CN114793059B - 降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电源技术领域，提供了一种降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备，包括电压钳位单元、n个电压平衡单元及控制单元；电压钳位单元用于将钳位端的电压钳制在与预设电压的差值小于预设误差的目标电压，预设电压为降压电路的输入电压的一半；所有电压平衡单元的第一端共接钳位端，每个电压平衡单元的第二端分别与一个三电平降压变换器中的第一飞跨电容的第一端连接，用于通过电能的双向传递使第一飞跨电容两端的电压动态维持在目标电压；控制单元用于在接收到启动指令时，先控制电压钳位单元和各个电压平衡单元开始工作，在第一飞跨电容两端的电压被预充为目标电压后，再控制降压电路开始工作，从而提高了降压电路的电能转换效率。

Description

降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备

技术领域

本申请属于电源技术领域，尤其涉及一种降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备。

背景技术

三电平降压型变换器是电子设备中常用的一种电压变换器，其可以将从电子设备的电源端口输入的电压转换为电池所需的充电电压，以为电池充电。三电平降压型变换器的结构通常如图1所示，其中，第一开关管Q1和第四开关管Q4分别由一对互补的驱动信号驱动，第二开关管Q2和第三开关管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，这两对互补的驱动信号的占空比相同，相位相差180度。

为了使三电平降压型变换器中的各个器件始终工作在低电压状态，需要在各个开关管导通之前将飞跨电容Cfly两端的电压预充至输入电压Vin的一半左右，这样，三电平降压型变换器处于稳态时，各个开关管的两个导通端之间的电压也为输入电压Vin的一半左右。然而，在实际应用中，由于各个开关管的导通电阻和/或驱动电路的不对称向，导致飞跨电容Cfly两端的电压往往会偏离输入电压Vin的一半较远，这样不仅会使部分器件工作在更高的电压应力下，而且会导致流经输出电感L0的电流波纹增大，降低了三电平降压型变换器的电能转换效率。现有技术通常采用调节驱动信号的占空比的方式来解决该问题，然而，该方式在占空比为50%左右时的调节能力较差，因此还是会导致流经输出电感L0的电流波纹增大，降低了三电平降压型变换器的电能转换效率。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备，以解决现有的三电平降压变换器电能转换效率较低的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种降压电路的电压控制电路，所述降压电路包括并联连接的n个三电平降压变换器，n为大于或等于1的整数；所述三电平降压变换器的输入端与地之间依次串接有第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述三电平降压变换器中的第一飞跨电容的第一端连接所述第一开关管与所述第二开关管的共接点，所述第一飞跨电容的第二端连接所述第三开关管与所述第四开关管的共接点，所述三电平降压变换器中的输出电感的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共接点，所述输出电感的第二端作为所述三电平降压变换器的输出端；所述电压控制电路包括：

电压钳位单元，包括高电位端和钳位端，所述高电位端用于连接所述降压电路的输入端，所述电压钳位单元用于将所述钳位端的电压钳制在目标电压，所述目标电压与预设电压的差值小于预设误差，所述预设电压为所述降压电路的输入电压的一半；

n个电压平衡单元，所述电压平衡单元包括第一端和第二端，所有所述电压平衡单元的第一端共接所述钳位端，每个所述电压平衡单元的第二端分别与一个所述三电平降压变换器中的所述第一飞跨电容的第一端连接，所述电压平衡单元用于通过电能的双向传递，使对应的所述第一飞跨电容两端的电压动态维持在所述目标电压；

控制单元，与所述电压钳位单元、所述电压平衡单元及所述降压电路连接，所述控制单元用于在接收到启动指令时，先控制所述电压钳位单元和各个所述电压平衡单元开始工作，在所述第一飞跨电容两端的电压被预充为所述目标电压后，再控制所述降压电路开始工作。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压钳位单元为双向直流-直流变换器，所述双向直流-直流变换器的第一端为所述高电位端，所述双向直流-直流变换器的第二端为所述钳位端，双向直流-直流变换器的第一端与第二端的电压比为2:1。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压钳位单元包括第五开关管、第六开关管及第一电感；所述第五开关管的第一导通端作为所述高电位端，所述第五开关管的第二导通端和所述第六开关管的第一导通端共接所述第一电感的第一端，所述第六开关管的第二导通端接地，所述第一电感的第二端作为所述钳位端，所述第五开关管的受控端和所述第六开关管的受控端均连接所述控制单元。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压钳位单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管及第二飞跨电容；所述第七开关管的第一导通端作为所述高电位端，所述第七开关管的第二导通端与所述第八开关管的第一导通端共接所述第二飞跨电容的第一端，所述第八开关管的第二导通端连接所述第九开关管的第一导通端，所述第八开关管的第二导通端与所述第九开关管的第一导通端共同作为所述钳位端，所述第九开关管的第二导通端和所述第十开关管的第一导通端共接所述第二飞跨电容的第二端，所述第十开关管的第二导通端接地，所述第七开关管的受控端、所述第八开关管的受控端、所述第九开关管的受控端及所述第十开关管的受控端均连接所述控制单元。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压平衡单元的第一端与第二端的电压比为1:1。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压平衡单元包括第十一开关管和反相器；所述第十一开关管的第一导通端作为所述电压平衡单元的第一端，所述第十一开关管的第二导通端作为所述电压平衡单元的第二端，所述第十一开关管的受控端连接所述反相器的输出端，所述反相器的输出端连接对应的所述第四开关管的受控端。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述电压控制电路还包括连接在所述钳位端与地之间的滤波单元。

在第一方面的一种可选的实现方式中，所述滤波单元包括滤波电容，所述滤波电容的第一端连接所述钳位端，所述滤波电容的第二端接地。

第二方面，本申请实施例提供一种降压装置，包括降压电路和如第一方面或第一方面的任意一个可选方式所述的电压控制电路，所述电压控制电路与所述降压电路相连。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括电源端口、电池以及如第二方面所述的降压装置，所述降压装置的输入端连接所述电源端口，所述降压装置的输出端连接所述电池。

实施本申请实施例提供的降压电路的电压控制电路、降压装置及电子设备具有以下有益效果：

本申请实施例提供的降压电路的电压控制电路，由于在降压电路开始工作前，通过电压钳位单元和电压平衡单元将各个三电平降压变换器中的第一飞跨电容两端的电压预充为目标电压，该目标电压为输入电压的一半左右，因此可以确保降压电路开始工作时，三电平降压变换器中的各个器件的电压应力为输入电压的一半左右；此外，由于电压平衡单元可以通过电能的双向传递，使对应的第一飞跨电容两端的电压动态维持在目标电压，因此可以避免第一飞跨电容两端的电压远远偏离输入电压的一半左右，使得在降压电路工作的整个过程中，三电平降压变换器中的各个器件的电压应力始终保持在输入电压的一半左右，从而减少了流经输出电感的电流的波纹，提高了降压电路的电能转换效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传统的三电平降压变换器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的电路结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种降压装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，本申请实施例使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释，而非旨在限定本申请。在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或多于两个，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

目前，采用电池供电的电子设备越来越多，大部分移动电子设备采用一节电池供电，由于一节电池所需的充电电压较低，因此，移动电子设备中通常设置有降压型变换器，用于将从电子设备的电源端口输入的电压转换为电池所需的充电电压，以为电池充电。而随着快充技术在电子设备上的广泛应用，电子设备充电时可从充电器处获取到的电压越来越高（目前最高可达48V），这就使降压型变换器的输入电压越来越高，而降压型变换器的输出电压相对较小（通常为一节电池所需的充电电压），从而导致降压型变换器的输入电压和输出电压之间的压差越来越大。而对于降压型变换器而言，其输入电压和输出电压之间的压差越大，电能转换效率越低。因此，现有技术提供了一种能够提高电能转换效率的三电平降压型变换器，其结构通常如图1所示。

其中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4依次串接在三电平降压型变换器的输入端与地之间，飞跨电容Cfly的第一端连接第一开关管Q1与第二开关管Q2的共接点，飞跨电容Cfly的第二端连接第三开关管Q3与第四开关管Q4的共接点，第二开关管Q2与第三开关管Q3的共接点和三电平降压型变换器的输出端之间连接有输出电感L0。第一开关管Q1和第四开关管Q4分别由一对互补的驱动信号驱动，第二开关管Q2和第三开关管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，这两对互补的信号的占空比相同，相位相差180度。

为了使三电平降压型变换器中的各个器件始终工作在低电压状态，进而降低三电平降压型变换器的成本，需要在各个开关管导通之前将飞跨电容Cfly两端的电压预充至输入电压Vin的一半（即Vin/2）左右，这样，三电平降压型变换器处于稳态时，各个开关管的两个导通端之间的电压也为输入电压Vin的一半左右。然而，在实际应用中，由于开关管的导通电阻和/或开关管的驱动电路的不对称性，导致飞跨电容Cfly两端的电压往往不会稳定在输入电压Vin的一半左右，会偏离输入电压Vin的一半较远，这样不仅会使部分器件工作在更高的电压应力下，而且会导致流经输出电感L0的电流波纹增大，降低了三电平降压型变换器的电能转换效率。现有技术通常采用调节驱动信号的占空比的方式来解决该技术问题，然而，该方式在占空比为50%左右时的调节能力较差，会导致两相开关管的占空比严重不对称，因此还是会导致流经输出电感L0的电流波纹增大，降低了三电平降压型变换器的电能转换效率。

基于此，本申请实施例提供一种降压电路的电压控制电路，用于对降压电路中各器件的工作电压进行控制。请参阅图2，为本申请实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的结构示意图。如图2所示，本申请实施例中的降压电路20可以包括n个三电平降压型变换器201，n为大于或等于1的整数。所有三电平降压型变换器201的输入端共同作为降压电路20的输入端，所有三电平降压型变换器201的输出端共同作为降压电路20的输出端。

具体地，三电平降压型变换器201可以包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第一飞跨电容Cfly1、输出电感L0及输出电容C0。其中，第一开关管Q1的第一导通端作为三电平降压型变换器201的输入端，第一开关管Q1的第二导通端和第二开关管Q2的第一导通端共接第一飞跨电容Cfly1的第一端，第二开关管Q2的第二导通端和第三开关管Q3的第一导通端共接输出电感L0的第一端，第三开关管Q3的第二导通端和第四开关管Q4的第一导通端共接第一飞跨电容Cfly1的第二端，第四开关管Q4的第二导通端接地，输出电感L0的第二端与输出电容C0的第一端共同作为三电平降压型变换器201的输出端，输出电容C0的第二端接地。

第一开关管Q1和第四开关管Q4分别由一对互补的驱动信号驱动，第二开关管Q2和第三开关管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，这两对互补的驱动信号的占空比相同，相位相差180度。三电平降压型变换器201的输出电压Vout由输入电压Vin和上述驱动信号的占空比决定。需要说明的是，三电平降压型变换器201的具体工作原理为现有技术，本申请不对其做过多说明。

在具体应用中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4可以为金属-氧化物半导体场效应晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effecttransistor，MOSFET）或三极管等，具体根据实际需求设置，此处对各个开关管的类型不做特别限定。示例性的，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3及第四开关管Q4均可以为N型MOSFET。例如，当第一开关管Q1为N型MOSFET，该N型MOSFET的漏极为第一开关管Q1的第一导通端，该N型MOSFET的源极为第一开关管Q1的第二导通端，该N型MOSFET的栅极为第一开关管Q1的受控端。

在本申请的一个实施例中，电压控制电路21可以包括电压钳位单元211、n个电压平衡单元212及控制单元213。

具体地，电压钳位单元211包括高电位端和钳位端P，高电位端用于连接降压电路20的输入端；电压钳位单元211用于将钳位端P的电压钳制在目标电压。其中，目标电压与预设电压的差值小于预设误差，预设电压为降压电路20的输入电压Vin的一半（即Vin/2），预设误差可以根据实际需求设置，通常，为了使预设电压接近输入电压Vin的一半，可以将预设误差设置得较小。

在一种可能的实现方式中，电压钳位单元211可以为双向直流-直流（directcurrent-direct current，DC-DC）变换器，双向DC-DC变换器的第一端为上述高电位端，双向DC-DC变换器的第二端为上述钳位端P，双向DC-DC变换器的第一端与第二端的电压比可以为2:1。作为示例而非限定，双向DC-DC变换器可以为一种双向电荷泵或者带电感的升降压电路。

具体地，电压平衡单元212包括第一端和第二端，所有电压平衡单元212的第一端共接钳位端P，每个电压平衡单元212的第二端分别与一个三电平降压变换器201中的第一飞跨电容Cfly1的第一端连接，电压平衡单元212用于通过电能的双向传递，使对应的第一飞跨电容Cfly1两端的电压动态维持在目标电压。其中，任一电压平衡单元212对应的第一飞跨电容Cfly1指与该电压平衡单元212连接的三电平降压变换器201中的第一飞跨电容Cfly1。

本申请实施例中，电压平衡单元212的作用是将飞跨电容Cfly1两端的电压以1:1的方式转移到钳位端P，或者将钳位端P的电压以1:1的方式转移到飞跨电容Cfly1两端，即该电压平衡单元212的电能传递是双向的。当任一第一飞跨电容Cfly1两端的电压大于钳位端P处的目标电压时，与该第一飞跨电容Cfly1连接的电压平衡单元211将来自该第一飞跨电容Cfly1的第一端的多余电能传输至钳位端P，并通过电压钳位单元211将钳位端P处多余的电能返回至降压电路20的输入端，从而将该第一飞跨电容Cfly1两端的电压维持在目标电压。当任一第一飞跨电容Cfly1两端的电压小于目标电压时，与该第一飞跨电容Cfly1连接的电压平衡单元211将来自钳位端P的电能传输至该第一飞跨电容Cfly1的第一端，从而将该第一飞跨电容Cfly1两端的电压维持在目标电压，在这种情况下，钳位端P的电能由电压钳位单元211从降压电路20的输入电压Vin补给。具体地，控制单元213与电压钳位单元211、电压平衡单元212及降压电路20连接。控制单元213用于在接收到启动指令时，先控制电压钳位单元211和各个电压平衡单元212开始工作，以向各个三电平降压变换器201中的第一飞跨电容Cfly1进行预充电；在各个第一飞跨电容Cfly1两端的电压被预充为上述目标电压后，再控制降压电路20开始工作。

作为示例而非限定，上述启动指令可以是电池充电指令。

在本申请的另一个实施例中，控制单元213还用于在接收到关断指令时，先控制降压电路20停止工作，再控制电压钳位单元211和各个电压平衡单元212停止工作，这样可以保证在降压电路20的关断过程中，三电平降压变换器201中的第一飞跨电容Cfly1两端的电压维持在输入电压Vin的一半左右，进而确保在降压电路20的关断过程中，三电平降压变换器201中的各个器件的电压应力维持在输入电压Vin的一半左右。

在具体应用中，控制单元213可以是上述降压电路20所应用的电子设备中的中央处理单元（central processing unit，CPU），也可以是独立于该CPU的其他通用处理器、数字信号处理器（digital signal processor，DSP）、专用集成电路（application specificintegrated circuit，ASIC）或现成可编程门阵列（field-programmable gate array，FPGA）等，此处对控制单元213的形式不做特别限定。

在本申请的另一个实施例中，电压控制电路21还可以包括滤波单元214，滤波单元214连接在钳位端P与地之间。滤波单元214用于滤除钳位端P处的由电压钳位单元211和电压平衡单元212产生的电压纹波，以提高钳位端P的电压的稳定性。

以上可以看出，本实施例提供的降压电路的电压控制电路，由于在降压电路开始工作前，通过电压钳位单元和电压平衡单元将各个三电平降压变换器中的第一飞跨电容两端的电压预充为目标电压，该目标电压为输入电压的一半左右，因此可以确保降压电路开始工作时，三电平降压变换器中的各个器件的电压应力为输入电压的一半左右；此外，由于电压平衡单元可以通过电能的双向传递，使对应的第一飞跨电容两端的电压动态维持在目标电压，因此可以避免第一飞跨电容两端的电压远远偏离输入电压的一半左右，使得在降压电路工作的整个过程中，三电平降压变换器中的各个器件的电压应力始终保持在输入电压的一半左右，从而减少了流经输出电感的电流的波纹，提高了降压电路的电能转换效率。

请参阅图3，为本申请实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图3所示，本实施例中的电压钳位单元211包括第五开关管Q5、第六开关管Q6及第一电感L1。其中，第五开关管Q5的第一导通端作为电压钳位单元211的高电位端，第五开关管Q5的第二导通端和第六开关管Q6的第一导通端共接第一电感L1的第一端，第六开关管Q6的第二导通端接地，第一电感L1的第二端作为电压钳位单元211钳位端，第五开关管Q5的受控端和第六开关管Q6的受控端均连接控制单元213。

本实施例中，控制单元213在控制电压钳位单元211开始工作后，可以向第五开关管Q5和第六开关管Q6分别输出第一控制信号和第二控制信号，以控制第五开关管Q5和第六开关管Q6交替导通。其中，第一控制信号和第二控制信号的占空比均为50%，且第一控制信号与第二控制信号的相位相差180度，从而将钳位端P点的电压钳制在输入电压Vin的一半左右。

在具体应用中，第五开关管Q5和第六开关管Q6均可以为MOSFET或三极管等，具体根据实际需求设置，此处对各个开关管的类型不做特别限定。示例性的，第五开关管Q5和第六开关管Q6均可以为N型MOSFET。

请参阅图4，为本申请另一实施例提供的一种降压电路的电压控制电路的电路结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图4所示，本实施例中的电压钳位单元211包括第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9、第十开关管Q10及第二飞跨电容Cfly2。其中，第七开关管Q7的第一导通端作为电压钳位单元211的高电位端，第七开关管Q7的第二导通端与第八开关管Q8的第一导通端共接第二飞跨电容Cfly2的第一端，第八开关管Q8的第二导通端连接第九开关管Q9的第一导通端，第八开关管Q8的第二导通端与第九开关管Q9的第一导通端共同作为电压钳位单元211的钳位端，第九开关管Q9的第二导通端和第十开关管Q10的第一导通端共接第二飞跨电容Cfly2的第二端，第十开关管Q10的第二导通端接地，第七开关管Q7的受控端、第八开关管Q8的受控端、第九开关管Q9的受控端及第十开关管Q10的受控端均连接控制单元213。

本实施例中，控制单元213在控制电压钳位单元211开始工作后，可以向第七开关管Q7和第九开关管Q9输出第一控制信号，向第八开关管Q8和第十开关管Q10输出第二控制信号，以控制第一相开关管（由第七开关管Q7和第九开关管Q9组成）和第二相开关管（由第八开关管Q8和第十开关管Q10）交替导通。其中，第一控制信号和第二控制信号的占空比均为50%，且第一控制信号与第二控制信号的相位相差180度，从而将钳位端P点的电压钳制在输入电压Vin的一半左右。

在具体应用中，第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9及第十开关管Q10均可以为MOSFET或三极管等，具体根据实际需求设置，此处对各个开关管的类型不做特别限定。示例性的，第七开关管Q7、第八开关管Q8、第九开关管Q9及第十开关管Q10均可以为N型MOSFET。

请继续参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，电压平衡单元212可以包括第十一开关管Q11和反相器U1。其中，第十一开关管Q11的第一导通端作为电压平衡单元212的第一端，第十一开关管Q11的第二导通端作为电压平衡单元212的第二端，第十一开关管Q11的受控端连接反相器U1的输出端，反相器U1的输出端连接对应的第四开关管Q4的受控端。

在具体应用中，第十一开关管Q11可以为MOSFET或三极管等，具体根据实际需求设置，此处对各个开关管的类型不做特别限定。

需要说明的是，本实施例中，第十一开关管Q11与第四开关管Q4为反相开关管，即第十一开关管Q11与第四开关管Q4的驱动信号反相。示例性的，若第四开关管Q4为N型MOSFET，则第十一开关管Q11可以为P型MOSFET。

在本申请的另一个实施例中，电压平衡单元212还可以只包括第十一开关管Q11，不包括反相器U1。该情况下，第十一开关管Q11和第四开关管Q4为同相开关管，即第十一开关管Q11和第四开关管Q4的驱动信号一致。示例性的，第十一开关管Q11和第四开关管Q4均可以为N型MOSFET。

以第十一开关管Q11可以为P型MOSFET为例，控制单元213在控制电压平衡单元212开始工作后，可以向反相器U1的输入端（也即第四开关管Q4的受控端）输出高电平信号，反相器U1将该高电平信号进行反相后输出低电平信号至第十一开关管Q11的受控端，此时，第十一开关管Q11导通和第四开关管Q4均导通，使得第一飞跨电容Cfly1的第一端与电压钳位单元211的钳位端连接，第一飞跨电容Cfly1的第二端接地，这样，第一飞跨电容Cfly1的第一端的电压（也即第一飞跨电容Cfly1两端的电压）被钳制在目标电压。

本实施例中，由于各个电压平衡单元212复用了对应的三电平降压变换器201中的第四开关管Q4，因此，使得各个电压平衡单元212的电路结构较为简单，从而缩小了整个电压控制电路的体积。

请继续参阅图3和图4，在本申请的一个实施例中，滤波单元214可以包括滤波电容C1，滤波电容C1的第一端连接电压钳位单元211的钳位端，滤波电容C1的第二端接地。

以下结合图3，对本申请实施例提供的降压电路的电压控制电路的工作原理进行示例性说明：

如图3所示，当控制单元213接收到充电指令时，控制单元213可以向第五开关管Q5的受控端和第六开关管Q6的受控端分别输出第一控制信号和第二控制信号，以控制第五开关管Q5和第六开关管Q6交替导通；同时，控制单元还向各个电压平衡单元212中的反相器U1的输入端输出高电平信号，以控制各个电压平衡单元212中的第十一开关管Q11导通，该情况下，各个三电平降压变换器201中的第一飞跨电容Cfly1两端的电压会被预充到目标电压。

之后，控制单元213可以控制各个三电平降压变换器201开始工作。即，控制单元213可以通过一对互补的驱动信号驱动第一开关管Q1和第四开关管Q4，通过另一对互补的驱动信号驱动第二开关管Q2和第三开关管Q3分别由另一对互补的驱动信号驱动，这两对互补的驱动信号的占空比相同，相位相差180度。如此，可以使得各个三电平降压变换器201中的器件的电压应力始终保持在输入电压Vin的一半左右，从而提高了降压电路的电能转换效率。

本申请实施例还提供了一种降压装置。请参阅图5，为本申请实施例提供的一种降压装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图5所示，该降压装置可以包括降压电路20以及与降压电路20连接的电压控制电路21。其中，降压电路20的输入端可以作为降压装置的输入端，降压电路20的输出端可以作为降压装置的输出端。电压控制电路21可以为图2-图4任一实施例中的电压控制电路21，关于电压控制电路21的功能和结构具体可以参阅图2-图4对应的实施例中的相关描述，此处不再对其进行赘述。

在具体应用中，降压装置可以设置在电子设备（例如，手机）中，具体可以设置在电子设备的电源端口与电池之间，用于对从电子设备的电源端口输入的电信号进行降压处理后，输出降压处理后的电信号至电池，以为电池充电。

本申请实施例还提供了一种电子设备。请参阅图6，为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。如图6所示，该电子设备60可以包括电源端口601、降压装置602及电池603。其中，降压装置602的输入端连接电源端口601，降压装置602的输出端连接电池603。降压装置602可以为图5对应的实施例中的降压装置，关于降压装置602的结构和功能具体可以参阅图5对应的实施例中的相关描述，此处不再对其进行赘述。

在具体应用中，电子设备60可以包括不限于手机、平板电脑或笔记本电脑等，此处不对电子设备60的类型做特别限定。

其中，电源端口601具体可以为通用串行总线（universal serial bus，USB）接口，例如可以为C类USB（即USB type-C）接口。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参照其它实施例的相关描述。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；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精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种降压电路的电压控制电路，其特征在于，所述降压电路包括并联连接的n个三电平降压变换器，n为大于或等于1的整数；所述三电平降压变换器的输入端与地之间依次串接有第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管，所述三电平降压变换器中的第一飞跨电容的第一端连接所述第一开关管与所述第二开关管的共接点，所述第一飞跨电容的第二端连接所述第三开关管与所述第四开关管的共接点，所述三电平降压变换器中的输出电感的第一端连接所述第二开关管与所述第三开关管的共接点，所述输出电感的第二端作为所述三电平降压变换器的输出端；所述电压控制电路包括：

电压钳位单元，包括高电位端和钳位端，所述高电位端用于连接所述降压电路的输入端，所述电压钳位单元用于将所述钳位端的电压钳制在目标电压，所述目标电压与预设电压的差值小于预设误差，所述预设电压为所述降压电路的输入电压的一半；

n个电压平衡单元，所述电压平衡单元包括第一端和第二端，所有所述电压平衡单元的第一端共接所述钳位端，每个所述电压平衡单元的第二端分别与一个所述三电平降压变换器中的所述第一飞跨电容的第一端连接，所述电压平衡单元用于通过电能的双向传递，使对应的所述第一飞跨电容两端的电压动态维持在所述目标电压；

控制单元，与所述电压钳位单元、所述电压平衡单元及所述降压电路连接，所述控制单元用于在接收到启动指令时，先控制所述电压钳位单元和各个所述电压平衡单元开始工作，在所述第一飞跨电容两端的电压被预充为所述目标电压后，再控制所述降压电路开始工作。

2.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压钳位单元为双向直流-直流变换器，所述双向直流-直流变换器的第一端为所述高电位端，所述双向直流-直流变换器的第二端为所述钳位端，双向直流-直流变换器的第一端与第二端的电压比为2:1。

3.根据权利要求2所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压钳位单元包括第五开关管、第六开关管及第一电感；所述第五开关管的第一导通端作为所述高电位端，所述第五开关管的第二导通端和所述第六开关管的第一导通端共接所述第一电感的第一端，所述第六开关管的第二导通端接地，所述第一电感的第二端作为所述钳位端，所述第五开关管的受控端和所述第六开关管的受控端均连接所述控制单元。

4.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压钳位单元包括第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管及第二飞跨电容；所述第七开关管的第一导通端作为所述高电位端，所述第七开关管的第二导通端与所述第八开关管的第一导通端共接所述第二飞跨电容的第一端，所述第八开关管的第二导通端连接所述第九开关管的第一导通端，所述第八开关管的第二导通端与所述第九开关管的第一导通端共同作为所述钳位端，所述第九开关管的第二导通端和所述第十开关管的第一导通端共接所述第二飞跨电容的第二端，所述第十开关管的第二导通端接地，所述第七开关管的受控端、所述第八开关管的受控端、所述第九开关管的受控端及所述第十开关管的受控端均连接所述控制单元。

5.根据权利要求1所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压平衡单元的第一端与第二端的电压比为1:1。

6.根据权利要求5所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压平衡单元包括第十一开关管和反相器；所述第十一开关管的第一导通端作为所述电压平衡单元的第一端，所述第十一开关管的第二导通端作为所述电压平衡单元的第二端，所述第十一开关管的受控端连接所述反相器的输出端，所述反相器的输入端连接对应的所述第四开关管的受控端。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电压控制电路，其特征在于，所述电压控制电路还包括连接在所述钳位端与地之间的滤波单元。

8.根据权利要求7所述的电压控制电路，其特征在于，所述滤波单元包括滤波电容，所述滤波电容的第一端连接所述钳位端，所述滤波电容的第二端接地。

9.一种降压装置，其特征在于，包括降压电路和如权利要求1至8任一项所述的电压控制电路，所述电压控制电路与所述降压电路相连。

10.一种电子设备，其特征在于，包括电源端口、电池以及如权利要求9所述的降压装置；所述降压装置的输入端连接所述电源端口，所述降压装置的输出端连接所述电池。

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