压转换器电路200可包括接地开关SWgnd，接地开关SWgnd被配置为在节点Nx处选择性地将单个电感器L连接到地。在降压模式期间，电压转换器电路200还可保持第二输入开关SWib和电容器开关SWcg中的每个的断开状态。
在降压模式的第一时间区间期间，电压转换器电路200可闭合第一输入开关SWia并且可断开接地开关SWgnd。第一输入开关SWia可将输入端子201连接到单个电感器L，接地开关SWgnd可将接地端子与单个电感器L断开连接。在降压模式下，当第一输入开关SWia闭合并且接地开关SWgnd断开时，单个电感器L可在节点Nx处接收输入电源的输入电压Vin。节点Nx的节点电压Vx可通过以上描述的切换增大到输入电压Vin。通过增大节点Nx的节点电压Vx，单个电感器L的电感器电流可斜升。
在降压模式的第二时间区间期间，电压转换器电路200可断开第一输入开关SWia并且可闭合接地开关SWgnd。第一输入开关SWia可将输入端子201与单个电感器L断开连接，接地开关SWgnd可将接地端子连接到单个电感器L。在降压模式下，当第一输入开关SWia断开并且接地开关SWgnd闭合时，单个电感器L可在节点Nx处接收地电压。通过以上描述的切换，节点Nx的节点电压Vx可下降到地电压(例如，0V)。通过节点Nx的节点电压Vx的下降，电感器电流可斜降。输出电容器Cout也可连接到输出端子209，使得单个电感器L和输出电容器Cout可形成LC电路。因此，电感器电流可逐渐减小。
因此，在降压模式期间，单个电感器L可通过在节点Nx处交替地接收包括第一输入开关SWia的第一降压功率路径310上的电压和包括接地开关SWgnd的第二降压功率路径320上的电压来生成输出电压Vout。在降压模式期间，电压转换器电路200可生成具有在高于或等于0V并且低于或等于输入电压的电压范围内的电压值的输出电压Vout。可基于占空比来确定输出电压Vout。基于占空比，以降压模式操作的电压转换器电路200可具有范围在“0”与“1”之间(包括“0”与“1”)的转换比。可基于第一时间区间和第二时间区间来确定占空比。例如，占空比可被定义为“D＝(第一时间区间/(第一时间区间+第二时间区间))”。以下进一步描述，图13的开关控制器1350可通过调整占空比来调整输出电压Vout。
在第一时间区间和第二时间区间期间，配置有CCM的电压转换器电路200可无缝地连续供应负载电流。
图4示出电压转换器电路200在升压模式下的操作的示例。
电压转换器电路200可在升压模式下进行操作。类似于以上描述的降压模式，升压模式的每个周期也可被划分为多个时间区间。对于多个时间区间中的每个时间区间，电压转换器电路200可闭合或断开多个开关的至少一部分。还参照图4描述CCM的配置的示例。
电压转换器电路200可在升压模式的第一时间区间期间激活第一升压功率路径410，并且可在升压模式的第二时间区间期间激活第二升压功率路径420。第一时间区间可以是其中在单个电感器L中流动的电感器电流增大的斜升区间。第二时间区间可以是其中电感器电流减小的斜降区间。如上所述，电压转换器电路200可包括电容器开关SWcg，电容器开关SWcg被配置为选择性地将电容器Cx的第二端连接到地。在升压模式期间，电压转换器电路200可保持接地开关SWgnd的断开状态。
在启动升压模式的初始操作之前，电压转换器电路200可闭合第一输入开关SWia和电容器开关SWcg，并且可断开第二输入开关SWib。电压转换器电路200可利用输入电压Vin对电容器Cx进行充电。随后，电压转换器电路200可启动升压模式。
在升压模式的第一时间区间期间，电压转换器电路200可闭合第二输入开关SWib并且可断开第一输入开关SWia和电容器开关SWcg。第二输入开关SWib可将输入端子201连接到电容器Cx的第二端。第一输入开关SWia和电容器开关SWcg可将电容器Cx分别与输入端子201和地断开连接。在升压模式下，当第一输入开关SWia断开并且第二输入开关SWib闭合时，单个电感器L可在节点Nx处从电容器Cx接收高于输入电源的输入电压Vin的电压。通过以上描述的切换，在升压模式下，当第一输入开关SWia断开并且第二输入开关SWib闭合时，电容器Cx可将通过将用于对电容器Cx进行充电的充电电压Vcx与输入电源的输入电压Vin相加而获得的电压传送到单个电感器L。在图4的示例中，充电电压Vcx可与输入电压Vin相加，并且充电电压Vcx和输入电压Vin可相等，因此节点Nx的节点电压Vx可增大到2Vin。通过增大节点Nx的节点电压Vx，电感器电流可斜升。
在升压模式的第二时间区间期间，电压转换器电路200可闭合第一输入开关SWia和电容器开关SWcg，并且可断开第二输入开关SWib。第一输入开关SWia可将输入端子201连接到电容器Cx的第一端和单个电感器L。电容器开关SWcg可将电容器Cx的第二端连接到地。在升压模式下，当第一输入开关SWia闭合并且第二输入开关SWib断开时，单个电感器L可在节点Nx处通过第一输入开关SWia接收输入电源的输入电压Vin。节点Nx的节点电压Vx可通过以上描述的切换下降到输入电压Vin。通过节点Nx的节点电压Vx的下降，单个电感器L的电感器电流可斜降。此外，在升压模式下，当第一输入开关SWia闭合并且第二输入开关SWib断开时，电容器开关SWcg可将电容器Cx的第二端连接到地，使得可使用输入电源对电容器Cx进行充电。在一个示例中，在第二时间区间中，电压转换器电路200可利用输入电压Vin同时对电容器Cx进行充电。在这个示例中，当电容器Cx的大小不是非常小时，电容器Cx的电荷平衡可保持不变，而不是过度改变。
因此，在升压模式期间，单个电感器L可通过交替地接收包括电容器Cx的第一升压功率路径410上的电压和包括第一输入开关SWia的第二升压功率路径420上的电压来生成输出电压。如上所述，在第一时间区间期间，电压转换器电路200可使用电容器Cx的充电电压将节点Nx的节点电压Vx增大到高于输入电压Vin，以生成高于输入电压Vin的输出电压Vout。在升压模式期间，电压转换器电路200可生成具有高于或等于输入电压Vin的电压值的输出电压Vout。在升压模式期间，图4的电压转换器电路200可生成具有在高于或等于输入电压Vin并且低于或等于两倍输入电压Vin的电压范围内的电压值的输出电压Vout。可基于占空比来确定输出电压Vout。基于占空比，以升压模式操作的电压转换器电路200可具有范围在“1”与“2”之间(包括“1”与“2”)的转换比。可基于第一时间区间和第二时间区间来确定占空比。例如，占空比可被定义为“D＝(第一时间区间/(第一时间区间+第二时间区间))”。如以下进一步描述，图13的开关控制器1350可通过调整占空比来调整输出电压Vout。
如上所述，电压转换器电路200可在降压模式下具有范围在“0”与“1”之间(包括“0”与“1”)的转换比，并且可在升压模式下具有范围在“1”与“2”之间(包括“1”与“2”)的转换比。因此，电压转换器电路200最终可具有范围在“0”与“2”之间(包括“0”与“2”)的转换比。此外，电压转换器电路200可无缝地连续供应在“0”与“2”之间(包括“0”与“2”)的转换比的范围内的负载电流。参照图5A和图5B所描述，电压转换器电路200可在输出电压纹波和负载瞬态方面具有增强的效果。
图5A和图5B示出由于电压转换器电路之间的结构的差异引起的负载电流的波形。
图5A示出根据现有技术的降压-升压(buck-boost)电路500a和降压-升压电路500a的电流波形。图5B示出电压转换器电路500b的示例和电压转换器电路500b的电流波形。
在图5B的电压转换器电路500b中，多个第一输入开关中的每个可选择性地将外部电源端子VWPT和电池电源端子VBAT连接到电容器的第一端。多个第二输入开关中的每个可选择性地将外部电源端子VWPT和电池电源端子VBAT连接到电容器的第二端。单个电感器可选择性地连接到电池电源端子VBAT、第一输出端子VHIGH和第二输出端子VLOW中的一个。
在图5A中，降压-升压电路500a可通过交替地激活第一路径501a和第二路径502a来生成输出。然而，每当第一路径501a和第二路径502a被交替激活时，即使向同一输出端子供应电力，降压-升压电路500a也需要闭合输出开关。
相反，当第一降压功率路径511b、第二降压功率路径512b、第一升压功率路径521b和第二升压功率路径522b被切换时，电压转换器电路500b可能不需要切换对应的输出端子的输出开关，同时在不改变输出端子的情况下连续向同一输出端子供应电力。因此，与典型的降压-升压电路(例如，降压-升压电路500a)相比，电压转换器电路500b可具有低开关损耗。
此外，如上所述，电压转换器电路500b可具有始终连接的单个电感器和电容器。由于电感器的输出侧连续地连接到输出端子，因此可连续向负载供应电流。换句话说，电压转换器电路500b可在降压模式和升压模式两者下连续向输出侧上的负载供应连续的负载电流。电压转换器电路500b可提供由于连续电流供应而减小的均方根(RMS)的输出电流。因此，寄生电阻(例如，电感器的DC电阻(DCR)或开关的闭合电阻)中的传导损耗可被减小。此外，电压转换器电路500b的输出电压的纹波分量可被减少。因此，输出侧上的电容器的大小要求可被相对降低。另外，对控制器回路的带宽具有不良影响的正零点可被去除，因此相对快速的负载瞬态响应可以是可行的。
在升压模式期间，电压转换器电路500b的单个电感器可在电感器电流IL斜升的第一时间区间和电感器电流IL斜降的第二时间区间中输出具有与在单个电感器中流动的电感器电流IL的波形相同波形的负载电流ILOAD。由于电感器电流IL和负载电流ILOAD具有相同的波形，因此功率效率可增大。然而，由于在降压-升压电路500a中电感器电流IL增大的区间中不存在负载电流ILOAD，因此降压-升压电路500a可能不连续地供应负载电流ILOAD，这可能导致功率效率的降低。
此外，在图5B中，电压转换器电路500b被实现为具有多个输出，因此针对每个输出端子连接输出开关。然而，单个输出不需要输出开关。相反，图5A的降压-升压电路500a甚至对于单个输出也需要输出开关。例如，当电压转换器电路500b被实现为具有单个输出时，包括在电压转换器电路500b的功率路径中的开关的数量可小于包括在降压-升压电路500a的功率路径中的开关的数量。因此，与降压-升压电路500a相比，利用单个输出实现的电压转换器电路500b可具有低传输损耗。
图6和图7示出在降压模式下具有不连续电流模式(DCM)的电压转换器电路600的操作的示例。
参照图6，除了图2的结构之外，电压转换器电路600可配置有DCM，并且还可包括续流路径630，续流路径630包括续流开关SWfw。图7是示出在降压模式下配置有DCM的电压转换器电路600的操作的时序图。在降压模式下，电压转换器电路600可针对每个周期790顺序地重复执行第一时间区间710、第二时间区间720和第三时间区间730的操作。然而，示例不限于图6的续流路径630和图8的续流路径830。续流路径630可包括被配置为在时间区间的一部分中使单个电感器L短路的各种电气路径。
类似于以上描述，电压转换器电路600可通过在激活第一降压功率路径610的同时向单个电感器L供应输入电压VIN(或输入电压Vin)来生成输出电压VOUT(或输出电压Vout)。在周期790的第一时间区间710期间，节点电压Vx可增大到输入电压VIN。
此外，电压转换器电路600可在激活第二降压功率路径620的同时向单个电感器L供应地电压。在周期790的第二时间区间720期间，节点电压Vx可下降到0V的地电压。在这个示例中，输入电流IIN可在第一时间区间710期间增大并且可在其它时间区间期间被阻断。可以以与第一时间区间710和第二时间区间720期间的电感器电流的波形相同的波形生成输出电流IOUT。
电压转换器电路600可在周期790的第三时间区间730期间激活续流路径630。例如，电压转换器电路600可通过闭合续流开关SWfw来使单个电感器L的两端短路。在这个示例中，第一输入开关SWia也可被激活，节点电压Vx可被保持为等于输入电压VIN。
即使在DCM配置中，占空比也可被确定为“D＝(第一时间区间710/(第一时间区间710+第二时间区间720))”。在降压模式下，可输出等于D·VIN的输出电压VOUT。
在图6和图7中，输入电流IIN的均值IIN_AVG可以是43.57毫安(mA)，输出电流IOUT的均值IOUT_AVG可以是59.88mA，功率效率可以是92％。功率效率可被计算为输出功率POUT与输入功率PIN的比率POUT/PIN。
图8和图9示出在升压模式下具有DCM的电压转换器电路600的操作的示例。
参照图8描述升压模式下的电压转换器电路600的操作。图9是示出升压模式下的电压转换器电路600的操作的时序图。在升压模式下，电压转换器电路600可针对每个周期990顺序地重复执行第一时间区间910、第二时间区间920和第三时间区间930的操作。
类似于以上描述，电压转换器电路600可通过在激活第一升压功率路径810的同时向单个电感器L供应通过将输入电压VIN和充电电压Vcx相加而获得的电压来生成输出电压VOUT。等于输入电压VIN的充电电压Vcx可用于充电，因此节点电压Vx可在周期990的第一时间区间910期间增大到2VIN。在一个示例中，在第一时间区间910期间，输入电压VIN可以是1.3V，输出电压VOUT可以是1.7V，节点电压Vx可增大到2.6V。
电压转换器电路600还可在激活第二升压功率路径820的同时向单个电感器L供应输入电压VIN。节点电压Vx可在周期990的第二时间区间920期间下降到输入电压VIN。在图9中，节点电压Vx可在第二时间区间920期间下降到1.3V。同时，电压转换器电路600可在第二时间区间920期间利用输入电压VIN对电容器Cx进行充电。例如，当电容器Cx具有大于或等于阈值电容的电容时，充电电压Vcx可在第一时间区间910期间缓慢减小，充电电压Vcx可在第二时间区间920期间恢复到输入电压VIN。因此，可在每个周期990中保持电容器Cx的电荷平衡。电容器Cx可在除了每个周期990中的第二时间区间920之外的时间区间期间与接地端子断开连接。
可在第一时间区间910和第二时间区间920期间以与电感器电流的波形相同的波形生成输出电流IOUT。因此，单个电感器L可在第一时间区间910和第二时间区间920期间连续向输出端子209供应负载电流。
随后，电压转换器电路600可在周期990的第三时间区间930期间激活续流路径830。例如，电压转换器电路600可通过闭合续流开关SWfw来使单个电感器L的两端短路。类似于以上描述，节点电压Vx可被保持为等于输入电压VIN。
即使在DCM配置中，占空比也可被确定为“D＝(第一时间区间910/(第一时间区间910+第二时间区间920))”。在升压模式下，可输出等于(1+D)VIN的输出电压VOUT。
在图8和图9中，输入电流IIN的均值IIN_AVG可以是89.29mA，输出电流IOUT的均值IOUT_AVG可以是59.23mA，功率效率可以是91％。
图10示出具有多个输出的电压转换器电路1000的示例。
可通过将连接到单个电感器L的多个输出端子添加到图2的电压转换器电路200来配置图10的电压转换器电路1000。例如，多个输出端子可包括输出端子Vo,1、Vo,2至Vo,M。例如，多个输出开关(例如，输出开关SWo1、SWo2至SWoM)中的每个可选择性地将单个电感器L连接到对应的输出端子。在这个示例中，M可以是大于或等于“2”的整数。
电压转换器电路1000可从多个输出端子选择一个输出端子。可向选择的输出端子供应由单个电感器L生成的输出电压。电压转换器电路1000可向选择的输出端子供应根据降压操作的电压和根据升压操作的电压中的一个。
电压转换器电路1000还可保持选择的输出端子与单个电感器L之间的连接，直到选择的输出端子被改变为另一输出端子。换句话说，单个电感器L与用于降压操作和升压操作的输出端子之间的切换可能是不必要的。因此，电压转换器电路1000可无缝地连续向选择的输出端子供应负载电流。
图11示出具有多个输入和多个输出的电压转换器电路1100的示例。
可通过将多个输入开关添加到图10的电压转换器电路1000来配置图11的电压转换器电路1100。电压转换器电路1100可包括多个第一输入开关(例如，第一输入开关SWi1a、SWi2a至SWiNa)和多个第二输入开关(例如，第二输入开关SWi1b、SWi2b至SWiNb)。对于“N”个输入电源(例如，输入电源Vi,1、Vi,2至Vi,N)中的每个，对应的第一输入开关和对应的第二输入开关可连接到电容器Cx的两端。在这个示例中，N可以是大于或等于“2”的整数。
多个第一输入开关SWi1a至SWiNa可选择性地将多个输入电源Vi,1至Vi,N中的每个连接到电容器Cx的第一端。多个第二输入开关SWi1b至SWiNb可选择性地将多个输入电源Vi,1至Vi,N中的每个连接到电容器Cx的第二端。电压转换器电路1100可通过升高或降低从多个输入电源Vi,1至Vi,N之一接收的电压来生成输出电压，并且可向多个输出端子Vo,1至Vo,M之一供应生成的输出电压。
图12示出在升压模式下具有扩展的转换比的电压转换器电路1200的操作的示例。
可通过将附加电容器Cx2添加到图2的电压转换器电路200来配置图12的电压转换器电路1200。例如，电压转换器电路1200还可包括至少一个附加电容器Cx2，附加电容器Cx2被配置为通过多个附加开关(例如，附加开关SWc1、SWc2和SWc3)与电容器Cx1建立并联连接和串联连接中的一种。电压转换器电路1200在降压模式下的操作与以上参照图3描述的操作相同，因此在此不再重复其进一步描述。
电压转换器电路1200可在激活第二升压功率路径1220的同时对电容器Cx1和附加电容器Cx2进行充电。例如，电压转换器电路1200可使用输入电源在升压模式的第二时间区间期间对并联连接的电容器Cx1和至少一个附加电容器Cx2进行充电。
电压转换器电路1200可在激活第一升压功率路径1210的同时，使用电容器Cx1和附加电容器Cx2生成输出电压。例如，电压转换器电路1200可在升压模式的第一时间区间期间将输入电压和用于对串联连接的电容器Cx1和至少一个附加电容器Cx2进行充电的充电电压相加，并且可将通过将充电电压和输入电压相加而获得的电压传送到单个电感器L。在图12的示例中，由于电容器Cx1和附加电容器Cx2中的每个都利用输入电压Vin进行充电，因此节点电压Vx可增大到3Vin。这是因为输入端子201、电容器Cx1和附加电容器Cx2串联连接。因此，电压转换器电路1200可在升压模式下基于占空比D输出高于或等于输入电压并且低于或等于三倍输入电压的电压。
尽管为了便于说明，在图12中示出一个附加电容器Cx2，但是示例不限于此。堆叠的电容器的数量可基于将被输出的电压来确定。例如，电压转换器电路1200可包括电容器Cx1、“K”个附加电容器以及“K”个开关，“K”个开关被配置为在第一时间区间内将所有电容器Cx1和“K”个附加电容器串联连接并且在第二时间区间内将所有电容器Cx1和“K”个附加电容器并联连接，其中，“K”是自然数。电压转换器电路1200可在升压模式下输出高于或等于输入电压并且低于或等于“(2+K)”倍输入电压的电压。
图13示出电压转换设备1300的配置的示例。
参照图13，电压转换设备1300包括图2的电压转换器电路200和被配置为控制电压转换器电路200的开关的开关控制器1350。
开关控制器1350可控制电压转换器电路200的开关的开关时序。开关控制器1350可基于降压模式和升压模式的每个的周期的时间区间来控制每个开关的闭合或断开。例如，如以上参照图2至图12所述，开关控制器1350可针对第一降压功率路径、第二降压功率路径、第一升压功率路径和第二升压功率路径中的每个控制第一输入开关SWia、第二输入开关SWib、电容器开关SWcg和接地开关SWgnd的切换。开关控制器1350可基于输出电压和设置的目标电压来调整用于切换开关的占空比。开关控制器1350可以是负反馈电路，并且可基于占空比来控制例如每个开关在第一时间区间和第二时间区间中的切换，占空比基于输出电压和目标电压之间的差来确定。在图13中，Vi可表示电压转换设备1300的输入电压，Vo可表示电压转换设备1300的输出电压。
图14和图15示出电压转换方法的示例。
图14示出降压模式下的电压转换方法。
参照图14，在操作1410中，在降压模式的第一时间区间期间，电压转换器电路可闭合第一输入开关并且断开接地开关。
在操作1420中，在第一时间区间期间，电压转换器电路可通过经由第一输入开关将输入电源的输入电压传送到电感器来生成输出电压。
在操作1430中，在降压模式的第二时间区间期间，电压转换器电路可断开第一输入开关并且闭合接地开关。
在操作1440中，在第二时间区间期间，电压转换器电路可通过将地电压传送到电感器来生成输出电压。
电压转换器电路可通过每个周期重复地执行操作1410至操作1440来输出降压电压。以上已经参照图3描述电压转换器电路在降压模式下的操作，因此在此不再重复其进一步描述。
图15示出升压模式下的电压转换方法。
参照图15，在操作1510中，在升压模式的第一时间区间期间，电压转换器电路可断开输入电源与电感器之间的第一输入开关，并且可闭合输入电源与电容器之间的第二输入开关。
在操作1520中，在第一时间区间期间，电压转换器电路可通过经由第二输入开关将输入电源的输入电压和用于对电容器进行充电的充电电压传送到电感器来生成输出电压。
在操作1530中，在升压模式的第二时间区间期间，电压转换器电路可闭合第一输入开关并且断开第二输入开关。
在操作1540中，在第二时间区间期间，电压转换器电路可对电容器进行充电，可将输入电压传送到电感器，并且可生成输出电压。
电压转换器电路可通过每个周期重复地执行操作1510至操作1540来输出升压电压。以上已经参照图4描述电压转换器电路在升压模式下的操作，因此在此不再重复其进一步描述。
根据示例，电压转换器电路和电压转换设备可能需要充电或DC电压调节，并且可被应用于多个外部无源元件由于其相对小的体积条件而不可用的各种应用。
在此描述的开关控制器1350、设备、单元、模块、装置以及其它组件通过硬件组件来实现。可用于执行本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当的情况下包括：控制器、传感器、生成器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行在本申请中描述的操作的任何其它电子组件。在其它示例中，执行本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或多个通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来实现。处理器或计算机可通过一个或多个处理元件(诸如，逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或被配置为以限定的方式响应并执行指令以实现期望的结果的任何其它装置或装置的组合)来实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或连接到存储由处理器或计算机执行的指令或软件的一个或多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或多个软件应用)，以执行本申请中描述的操作。硬件组件还可响应于指令或软件的执行来访问、操控、处理、创建和存储数据。为了简单起见，单数术语“处理器”或“计算机”可用于本申请中描述的示例的描述中，但是在其它示例中，多个处理器或计算机可被使用，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或多种类型的处理元件或二者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器来实现。一个或多个硬件组件可通过一个或多个处理器、或者处理器和控制器来实现，并且一个或多个其它硬件组件可通过一个或多个其它处理器、或者另外的处理器和另外的控制器来实现。一个或多个处理器、或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理配置中的任何一个或多个，不同的处理配置的示例包括：单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理、单指令多数据(SIMD)多处理、多指令单数据(MISD)多处理以及多指令多数据(MIMD)多处理。
图1至图4和图5B至图15的执行在本申请中描述的操作的方法通过计算硬件(例如，通过一个或多个处理器或计算机)来执行，该计算硬件被实现为如上所述地执行指令或软件，以执行本申请中描述的由所述方法执行的操作。例如，单个操作或者两个或更多个操作可通过单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器来执行。一个或多个操作可通过一个或多个处理器、或者处理器和控制器来执行，并且一个或多个其它操作可通过一个或多个其它处理器、或者另外的处理器和另外的控制器来执行。一个或多个处理器、或者处理器和控制器可执行单个操作或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任何组合，以单独地或共同地指示或配置一个或多个处理器或计算机如机器或专用计算机那样进行操作，以执行由如上所述的硬件组件和方法执行的操作。在一个示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或多个处理器或计算机使用解释器执行的高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述，使用任何编程语言编写指令或软件，附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述公开了用于执行由如上所述的硬件组件和方法执行的操作的算法。
用于控制计算硬件(例如，一个或多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构可被记录、存储或固定在一个或多个非暂时性计算机可读存储介质中或一个或多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘、以及任何其它装置，该任何其它装置被配置为以非暂时性方式存储指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构并将指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构提供给一个或多个处理器或计算机，使得一个或多个处理器或计算机能够执行指令。在一个示例中，指令或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得指令和软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构通过一个或多个处理器或计算机以分布式的方式被存储、访问和执行。
虽然本公开包括特定的示例，但是在理解本申请的公开之后将清楚，在不脱离权利要求和它们的等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例应仅被认为是描述性的含义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述应被认为可适用于其它示例中的类似特征或方面。如果描述的技术以不同的次序被执行，和/或如果描述的系统、架构、装置或电路中的组件以不同的方式被组合，和/或由其它组件或它们的等同物替换或补充，则可实现合适的结果。因此，公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求和它们的等同物限定，并且在权利要求和它们的等同物的范围内的所有变化应被解释为包括在公开中。

Claims (28)

1.一种电压转换器电路，包括：
电容器，具有通过第一输入开关选择性地连接到输入电源的第一端和通过第二输入开关选择性地连接到输入电源的第二端；和
单个电感器，被配置为：响应于所述单个电感器与第一输入开关之间的节点的电压来生成输出电压，在所述节点处通过第一输入开关选择性地连接输入电源，并且在所述节点处连接所述电容器的第一端。
2.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，所述电容器和所述单个电感器一直连接。
3.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，所述电容器和所述单个电感器在没有开关的情况下直接连接。
4.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，当所述电压转换器电路以升压模式进行操作时，所述单个电感器还被配置为：通过交替地接收包括所述电容器的第一升压功率路径中的电压和包括第一输入开关的第二升压功率路径中的电压来生成输出电压。
5.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述单个电感器还被配置为：当第一输入开关断开并且第二输入开关闭合时，在所述节点处从所述电容器接收高于输入电源的输入电压的电压。
6.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述电容器被配置为：当第一输入开关断开并且第二输入开关闭合时，将通过将用于对所述电容器进行充电的充电电压与输入电源的输入电压相加而获得的电压传送到所述单个电感器。
7.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述单个电感器还被配置为：当第一输入开关闭合并且第二输入开关断开时，在所述节点处通过第一输入开关接收输入电源的输入电压。
8.根据权利要求1所述的电压转换器电路，还包括：
电容器开关，被配置为选择性地将所述电容器的第二端连接到地，
其中，在升压模式下，电容器开关还被配置为：当第一输入开关闭合并且第二输入开关断开时，通过将所述电容器的第二端连接到地，使用输入电源对所述电容器进行充电。
9.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述电压转换器电路被配置为：生成具有在高于或等于输入电压并且低于或等于两倍输入电压的电压范围内的电压值的输出电压。
10.根据权利要求1所述的电压转换器电路，还包括：
接地开关，被配置为：在所述节点处选择性地将所述单个电感器连接到地，以用于降压模式，
其中，所述电压转换器电路被配置为：在升压模式期间保持接地开关的断开状态，并且在降压模式期间保持电容器开关和第二输入开关的断开状态。
11.根据权利要求10所述的电压转换器电路，其中，当所述电压转换器电路在降压模式下进行操作时，所述单个电感器还被配置为：通过交替地接收包括第一输入开关的第一降压功率路径中的电压和包括接地开关的第二降压功率路径中的电压来生成输出电压。
12.根据权利要求10所述的电压转换器电路，其中，在降压模式下，所述单个电感器还被配置为：当第一输入开关闭合并且接地开关断开时，在所述节点处接收输入电源的输入电压。
13.根据权利要求10所述的电压转换器电路，其中，在降压模式下，所述单个电感器还被配置为：当第一输入开关断开并且接地开关闭合时，在所述节点处接收地电压。
14.根据权利要求1所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述单个电感器还被配置为输出负载电流，负载电流的波形在所述单个电感器中流动的电感器电流斜升的第一时间区间和所述电感器电流斜降的第二时间区间中与所述电感器电流的波形相同。
15.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
多个输出端子，连接到所述单个电感器，
其中，所述电压转换器电路被配置为：选择所述多个输出端子中的一个输出端子，并且向选择的输出端子供应由所述单个电感器生成的输出电压。
16.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
多个第一输入开关，被配置为选择性地分别将多个输入电源中的每个连接到所述电容器的第一端；和
多个第二输入开关，被配置为选择性地分别将所述多个输入电源中的每个连接到所述电容器的第二端。
17.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
至少一个附加电容器，被配置为通过多个附加开关建立与所述电容器的并联连接和与所述电容器的串联连接中的一种，
其中，所述电压转换器电路被配置为：在升压模式的第二时间区间期间，使用输入电源对并联连接的所述电容器和所述至少一个附加电容器进行充电，并且
其中，所述电压转换器电路被配置为：在升压模式的第一时间区间期间，将输入电源的输入电压与用于对串联连接的所述电容器和所述至少一个附加电容器进行充电的充电电压相加，并且将通过将充电电压和输入电压相加而获得的电压传送到所述单个电感器。
18.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
开关控制器，被配置为基于设置的目标电压和输出电压来调整第一输入开关和第二输入开关的占空比。
19.根据权利要求1至权利要求14中的任意一项所述的电压转换器电路，其中，
多个第一输入开关中的每个被配置为选择性地将外部电源端子和电池电源端子连接到所述电容器的第一端，
多个第二输入开关中的每个被配置为选择性地将外部电源端子和电池电源端子连接到所述电容器的第二端，并且
所述单个电感器选择性地连接到电池电源端子、第一输出端子和第二输出端子中的一个。
20.一种电压转换方法，包括：
在升压模式的第一时间区间期间，断开输入电源与单个电感器之间的第一输入开关，并且闭合输入电源与电容器之间的第二输入开关；
在所述第一时间区间期间，通过经由第二输入开关将输入电源的输入电压和用于对电容器进行充电的充电电压传送到所述单个电感器来生成输出电压；
在升压模式的第二时间区间期间，闭合第一输入开关并且断开第二输入开关；和
在所述第二时间区间期间，对电容器进行充电，将输入电压传送到所述单个电感器，并且生成输出电压。
21.一种电压转换器电路，包括：
电容器，具有第一端和第二端，第一端通过多个第一输入开关中的对应的第一输入开关选择性地连接到多个输入电源中的每个，第二端通过多个第二输入开关中的对应的第二输入开关选择性地连接到所述多个输入电源中的每个；以及
电感器，被配置为：响应于所述电感器与所述多个第一输入开关之间的节点的电压而生成输出电压，通过所述多个第一输入开关中的对应的多个第一输入开关在所述节点处选择性地连接所述多个输入电源中的每个，并且在所述节点处连接所述电容器的第一端。
22.根据权利要求21所述的电压转换器电路，其中，所述电容器和所述电感器直接连接。
23.根据权利要求21所述的电压转换器电路，其中，当所述电压转换器电路以升压模式进行操作时，所述电感器还被配置为：通过交替地接收包括所述电容器的第一升压功率路径中的电压和包括第一输入开关的第二升压功率路径中的电压中的每个来生成输出电压。
24.根据权利要求21所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述电感器还被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关断开并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关闭合时，在所述节点处从所述电容器接收高于所述多个输入电源中的对应的输入电源的输入电压的电压。
25.根据权利要求21所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述电容器被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关断开并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关闭合时，将通过将用于对所述电容器进行充电的充电电压与所述多个输入电源中的一个输入电源的输入电压相加而获得的电压传送到所述电感器。
26.根据权利要求21所述的电压转换器电路，其中，在升压模式下，所述电感器还被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关闭合并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关断开时，在所述节点处通过所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关接收所述多个输入电源中的一个输入电源的输入电压。
27.根据权利要求21至权利要求26中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
电容器开关，被配置为选择性地将所述电容器的第二端连接到地，
其中，在升压模式下，电容器开关还被配置为：当所述多个第一输入开关中的对应的第一输入开关闭合并且所述多个第二输入开关中的对应的第二输入开关断开时，通过将所述电容器的第二端连接到地，使用所述多个输入电源中的一个输入电源对所述电容器进行充电。
28.根据权利要求21至权利要求26中的任意一项所述的电压转换器电路，还包括：
接地开关，被配置为：在所述节点处选择性地将所述电感器连接到地，以用于降压模式，
其中，所述电压转换器电路被配置为：在升压模式期间保持接地开关的断开状态，并且在降压模式期间保持电容器开关和所述多个第二输入开关的断开状态。
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