CN114552975B - 电源转换系统、包括其的电子设备及集成电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种电源转换系统、包括其的电子设备及集成电路，涉及电源领域，通过设置一与开关电容转换器的开关串联支路连接的第二开关串联支路，并第二开关串联支路内的开关管与开关电容转换器的开关串联支路内的开关管配合实现三电平降压变换器的功能，而实现三电平降压变换器与开关电容转换器的集成，减少了开关管的数量，体积小、成本低，且在实现为对电子设备的耗电单元供电的同时，实现对电子设备的电池组充电全过程的高效率。

Description

电源转换系统、包括其的电子设备及集成电路
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其是电源转换系统、包括其的电子设备及集成电路。
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电源转换结构进行充电，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电源转换结构多种多样。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电源转换结构。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以及电源转换结构高效率的需求。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电源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的开关管数量多，成本高，体积大。
也即目前的电源转换结构均无法满足电池组充电全过程的高效率，且电源转换结构的成本高，体积大，与电源变换器小型化、低成本、高效率的发展趋势相悖。
发明内容
本发明提出一种电源转换系统，包括：电源转换结构，包括第一开关串联支路、第二开关串联支路、第七开关管、电感单元和第一飞跨电容，所述第一开关串联支路包括串联连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关串联支路包括串联连接的第五开关管和第六开关管，所述第一开关串联支路的第一端连接一输入端，所述输入端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端接地，所述第一开关管与所述第二开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第一端以及所述第二开关串联支路的第一端，所述第三开关管与所述第四开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第二端以及所述第二开关串联支路的第二端，所述第五开关管与所述第六开关管的共节点连接所述电感单元的第一端，所述电感单元的第二端连接一输出端，所述第七开关管包括第一端、第二端和控制端，所述第七开关管的第一端连接所述输出端，所述第七开关管的第二端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，并所述第二开关管与所述第三开关管的共节点用于连接一电池组，所述第七开关管的所述控制端用于接收开关控制信号，所述电感单元的第二端还连接一电容单元的第一端，所述电容单元的第二端接地；控制器，所述控制器被配置为：在所述输入端接收一输入电压时，控制所述电源转换结构工作在多种工作模式中的一种，所述多种工作模式包括：第一工作模式，所述控制器控制所述第七开关管处于饱和状态或完全导通状态，所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电，并给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电；第二工作模式，所述控制器控制所述第七开关管导通，所述第五开关管和所述第六开关管关断，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管工作，而给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电，并为连接在所述输出端的一负载供电；第三工作模式，所述控制器控制所述第七开关管、所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电。
本发明还提出一种电子设备，包括：上述的电源转换系统；电池组，所述电池组的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，所述电池组的第二端接地；负载，所述负载连接在所述输出端，以接收所述输出端输出的电信号。
本发明还提出一种电源转换系统，包括：电源转换结构，包括第一开关串联支路、第二开关串联支路、第七开关管、电感单元和第一飞跨电容，所述第一开关串联支路包括串联连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关串联支路包括串联连接的第五开关管和第六开关管，所述第一开关串联支路的第一端形成一输入端，所述输入端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端接地，所述第一开关管与所述第二开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第一端以及所述第二开关串联支路的第一端，所述第三开关管与所述第四开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第二端以及所述第二开关串联支路的第二端，所述第五开关管与所述第六开关管的共节点连接所述电感单元的第一端，所述电感单元的第二端连接一输出端，所述第七开关管包括第一端、第二端和控制端，所述第七开关管的第一端连接所述输出端，所述第七开关管的第二端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，并所述第二开关管与所述第三开关管的共节点用于连接一电池组，所述第七开关管的所述控制端用于接收开关控制信号，所述电感单元的第二端还连接一电容单元的第一端，所述电容单元的第二端接地；控制器，所述控制器被配置为：在所述输入端接收的输入电压为零伏，连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组为连接在所述输出端的一负载供电的过程中，响应于所述输出端的电压降低到阈值电压时，所述控制器控制所述电源转换结构工作在输出电压回调模式，在所述输出电压回调模式中，所述控制器控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而将输出端处的电压升高到大于电池组的电压。
本发明还提出一种电子设备，包括：上述的电源转换系统；电池组，所述电池组的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，所述电池组的第二端接地；负载，所述负载连接在所述输出端，以接收所述输出端输出的电信号。
本发明还提出一种集成电路，包括：输入端，用于接收一输入电压；第一开关管，连接在所述输入端和第一上极板节点之间，所述第一开关管具有第一控制节点；第二开关管，连接在所述第一上极板节点和电池端之间，所述第二开关管具有第二控制节点，所述电池端用于连接一电池组；第三开关管，连接在所述电池端和第一下极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点；第四开关管，连接在所述第一下极板节点和接地端之间，所述第四开关管具有第四控制节点；转换节点端，用于将转换节点处的电信号提供至一电感，所述电感串联连接在所述转换节点端和系统端之间，一电容连接所述系统端和所述接地端之间；第五开关管，连接在所述第一上极板节点和所述转换节点端之间，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和所述转换节点端之间，所述第六开关管具有第六控制节点；第七开关管，连接在所述系统端和所述电池端之间，所述第七开关管具有第七控制节点；以及第一飞跨电容端和第二飞跨电容端，用于分别连接第一飞跨电容的第一端和第二端，所述第一飞跨电容端连接所述第一上极板节点，所述第二飞跨电容端连接所述第一下极板节点。
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电源转换系统示意图。
图6为本发明一实施例的电源转换结构的工作波形示意图。
图7为本发明一实施例的电源转换结构的工作波形示意图。
图8为本发明一实施例的电源转换结构的工作波形示意图。
图9a为本发明一实施例的电源转换结构的第一工作阶段的工作原理示意图。
图9b为本发明一实施例的电源转换结构的第二工作阶段的工作原理示意图。
图9c为本发明一实施例的电源转换结构的第三工作阶段的工作原理示意图。
图10为本申请另一实施例的电源转换系统的电路示意图。
图11为本发明一实施例的电子设备结构示意图。
图12为本发明一实施例的集成电路的电路示意图。
图13为本发明另一实施例的集成电路的电路示意图。
图14为本发明另一实施例的电源转换系统示意图。
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，在于提供一种电源转换系统，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电源转换系统示意图，电源转换系统包括电源转换结构100和控制器400，其中电源转换结构100包括：第一开关串联支路110、第二开关串联支路120、第七开关管Q7、电感单元L1和第一飞跨电容Cf1，第一开关串联支路110包括串联连接的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，第二开关串联支路120包括串联连接的第五开关管Q5和第六开关管Q6，第一开关串联支路110的第一端d11连接输入端din，输入端din用于接收一输入电压Vin，第一开关串联支路110的第二端d12接地，第一开关管Q1与第二开关管Q2的共节点连接第一飞跨电容Cf1的第一端以及第二开关串联支路120的第一端d21，第三开关管Q3与第四开关管Q4的共节点连接第一飞跨电容Cf1的第二端以及第二开关串联支路120的第二端d22，第五开关管Q5与第六开关管Q6的共节点连接电感单元L1的第一端，电感单元L1的第二端连接一输出端dout，第七开关管Q7包括第一端d31、第二端d32和控制端d33，第七开关管Q7的第一端d31连接输出端dout，输出端dout用于连接一负载200，第七开关管Q7的第二端d32连接第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点，并第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点用于连接一电池组300，第七开关管Q7的控制端d33用于接收开关控制信号，电感单元L1的第二端还连接一电容单元C1的第一端，电容单元C1的第二端接地；控制器400，控制器400被配置为：在输入端din接收一输入电压Vin时，控制电源转换结构100工作在多种工作模式中的一种，所述多种工作模式包括：第一工作模式，控制器400控制第七开关管Q7处于饱和状态或完全导通状态，第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，而为连接在输出端dout的一负载200供电，并给连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300充电；第二工作模式，控制器400控制第七开关管Q7导通，第五开关管Q5和第六开关管Q6关断，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4工作，而给连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300充电，并为连接在输出端dout的一负载200供电；第三工作模式，控制器400控制第七开关管Q7、第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，而为连接在输出端dout的一负载200供电。
在一实施例中，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播放器和/或其他类似的电子设备)的耗电单元。在一实施例中，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播放器和/或其他类似的电子设备)内的可充电电池组。
如图5所示，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4与第一飞跨电容Cf1形成典型的开关电容转换器，第一开关管Q1、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第四开关管Q4、电感单元L1和第一飞跃电容Cf1形成典型的三电平降压变换器。如此，图5所示的电源转换结构可实现三电平降压变换器与开关电容转换器的集成。另如图5所示的第二开关串联支路120内的开关管与第一开关串联支路110内的开关管配合使用而实现三电平降压变换器的功能，而减少开关管的数量，使得本申请提供的电源转换结构的体积小、成本低，且能兼具三电平降压变换器和开关电容转换器的优点，且在实现为对电子设备的耗电单元供电的同时，实现对电子设备的电池组300充电全过程的高效率，而实现电子设备稳定可靠运行。并三电平降压变换器与开关电容转换器的第一飞跃电容Cf1共用，可进一步减小电源转换结构的体积。
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。当电池组300需要充电时，输入端din接收一输入电压，也即输入端din连接外部供电电源。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，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，并第七开关管Q7处于饱和状态或完全导通状态，而给电池组300充电，并为负载200供电，也即电源转换结构工作在第一工作模式。其中上述的第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作指第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6以一定频率在导通与关断之间切换，也即此时电源转换结构工作在典型的三电平降压变换器状态。以下介绍三电平降压变换器在低压模式下(输出电压小于1/2的输入电压)的工作状态。具体的，请参阅图6所示的本发明一实施例的电源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，第一开关管Q1和第六开关管Q6导通，第五开关管Q5和第四开关管Q4关断，形成依次经过输入电压正端、第一开关管Q1、第一飞跃电容Cf1、第六开关管Q6、电感单元L1和输入电压负端的电流路径，以使第一飞跃电容Cf1储能，并电感单元L1进行储能；然后，在t1时刻，第一开关管Q1关断，第四开关管Q4导通，则形成经过电感单元L1、第四开关管Q4和第六开关管Q6的电流路径，电感单元L1进行续流；然后，在t2时刻，第六开关管Q6关断，第五开关管Q5导通，则形成经过第一飞跃电容Cf1、第五开关管Q5、电感单元L1和第四开关管Q4的电流路径，电感单元L1进行储能；然后，在t3时刻，第五开关管Q5关断，第六开关管Q6导通，则形成经过电感单元L1、第四开关管Q4和第六开关管Q6的电流路径，电感单元L1进行续流。也即第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6以上述的开关周期循环工作，实现三电平降压变换器的功能而为负载200供电，并在三电平降压变换器的工作过程中，第七开关管Q7一直处于饱和状态或完全导通状态，则同时为电池组300进行涓流充电、预充电和恒压充电。在电池组300的恒流充电阶段中，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第五开关管Q5和第六开关管Q6关断，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4工作，并第七开关管Q7导通，而给电池组300充电，并为负载200供电，也即电源转换结构工作在第二工作模式。其中上述的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4工作指第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4以一定频率在导通与关断之间切换，也即此时电源转换结构工作在典型的开关电容转换器状态。以下介绍开关电容转换器在低压模式下(输出电压小于1/2的输入电压)的工作状态。具体的，请参阅图7所示的本发明一实施例的电源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，第一开关管Q1和第三开关管Q3导通，第二开关管Q2和第四开关管Q4关断，形成经过输入电压正端、第一开关管Q1、第一飞跃电容Cf1、第三开关管Q3、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，并给电池组300充电；然后，在t1时刻，第二开关管Q2和第四开关管Q4导通，第一开关管Q1和第三开关管Q3关断，形成经过第一飞跃电容Cf1、第二开关管Q2、电池组300、第四开关管Q4的电流路径，以使第一飞跃电容Cf1给电池组300充电。也即第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4以上述的开关周期循环工作，实现开关电容转换器的功能而为电池组300进行恒流充电，并在开关电容转换器的工作过程中，第七开关管Q7一直处于导通状态，则同时为负载200供电。在电池组300的截止充电阶段中，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，也即再次工作在如图6所示的三电平降压变换器的状态而为负载200供电，并在此三电平降压变换器的工作过程中，第七开关管Q7一直处于关断状态，则电池组300进入截止充电阶段，也即电源转换结构工作在第三工作模式。如此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充电全过程的高效率。
在实际应用的一实施例中，当电池组300无需充电时，输入端din不接收输入电压，也即输入端din不连接外部供电电源或外部供电电源提供的电压为0V，也即输入端din无输入电压输入，则控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第七开关管Q7导通，第一开关管Q1、第二开关管Q2、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均关断，也即电源转换结构100不工作，此时连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300为连接在输出端dout的一负载200供电。也即此时电源转换结构100工作在第四工作模式中。
上述实施例中的，通过使第七开关管Q7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，通过使第七开关管Q7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，也即第七开关管Q7实现功率路径管理的功能。
在实际应用的一实施例中，在第七开关管Q7导通，电源转换结构100不工作，由电池组300为负载200供电的过程中，也即电源转换结构100工作在第四工作模式过程中，响应于输出端dout的电压降低到阈值电压时，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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，而将输出端dout处的电压升高到大于电池组300的电压，以为连接在输出端dout的负载200供电，也即电源转换结构100工作在输出电压回调模式。其中，上述的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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工作指第一开关管Q1、第二开关管Q2、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以一定频率在导通与关断之间切换。具体的，请参阅图8所示的本发明一实施例的电源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，第一开关管Q1、第三开关管Q3和第五开关管Q5导通，第二开关管Q2、第四开关管Q4和第六开关管Q6关断，则第一飞跃电容Cf1放电，电感单元L1进行储能，电感单元的电流IL升高，电感单元L1的第一端的电压为电池组300的电压的两倍，具体的，可参阅图9a所示的本发明一实施例的电源转换结构的第一工作阶段的工作原理示意图；然后，在t1时刻，第六开关管Q6导通，第五开关管Q5关断，则电感单元L1续流，电感单元的电流IL逐渐减小，电感单元L1的第一端的电压为电池组300的电压，具体的，可参阅图9b所示的本发明一实施例的电源转换结构的第二工作阶段的工作原理示意图；然后，在t2时刻，第一开关管Q1、第三开关管Q3和第六开关管Q6关断，第二开关管Q2、第四开关管Q4和第五开关管Q5导通，则第一飞跃电容Cf1充电，电感单元L1继续续流，电感单元的电流IL逐渐减小，电感单元L1的第一端的电压为电池组300的电压，具体的，可参阅图9c所示的本发明一实施例的电源转换结构的第三工作阶段的工作原理示意图，直至t3时刻，然后进入下一个开关周期，如此实现将电感单元L1的第一端的电压(在电池组电压与两倍的电池组电压间切换)进行调压而实现将输出至负载200的电压由电池组电压升高为高于电池组电压。而避免负载200接收的电压低于阈值电压而导致的关机等用户的不良体验。
更具体的，在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第一飞跨电容形成开关电容转换器，开关电容转换器的输入电压与输出电压之间的变比为2:1。电感单元L1的第一端的电压可在电池组电压与2倍的电池组电压间切换，而可实现将输出至负载200的电压升高。在另一实施例中，开关电容转换器的输入电压与输出电压之间的变比为还可为N:1，其中N为大于2的整数。更具体的，在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，可通过控制第五开关管Q5的占空比调节输出端dout输出的电压的大小，如此使输出至负载200的电压可调。如当第五开关管Q5的占空比1时，由电感单元L1和电容单元C1形成的滤波单元对电感单元L1的第一端的电压(在电池组电压与两倍的电池组电压间切换，如开关电容转换器100工作在变比为2:1的电荷泵模式)进行滤波，则输出端dout输出的电压为接近一点五倍的电池组电压，也即将输出至负载200的电压由电池组电压升高到接近一点五倍的电池组电压。
在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，第七开关管Q7均处于关断状态。也即此时由电源转换结构100为负载200供电。
具体的，请参阅图10所示的本申请另一实施例的电源转换系统的电路示意图。如图10所示，电源转换结构100还包括第二飞跨电容Cf2和第三开关串联支路130，第三开关串联支路130包括串联连接的第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第十一开关管Q11，第三开关串联支路130的第一端d41连接第一开关串联支路110的第一端d11，第三开关串联支路130的第二端d42连接第一开关串联支路110的第二端d12，第八开关管Q8与第九开关管Q9的共节点连接第二飞跨电容Cf2的第一端，第十开关管Q10与第十一开关管Q11的共节点连接第二飞跨电容Cf2的第二端，第九开关管Q9与第十开关管Q10的共节点连接第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点。如此第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11及第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容转换器，也即图10为双相开关电容转换器与三电平降压变换器的集成，进一步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10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10仅以两相讲明原理。
对于如图10所述的电源转换系统，其可工作在多种工作模式中的第五工作模式，在第五工作模式中，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第十一开关管Q11工作，而为连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300充电，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，为连接在输出端dout的负载200供电，并第二开关管Q2和第三开关管Q3关断。其中第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第十一开关管Q11工作指第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10和第十一开关管Q11以一定频率在导通与关断之间切换，则第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11及第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容转换器为电池组300充电。其中第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作指第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6以一定频率在导通与关断之间切换，则第一开关管Q1、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和电感单元L1形成三电平降压变换器为连接在输出端dout的负载200供电。
本发明一实施例中，还可在第一开关串联支路110的第一端d11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，第一开关管Q1的漏极形成第一开关串联支路110的第一端d11，第四开关管Q4的源极形成第一开关串联支路110的第二端d12，第一开关管Q1的源极连接第二开关管Q2的漏极，形成第一开关管Q1与第二开关管Q2的共节点，第二开关管Q2的源极连接第三开关管Q3的漏极，形成第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点，第三开关管Q3的源极连接第四开关管Q4的漏极，形成第三开关管Q3与第四开关管Q4的共节点，第五开关管Q5的漏极形成第二开关串联支路120的第一端d21，第六开关管Q6的源极形成第二开关串联支路120的第二端d22，第五开关管Q5的源极连接第六开关管Q6的漏极，形成第五开关管Q5与第六开关管Q6的共节点，第七开关管Q7的漏极为第七开关管Q7的第一端d31，第七开关管Q7的源极为第七开关管Q7的第二端d32，第一开关管Q1至第七开关管Q7的栅极均接收一开关控制信号。其中图10所示的第三开关串联支路130与第一开关串联支路110内的开关管的连接关系相同，在此不再赘述。
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，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播放器和/或其他类似的电子设备)。具体的，请参阅图11所示的本发明一实施例的电子设备结构示意图，其包括上述的电源转换系统，例如如图5所示的电源转换系统；电池组300，电池组300的第一端连接第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点，电池组300的第二端接地；电子设备10中的负载200，负载200连接在输出端dout，以接收输出端dout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，为电源转换系统的输入端din提供输入电压。
本申请还提供一种电源转换系统，请再参阅图5所示的本发明另一实施例的电源转换系统的结构示意图。如图5所示，电源转换系统包括电源转换结构100和控制器400，其中电源转换结构100包括：第一开关串联支路110、第二开关串联支路120、第七开关管Q7、电感单元L1和第一飞跨电容Cf1，第一开关串联支路110包括串联连接的第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，第二开关串联支路120包括串联连接的第五开关管Q5和第六开关管Q6，第一开关串联支路110的第一端d11连接输入端din，输入端din用于接收一输入电压Vin，第一开关串联支路110的第二端d12接地，第一开关管Q1与第二开关管Q2的共节点连接第一飞跨电容Cf1的第一端以及第二开关串联支路120的第一端d21，第三开关管Q3与第四开关管Q4的共节点连接第一飞跨电容Cf1的第二端以及第二开关串联支路120的第二端d22，第五开关管Q5与第六开关管Q6的共节点连接电感单元L1的第一端，电感单元L1的第二端连接一输出端dout，第七开关管Q7包括第一端d31、第二端d32和控制端d33，第七开关管Q7的第一端d31连接输出端dout，输出端dout用于连接一负载200，第七开关管Q7的第二端d32连接第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点，并第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点用于连接一电池组300，第七开关管Q7的控制端d33用于接收开关控制信号，电感单元L1的第二端还连接一电容单元C1的第一端，电容单元C1的第二端接地；控制器400，控制器400被配置为：在输入端din接收的输入电压Vin为零伏，连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300为连接在输出端dout的一负载200供电的过程中，响应于输出端dout的电压降低到阈值电压时，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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，而将输出端dout处的电压升高到大于电池组300的电压。
也即，在实际应用的一实施例中，当电池组300无需充电时，输入端din不接收输入电压，也即输入端din不连接外部供电电源，或也即在输入端din接收的输入电压Vin为零伏，则控制器400被配置为控制使得电源转换结构100中的第七开关管Q7导通，第一开关管Q1、第二开关管Q2、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均关断，也即电源转换结构100不工作，此时电池组300为负载200供电，在此工作过程中，响应于输出端dout的电压降低到阈值电压时，控制器400被配置为控制使得电源转换结构100工作在输出电压回调模式，也即控制使得电源转换结构100中的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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，而将输出端dout处的电压升高到大于电池组300的电压，以为连接在输出端dout的负载200供电。其中，上述的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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工作指第一开关管Q1、第二开关管Q2、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以一定频率在导通与关断之间切换。其具体工作原理如图8、9a、9b和9c所述，在次不再赘述。
更具体的，在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4和第一飞跨电容形成开关电容转换器，开关电容转换器的输入电压与输出电压的变比为2:1。电感单元L1的第一端的电压可在电池组电压与2倍的电池组电压间切换，而可实现将输出至负载200的电压升高。在另一实施例中，开关电容转换器的输入电压与输出电压的还可为N:1，其中N为大于2的整数。更具体的，在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，可通过控制第五开关管Q5的占空比调节输出端dout输出的电压的大小，如此使输出至负载200的电压可调。如当第五开关管Q5的占空比1时，由电感单元L1和电容单元C1形成的滤波单元对电感单元L1的第一端的电压(在电池组电压与两倍的电池组电压间切换，如开关电容转换器100工作在变比为2:1的电荷泵模式)进行滤波，则输出端dout输出的电压为接近一点五倍的电池组电压，也即将输出至负载200的电压由电池组电压升高到接近一点五倍的电池组电压。
在一实施例中，在如图8所示的工作过程中，第七开关管Q7均处于关断状态。也即此时由电源转换结构100为负载200供电。
在实际应用的一实施例中，当电池组300需要充电时，输入端din接收一输入电压，也即输入端din连接外部供电电源。控制器400被配置为：在输入端din接收一输入电压时，控制电源转换结构100工作在多种工作模式中的一种，所述多种工作模式包括：第一工作模式，控制器400控制第七开关管Q7处于饱和状态或完全导通状态，第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，而为连接在输出端dout的一负载200供电，并给连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300充电；第二工作模式，控制器400控制第七开关管Q7导通，第五开关管Q5和第六开关管Q6关断，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4工作，而给连接在第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点的电池组300充电，并为连接在输出端dout的一负载200供电；第三工作模式，控制器400控制第七开关管Q7、第二开关管Q2和第三开关管Q3关断，第一开关管Q1、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6工作，而为连接在输出端dout的一负载200供电。其中第一工作模式的原理如图6所示，第二工作模式的原理如图7所示，第三工作模式的原理如图6所示，也即如上述的电池组300的涓流充电阶段、预充电阶段、恒流充电阶段、恒压充电阶段和截止充电阶段的充电全过程，在次不再赘述。
在一实施例中，电源转换结构100还包括第二飞跨电容Cf2和第三开关串联支路130，具体的，如图10所示，在次不再赘述。
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播放器和/或其他类似的电子设备)。具体的，如图11所示的电子设备，在次不再赘述。其包括上述的电源转换系统，例如如图5所示的电源转换系统；电池组300，电池组300的第一端连接第二开关管Q2与第三开关管Q3的共节点，电池组300的第二端接地；电子设备10中的负载200，负载200连接在输出端dout，以接收输出端dout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无需供电和/或电子设备内的电池组300无需充电时，将适配器20从电子设备10上拔出，控制器400控制使得第七开关管Q7导通，而由电池组300为负载200供电，而当输出至负载200的电压过低，如低于阈值电压时，可能会导致关机等用户的不良体验。为保障电子设备正常使用，需将输出至负载200的电压回调，如此控制器400控制使得第七开关管Q7关断，并控制使得电源转换结构100工作在上述的电压回调模式，以将输出至负载200的电压升高到大于电池组300的电压，而保证电子设备10的正常使用。
本申请还提供一种集成电路，请再参阅图12所示的本发明一实施例的集成电路的电路示意图。如图12所示，集成电路500包括：输入端din，用于接收一输入电压Vin；第一开关管Q1，连接在输入端din和第一上极板节点dh1之间，第一开关管Q1具有第一控制节点dQ1；第二开关管Q2，连接在第一上极板节点dh1和电池端BAT之间，第二开关管Q2具有第二控制节点dQ2，电池端BAT用于连接一电池组300；第三开关管Q3，连接在电池端BAT和第一下极板节点dl1之间，第三开关管Q3具有第三控制节点dQ3；第四开关管Q4，连接在第一下极板节点dl1和接地端GND之间，第四开关管Q4具有第四控制节点dQ4；转换节点端SW，用于将转换节点处的电信号提供至一电感L1，电感L1串联连接在转换节点端SW和系统端SYS之间，一电容C1连接在系统端SYS和接地端GND之间；第五开关管Q5，连接在第一上极板节点dh1和转换节点端SW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和转换节点端SW之间，第六开关管Q6具有第六控制节点dQ6；第七开关管Q7，连接在系统端SYS和电池端BAT之间，第七开关管Q7具有第七控制节点dQ7；以及第一飞跨电容端CHF1和第二飞跨电容端CHL1，用于分别连接第一飞跨电容Cf1的第一端和第二端，第一飞跨电容端CHF1连接第一上极板节点dh1，第二飞跨电容端CHL1连接第一下极板节点dl1。
如图12所示，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4与第一飞跨电容Cf1形成典型的开关电容转换器，第一开关管Q1、第五开关管Q5、第六开关管Q6、第四开关管Q4、电感单元L1和第一飞跃电容Cf1形成典型的三电平降压变换器。如此，图12所示的集成电路可实现三电平降压变换器与开关电容转换器的集成。开关电容转换器与三电平降压变换器的开关管复用，而减少开关管的数量，使得本申请提供的电源转换结构的体积小、成本低，且能兼具三电平降压变换器和开关电容转换器的优点，且在实现为对电子设备的耗电单元即连接在系统端SYS的负载200供电的同时，实现对电子设备的电池组300充电全过程的高效率，而实现电子设备稳定可靠运行。并三电平降压变换器与开关电容转换器的第一飞跃电容Cf1共用，可进一步减小电源转换结构的体积。
请再参阅图12，本发明一实施例中，还包括控制器400，连接至集成电路500中的第一至第七控制节点，控制器400被配置为：在输入端din接收一输入电压Vin时，也即输入端din连接外部供电电源，控制集成电路500与电感L1、第一飞跨电容Cf1和电容C1形成的电源转换结构工作在电荷泵模式或降压模式。具体的，在一实施例中，电荷泵模式的输入电压与输出电压的变比为N:1，其中N为大于等于2的整数。降压模式为形成三电平降压变换器。
请再参阅图12，本发明一实施例中，还包括控制器400，连接至集成电路500中的第一至第七控制节点，控制器400被配置为：在输入端din无输入电压输入时，也即输入端din不接收输入电压，或输入端din不连接外部供电电源，或在输入端din接收的输入电压Vin为零伏，控制使得电池端BAT为系统端SYS供电，并响应于系统端SYS的电压降低到阈值电压时，控制器400控制第一开关管Q1、第二开关管Q2、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，而将系统端处的电压升高到大于电池组300的电压。也即当电子设备内的电池组300无需充电时，将适配器20从电子设备10上拔出，控制器400控制使得第七开关管Q7导通，而由电池组300为负载200供电，而当输出至负载200的电压过低，如低于阈值电压时，可能会导致关机等用户的不良体验。为保障电子设备正常使用，需将输出至负载200的电压回调，如此控制器400控制使得第七开关管Q7关断，并控制使得电源转换结构100工作在上述的电压回调模式，以将输出至负载200的电压升高到大于电池组300的电压，而保证电子设备10的正常使用。其中，上述的第一开关管Q1、第二开关管Q2、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工作指第一开关管Q1、第二开关管Q2、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以一定频率在导通与关断之间切换。其具体工作原理如图8、9a、9b和9c所述，在次不再赘述。
请再参阅图13所示的本发明另一实施例的集成电路的电路示意图。如图13所示，集成电路500’还包括：第八开关管Q8，连接在输入端din和第二上极板节点dh2之间，第八开关管Q8具有第八控制节点dQ8；第九开关管Q9，连接在第二上极板节点dh2和电池端BAT之间，第九开关管Q9具有第九控制节点dQ9；第十开关管Q10，连接在电池端BAT和第二下极板节点dl2之间，第十开关管Q10具有第十控制节点dQ10；第十一开关管Q11，连接在第二下极板节点dl2和接地端GND之间，第十一开关管Q11具有第十一控制节点dQ11；以及第三飞跨电容端CHF2和第四飞跨电容端CHL2，用于连接第二飞跨电容Cf2的第一端和第二端，第三飞跨电容端CHF2连接第二上极板节点dh2，第四飞跨电容端CHL2连接第二下极板节点dl2。如此，第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10、第十一开关管Q11及第二飞跨电容Cf2形成第二相开关电容转换器，也即图13为双相开关电容转换器与三电平降压变换器的集成，进一步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13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13仅以两相讲明原理。
在实际应用的一实施例中，当第二开关管Q2和第三开关管Q3处于关断状态时，希望第二开关管Q2和第三开关管Q3完全截止。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和第三开关管Q3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。第三开关管Q3与第二开关管Q2结构相同，再次不再赘述。更进一步的，在实际应用的一实施例中，当第七开关管Q7处于关断状态时，存在截止的场景(如运输模式，shipmode)，也即第七开关管Q7可采用与第二开关管Q2相同的结构。本发明另一实施例中，请参阅图14所示的本发明另一实施例的电源转换结构的电路示意图。第二开关管Q2的衬底B引出，以连接第一选择开关S11。第三开关管Q3的衬底B引出，以连接第二选择开关S22。当工作于开关电容转换器模式时，第一选择开关S11连接第二开关管Q2的源极(以MOSFET为例)；当工作于三电平降压变换器模式时，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，当工作于开关电容转换器模式时，第二选择开关S22连接第三开关管Q3的源极(以MOSFET为例)；当工作于三电平降压变换器模式时，第二选择开关S22连接补偿电压Vcomp，以使第三开关管Q3完全截止。在本申请一实施例中，补偿电压Vcomp小于电池组300电压。在本申请一实施例中，如图14所示，第七开关管Q7的衬底B也引出。
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 (17)

1.一种电源转换系统，其特征在于，包括：
电源转换结构，包括第一开关串联支路、第二开关串联支路、第七开关管、电感单元和第一飞跨电容，所述第一开关串联支路包括串联连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关串联支路包括串联连接的第五开关管和第六开关管，所述第一开关串联支路的第一端连接一输入端，所述输入端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端接地，所述第一开关管与所述第二开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第一端以及所述第二开关串联支路的第一端，所述第三开关管与所述第四开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第二端以及所述第二开关串联支路的第二端，所述第五开关管与所述第六开关管的共节点连接所述电感单元的第一端，所述电感单元的第二端连接一输出端，所述第七开关管包括第一端、第二端和控制端，所述第七开关管的第一端连接所述输出端，所述第七开关管的第二端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，并所述第二开关管与所述第三开关管的共节点用于连接一电池组，所述第七开关管的所述控制端用于接收开关控制信号，所述电感单元的第二端还连接一电容单元的第一端，所述电容单元的第二端接地；
控制器，所述控制器被配置为：在所述输入端接收一输入电压时，控制所述电源转换结构工作在多种工作模式中的一种，所述多种工作模式包括：
第一工作模式，所述控制器控制所述第七开关管处于饱和状态或完全导通状态，所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电，并给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电；
第二工作模式，所述控制器控制所述第七开关管导通，所述第五开关管和所述第六开关管关断，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管工作，而给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电，并为连接在所述输出端的一负载供电；
第三工作模式，所述控制器控制所述第七开关管、所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电，
其中，在所述输入端无输入电压输入时，所述控制器被配置为控制所述电源转换结构工作在第四工作模式中，在所述第四工作模式中，所述控制器控制所述第七开关管导通，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管关断，连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组为连接在所述输出端的一负载供电。
2.根据权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，在所述电源转换结构工作在所述第四工作模式过程中，响应于所述输出端的电压降低到阈值电压时，所述控制器控制所述电源转换结构工作在输出电压回调模式，在所述输出电压回调模式中，所述控制器控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而将输出端处的电压升高到大于电池组的电压。
3.根据权利要求2所述的电源转换系统，其特征在于，在所述输出电压回调模式中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第一飞跨电容形成开关电容转换器，所述开关电容转换器的变比为N:1，其中N为大于等于2的整数。
4.根据权利要求3所述的电源转换系统，其特征在于，通过控制所述第五开关管的占空比调节所述输出端输出的电压的大小。
5.根据权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，还包括第二飞跨电容和第三开关串联支路，所述第三开关串联支路包括串联连接的第八开关管、第九开关管、第十开关管和第十一开关管，所述第三开关串联支路的第一端连接所述第一开关串联支路的第一端，所述第三开关串联支路的第二端连接所述第一开关串联支路的第二端，所述第八开关管与所述第九开关管的共节点连接连接所述第二飞跨电容的第一端，所述第十开关管与所述第十一开关管的共节点连接所述第二飞跨电容的第二端，所述第九开关管与所述第十开关管的共节点连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点。
6.根据权利要求5所述的电源转换系统，其特征在于，所述多种工作模式还包括第五工作模式，在所述第五工作模式中，所述控制器控制所述第八开关管、所述第九开关管、所述第十开关管和所述第十一开关管工作，而为连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，为连接在所述输出端的一负载供电，并控制所述第二开关管和所述第三开关管关断。
7.根据权利要求1所述的电源转换系统，其特征在于，
在电池组的涓流充电阶段、预充电阶段和恒压充电阶段时，所述电源转换结构被配置为工作在所述第一工作模式，所述电池组为连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组；
在电池组的恒流充电阶段时，所述电源转换结构被配置为工作在所述第二工作模式，所述电池组为连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组；
在电池组的截止充电阶段时，所述电源转换结构被配置为工作在所述第三工作模式，所述电池组为连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组。
8.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求1所述的电源转换系统；
电池组，所述电池组的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，所述电池组的第二端接地；
负载，所述负载连接在所述输出端，以接收所述输出端输出的电信号。
9.一种电源转换系统，其特征在于，包括：
电源转换结构，包括第一开关串联支路、第二开关串联支路、第七开关管、电感单元和第一飞跨电容，所述第一开关串联支路包括串联连接的第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述第二开关串联支路包括串联连接的第五开关管和第六开关管，所述第一开关串联支路的第一端形成一输入端，所述输入端用于接收一输入电压，所述第一开关串联支路的第二端接地，所述第一开关管与所述第二开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第一端以及所述第二开关串联支路的第一端，所述第三开关管与所述第四开关管的共节点连接所述第一飞跨电容的第二端以及所述第二开关串联支路的第二端，所述第五开关管与所述第六开关管的共节点连接所述电感单元的第一端，所述电感单元的第二端连接一输出端，所述第七开关管包括第一端、第二端和控制端，所述第七开关管的第一端连接所述输出端，所述第七开关管的第二端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，并所述第二开关管与所述第三开关管的共节点用于连接一电池组，所述第七开关管的所述控制端用于接收开关控制信号，所述电感单元的第二端还连接一电容单元的第一端，所述电容单元的第二端接地；
控制器，所述控制器被配置为：在所述输入端接收的输入电压为零伏，连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组为连接在所述输出端的一负载供电的过程中，响应于所述输出端的电压降低到阈值电压时，所述控制器控制所述电源转换结构工作在输出电压回调模式，在所述输出电压回调模式中，所述控制器控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而将输出端处的电压升高到大于电池组的电压。
10.根据权利要求9所述的电源转换系统，其特征在于，在所述输出电压回调模式中，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管和所述第一飞跨电容形成开关电容转换器，所述开关电容转换器的变比为N:1，其中N为大于等于2的整数。
11.根据权利要求10所述的电源转换系统，其特征在于，通过控制所述第五开关管的占空比调节所述输出端输出的电压的大小。
12.根据权利要求9所述的电源转换系统，其特征在于，其特征在于，所述控制器还被配置为：在所述输入端接收一输入电压时，控制所述电源转换结构工作在多种工作模式中的一种，所述多种工作模式包括：
第一工作模式，所述控制器控制所述第七开关管处于饱和状态或完全导通状态，所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电，并给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电；
第二工作模式，所述控制器控制所述第七开关管导通，所述第五开关管和所述第六开关管关断，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管工作，而给连接在所述第二开关管与所述第三开关管的共节点的电池组充电，并为连接在所述输出端的一负载供电；
第三工作模式，所述所述控制器控制所述第七开关管、所述第二开关管和所述第三开关管关断，所述第一开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而为连接在所述输出端的一负载供电。
13.根据权利要求9所述的电源转换系统，其特征在于，还包括第二飞跨电容和第三开关串联支路，所述第三开关串联支路包括串联连接的第八开关管、第九开关管、第十开关管和第十一开关管，所述第三开关串联支路的第一端连接所述第一开关串联支路的第一端，所述第三开关串联支路的第二端连接所述第一开关串联支路的第二端，所述第八开关管与所述第九开关管的共节点连接连接所述第二飞跨电容的第一端，所述第十开关管与所述第十一开关管的共节点连接所述第二飞跨电容的第二端，所述第九开关管与所述第十开关管的共节点连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点。
14.一种电子设备，其特征在于，包括：
权利要求9所述的电源转换系统；
电池组，所述电池组的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共节点，所述电池组的第二端接地；
负载，所述负载连接在所述输出端，以接收所述输出端输出的电信号。
15.一种集成电路，其特征在于，包括：
输入端，用于接收一输入电压；
第一开关管，连接在所述输入端和第一上极板节点之间，所述第一开关管具有第一控制节点；
第二开关管，连接在所述第一上极板节点和电池端之间，所述第二开关管具有第二控制节点，所述电池端用于连接一电池组；
第三开关管，连接在所述电池端和第一下极板节点之间，所述第三开关管具有第三控制节点；
第四开关管，连接在所述第一下极板节点和接地端之间，所述第四开关管具有第四控制节点；
转换节点端，用于将转换节点处的电信号提供至一电感，所述电感串联连接在所述转换节点端和系统端之间，一电容单元连接所述系统端和所述接地端之间；
第五开关管，连接在所述第一上极板节点和所述转换节点端之间，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和所述转换节点端之间，所述第六开关管具有第六控制节点；
第七开关管，连接在所述系统端和所述电池端之间，所述第七开关管具有第七控制节点；以及
第一飞跨电容端和第二飞跨电容端，用于分别连接第一飞跨电容的第一端和第二端，所述第一飞跨电容端连接所述第一上极板节点，所述第二飞跨电容端连接所述第一下极板节点；
控制器，连接至第一至第七控制节点，所述控制器被配置为：在所述输入端无输入电压输入时，控制使得所述电池端为所述系统端供电，并响应于所述系统端的电压降低到阈值电压时，所述控制器控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管、所述第四开关管、所述第五开关管和所述第六开关管工作，而将系统端处的电压升高到大于电池组的电压。
16.根据权利要求15所述的集成电路，其特征在于，所述控制器还被配置为：在所述输入端接收一输入电压时，控制所述集成电路与所述电感、所述第一飞跨电容和所述电容单元形成的电源转换结构工作在电荷泵模式或降压模式。
17.根据权利要求15所述的集成电路，其特征在于，包括：
第八开关管，连接在所述输入端和第二上极板节点之间，所述第八开关管具有第八控制节点；
第九开关管，连接在所述第二上极板节点和电池端之间，所述第九开关管具有第九控制节点；
第十开关管，连接在所述电池端和第二下极板节点之间，所述第十开关管具有第十控制节点；
第十一开关管，连接在所述第二下极板节点和所述接地端之间，所述第十一开关管具有第十一控制节点；以及
第三飞跨电容端和第四飞跨电容端，用于连接第二飞跨电容的第一端和第二端，所述第三飞跨电容端连接所述第二上极板节点，所述第四飞跨电容端连接所述第二下极板节点。
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