CN117957757A - 具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的装置。在示例方面，该装置包括具有电感器、开关电路以及飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源。该开关电路耦合到该电感器。该飞跨电容器和开关的网络耦合到该开关电路，并且包括至少两个飞跨电容器和多个开关。该多个开关被配置为选择性地将该至少两个飞跨电容器并联连接在该飞跨电容器和开关的网络的第一端子与该飞跨电容器和开关的网络的第二端子之间，或者将该至少两个飞跨电容器串联连接在该第一端子与该第二端子之间。
Description
技术领域
本公开整体涉及开关模式电源，并且更具体地涉及实现具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源。
背景技术
电子设备可包括开关模式电源以将功率从功率源(诸如电池)传送到电子设备的其他组件。在一些情况下，由功率源提供给开关模式电源的输入电压可以改变。例如，在电子设备的移动操作期间，电池的耗尽可能导致提供给开关模式电源的输入电压降低。此外，当电子设备的用户激活不同类型和/或数量的应用和特征时，开关模式电源上的负载条件可以改变。因此，期望设计一种开关模式电源，该开关模式电源可在宽范围的输入电压和负载条件下操作。
发明内容
公开了一种装置，该装置实现具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源。该开关模式电源包括多电平降压-升压调节器，其中升压调节器(例如，电荷泵或升压转换器)集成在降压调节器(例如，降压转换器)内。利用集成升压调节器，开关模式电源可以在升压模式期间生成连续输出电流。相对于生成不连续输出电流的其他开关模式电源，利用连续输出电流，该开关模式电源可实现较低输出噪声和较高环路调节带宽(例如，较快瞬态响应)。
该开关模式电源还可使用飞跨电容器和开关的网络来在升压模式期间生成为输入电压的两倍的输出电压。通常，开关模式电源使用飞跨电容器和开关的网络来实现乘N升压调节器，其中N表示正整数(例如，1、2、3或4)。以这种方式，开关模式电源可以被动态地配置为在升压模式期间针对不同的电源和/或负载条件提供适当的转换比。
在示例方面，公开了一种装置。该装置包括具有电感器、开关电路以及飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源。开关电路耦合到电感器。飞跨电容器和开关的网络耦合到开关电路，并且包括至少两个飞跨电容器和多个开关。该多个开关被配置为选择性地将至少两个飞跨电容器并联连接在飞跨电容器和开关的网络的第一端子与飞跨电容器和开关的网络的第二端子之间，或者将至少两个飞跨电容器串联连接在该第一端子与该第二端子之间。
在示例方面，公开了一种装置。该装置包括开关模式电源，该开关模式电源被配置为耦合到功率源。该开关模式电源包括用于存储能量的电感构件以及用于存储能量的电容构件。该开关模式电源还包括第一开关构件，该第一开关构件用于将电感器构件和电容构件连接到功率源，并且在对电容构件进行充电和放电之间交替。该开关模式电源还包括第二开关构件，该第二开关构件用于在以并联配置连接电容构件和以串联配置连接电容构件之间交替。
在示例方面，公开了一种用于操作开关模式电源的方法。该方法包括接受来自功率源的输入电压。该方法还包括生成输出电压，该输出电压大于输入电压。输出电压的生成包括以并联配置对开关模式电源的飞跨电容器和开关的网络中的多个飞跨电容器进行充电。输出电压的生成还包括以串联配置对多个飞跨电容器进行放电。
在示例方面，公开了一种装置。该装置包括具有电感器、开关电路以及飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源。开关电路耦合到电感器。飞跨电容器和开关的网络耦合到开关电路。该开关模式电源被配置为根据升压模式操作。该开关模式电源还被配置为基于将功率源耦合到电感器的开关电路来生成通过电感器的连续输出电流。该开关模式电源另外被配置为通过使用飞跨电容器和开关的网络中的开关将飞跨电容器的网络中的飞跨电容器以至少两种配置连接到开关电路来提供至少两个转换比。
附图说明
图1示出了用于具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的示例操作环境。
图2示出了示例调制解调器、示例开关模式电源、示例功率源和示例射频前端电路。
图3示出了示例功率源、示例负载以及具有飞跨电容器和开关的网络的示例开关模式电源。
图4-1示出了飞跨电容器和开关的网络的示例具体实施。
图4-2示出了飞跨电容器和开关的网络的另一示例具体实施。
图5-1示出了使用飞跨电容器和开关的网络来实现2:1转换比的开关模式电源的示例操作。
图5-2示出了实现2:1转换比的在开关节点处的电压的示例曲线图以及开关模式电源内的开关的示例状态图。
图6-1示出了使用飞跨电容器和开关的网络来实现3:1转换比的开关模式电源的示例操作。
图6-2示出了实现3:1转换比的在开关节点处的电压的示例曲线图以及开关模式电源内的开关的示例状态图。
图7是示出用于操作具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的示例过程的流程图。
具体实施方式
可能期望设计可在各种输入电压和负载条件下操作的开关模式电源。一些开关模式电源包括与输出端直接串联的开关。为了根据升压模式操作，开关打开一段时间，这中断了电流到输出端的流动。这使得开关模式电源产生不连续输出电流，这可导致输出端处的噪声。此外，开关的操作导致有限的环路调节带宽，这减慢了开关模式电源的瞬态响应。
为了解决这些问题，其他开关模式电源设计可以提供连续输出电流，以实现比提供不连续输出电流的开关模式电源更低的噪声水平和更快的瞬态响应。然而，与生成不连续输出电流的开关模式电源相比，这些设计可具有较低功率转换效率、由于使用附加无源组件而导致的显著较大的占用空间和/或有限的转换比。
相比之下，本文描述了用于实现具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的技术。所描述的技术将开关模式电源实现为多电平降压-升压调节器，其中升压调节器(例如，电荷泵或升压转换器)集成在降压调节器(例如，降压转换器)内。利用集成升压调节器，开关模式电源可以在升压模式期间生成连续输出电流。相对于生成不连续输出电流的其他开关模式电源，连续输出电流使得开关模式电源能够实现较低输出噪声和较高环路调节带宽(例如，较快瞬态响应)。
该开关模式电源还可使用飞跨电容器和开关的网络来在升压模式期间生成为输入电压的两倍的输出电压。通常，开关模式电源使用飞跨电容器和开关的网络来实现乘N升压调节器，其中N表示正整数(例如，1、2、3或4)。以这种方式，开关模式电源可以被动态地配置为在升压模式期间针对不同的电源和/或负载条件提供适当的转换比。
图1示出了用于操作具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的示例环境100。在环境100中，计算设备102通过无线通信链路106(无线链路106)与基站104通信。在该示例中，计算设备102被描绘为智能电话。然而，计算设备102可被实现为任何合适的计算或电子设备，诸如调制解调器、蜂窝基站、宽带路由器、接入点、蜂窝电话、游戏设备、导航设备、媒体设备、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、可穿戴计算机、服务器、网络附接存储(NAS)设备、智能电器或其他物联网(IoT)设备、医疗设备、基于车辆的通信系统、雷达、无线电装置等。
基站104经由无线链路106与计算设备102通信，该无线链路可被实现为任何合适类型的无线链路。尽管描绘为蜂窝网络的塔，但基站104可表示或实现为具有无线接口的另一设备，诸如卫星、服务器设备、地面电视广播塔、接入点、对等设备、网状网络节点等。因此，计算设备102可经由无线连接与基站104或另一设备通信。
无线链路106可包括从基站104传达到计算设备102的数据或控制信息的下行链路、从计算设备102传达到基站104的其他数据或控制信息的上行链路、或下行链路和上行链路两者。无线链路106可以使用任何合适的通信协议或标准来实现，诸如第二代(2G)、第三代(3G)、第四代(4G)或第五代(5G)蜂窝；IEEE 802.11(例如，Wi-)；IEEE 802.15(例如，/>)；IEEE 802.16(例如，/>)；等等。在一些具体实施中，无线链路106可以无线地提供功率，并且基站104可以包括功率源。
如图所示，计算设备102包括应用处理器108和计算机可读存储介质110(CRM110)。应用处理器108可包括执行由CRM 110存储的处理器可执行代码的任何类型的处理器，诸如多核处理器。CRM 110可包括任何合适类型的数据存储介质，诸如易失性存储器(例如，随机存取存储器(RAM))、非易失性存储器(例如，闪存存储器)、光介质、磁介质(例如，磁盘)等。在本公开的上下文中，CRM 110被实现为存储计算设备102的指令112、数据114和其他信息，并且因此不包括瞬态传播的信号或载波。
计算设备102还可包括输入/输出端口116(I/O端口116)和显示器118。I/O端口116实现与其他设备、网络或用户的数据交换或交互。I/O端口116可包括串行端口(例如，通用串行总线(USB)端口)、并行端口、音频端口、红外(IR)端口、用户界面端口诸如触摸屏等。显示器118呈现计算设备102的图形，诸如与操作系统、程序或应用相关联的用户界面。另选地或附加地，显示器118可被实现为显示端口或虚拟接口，通过该显示端口或虚拟接口来呈现计算设备102的图形内容。
计算设备102的无线收发器120提供到相应网络以及与其连接的其他电子设备的连接性。无线收发器120可以促进在任何合适类型的无线网络(诸如无线局域网(WLAN)、对等(P2P)网络、网状网络、蜂窝网络、无线广域网(WWAN)和/或无线个域网(WPAN))上的通信。在示例环境100的上下文中，无线收发器120使得计算设备102能够与基站104以及与其连接的网络进行通信。然而，无线收发器120还可使得计算设备102能够与其他设备或网络“直接”通信。
无线收发器120包括用于经由天线122传输并接收通信信号的电路和逻辑。无线收发器120的组件可包括用于调节通信信号(例如，用于生成或处理信号)的放大器、开关、混频器、模数转换器、滤波器等。无线收发器120还可包括执行同相/正交(I/Q)操作的逻辑，诸如合成、编码、调制、解码、解调等。在一些情况下，无线收发器120的组件被实现为单独的发射器实体和接收器实体。附加地或另选地，无线收发器120可以使用多个或不同区段来实现以实施相应的传输和接收操作(例如，单独的发射链和接收链)。一般来讲，无线收发器120处理与通过天线122传达计算设备102的数据相关联的数据和/或信号。
无线收发器120包括至少一个射频前端(RFFE)电路124(RFFE电路124)和至少一个调制解调器126。射频前端电路124可以使用一个或多个集成电路来实现，并且包括至少一个放大器128。作为示例，放大器128可以是功率放大器。可使用一个或多个晶体管(诸如n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)、p沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)或它们的某种组合)来实现放大器128。一般来讲，射频前端电路124调节与射频(例如，大约在20kHz与300GHz之间的频率)相关联的信号。
尽管未明确示出，但调制解调器126可包括至少一个处理器和存储计算机可执行指令的CRM(诸如应用处理器108、CRM 110和指令112)。处理器和CRM可位于一个模块或一个集成电路芯片处，或者可跨多个模块或芯片分布。处理器和相关联的指令一起可以在单独的电路、固定逻辑电路、硬译码逻辑等中实现。在一些具体实施中，调制解调器126可包括CRM 110的一部分，可访问CRM 110以获得计算机可读指令，或者可包括单独的CRM。调制解调器126可被实现为无线收发器120、应用处理器108、通信处理器、通用处理器、它们的某种组合等的一部分。
调制解调器126控制无线收发器120，并且使得能够执行无线通信。调制解调器126可包括基带电路，以执行高速率采样过程，其可包括模数转换、数模转换、增益校正、倾斜校正、频率变换等。调制解调器126可提供通信数据以供传输并处理基带信号以生成数据，该数据可被提供给计算设备102的其他部分以进行无线通信。
调制解调器126实现平均功率跟踪(APT)模块130(APT模块130)。平均功率跟踪模块130根据射频信号的给定波形和针对给定时隙的目标平均输出功率来调整提供给放大器128的供电电压。通过调整供电电压，平均功率跟踪模块130可跨各种波形改善放大器128的效率并节省计算设备102内的功率。这继而扩展了计算设备102的移动操作，并且可以减少不依靠电池操作的计算设备的功率使用。
计算设备102还包括至少一个功率源132、至少一个负载134和至少一个功率传送电路136。功率源132可以表示各种不同类型的功率源，包括有线或无线功率源、太阳能充电器、便携式充电站、无线充电器、电池等。根据计算设备102的类型，电池可包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍-金属氢化物电池、镍-镉电池、铅酸电池等。在一些情况下，电池可包括多个电池，例如主电池和补充电池，和/或多个电池单元组合。
功率传送电路136将功率从功率源132传送到计算设备102的一个或多个负载134。通常，经由功率传送电路136和功率源132提供的功率电平处于足以对一个或多个负载134供电的电平。例如，功率电平可以是用于向与智能电话相关联的负载供电的毫瓦(mW)量级，或者是用于向与电动车辆相关联的负载供电的瓦到千瓦(kW)量级。负载的示例类型包括可变负载、与计算设备102的组件(例如，应用处理器108、射频前端电路124的放大器128、显示器118、电池或功率转换器)相关联的负载、在计算设备102外部的负载(例如，另一电池)等。功率传送电路136可为独立组件或集成在另一组件内，诸如功率管理集成电路(PMIC)(未示出)。
功率传送电路136包括至少一个开关模式电源138。开关模式电源138使用开关和无源存储组件来在功率源132与负载134之间传送功率。在示例具体实施中，开关模式电源138包括至少一个电感器140、至少一个开关电路142、以及飞跨电容器和开关的至少一个网络144，它们相对于图3进一步描述。电感器140、开关电路142以及飞跨电容器和开关的网络144至少部分地实现具有集成升压调节器的多电平降压调节器。
开关模式电源138可以根据降压模式146或升压模式148选择性地操作。在降压模式146期间，开关模式电源138以小于输入电压的电平的电平提供输出电压。在升压模式148期间，开关模式电源138以大于输入电压的电平的另一电平提供输出电压。利用集成升压调节器，开关模式电源138可以在升压模式148期间提供连续输出电流。此外，飞跨电容器和开关的网络144使得开关模式电源138能够在升压模式148期间具有可调整的转换比。例如，开关模式电源138可以选择性地实现2:1转换比、3:1转换比或N:1转换比。
尽管未示出，但是功率传送电路136可以包括控制开关模式电源138的操作的其他类型的控制电路。例如，该控制电路可以监测开关模式电源138的操作并且控制开关电路142的脉冲宽度调制。相对于图2进一步描述开关模式电源138。
图2示出了示例射频前端电路124、示例调制解调器126、示例功率源132和示例开关模式电源138(SMPS138)。在所描绘的配置中，调制解调器126耦合到开关模式电源138和射频前端电路124。虽然未示出，但是其他集成电路可以耦合在调制解调器126和射频前端电路124之间，诸如基带电路和/或中频电路。这些电路可以将信号从基带或中频上变频到射频。射频前端电路124还耦合到开关模式电源138和天线122。
调制解调器126包括平均功率跟踪模块130和信号发生器202。平均功率跟踪模块130包括至少一个查找表(LUT)204(LUT 204)，该至少一个查找表将目标平均输出功率映射到针对特定波形的供电电压。查找表204还可包括使得能够针对各种增益指数(例如，射频增益指数(RGI))或静态电流(ICQ)进一步确定供电电压的附加信息。
开关模式电源138耦合到平均功率跟踪模块130和功率源132。平均功率跟踪模块130控制开关模式电源138的操作。例如，平均功率跟踪模块130可使开关模式电源138根据降压模式146或升压模式148来操作。另外，平均功率跟踪模块130可指定开关模式电源138的转换比，诸如针对升压模式148的多个转换比中的一个转换比。
射频前端电路124包括耦合到信号发生器202的放大器128。在该示例中，放大器128放大信号以用于传输。虽然未示出，但是射频前端电路124可以包括其他组件，诸如混频器、滤波器、开关或移相器。
在操作期间，信号发生器202选择波形206和目标平均输出功率208以用于经由天线122传输无线通信信号(例如，上行链路信号)。作为示例，波形206可以是离散傅里叶变换扩展正交频分复用(DFT-S-OFDM)波形和循环前缀正交频域复用(CP-OFDM)波形。波形206还可与特定调制类型(例如，正交相移键控(QPSK)或正交幅度调制(QAM))、特定数量的资源块(RB)(例如，特定带宽)、载波之间的特定间隔或它们的某种组合相关联。
信号发生器202基于所选择的波形206生成基带信号210并且生成配置信号212。配置信号212包含标识所选择的波形206和目标平均输出功率208的信息。
平均功率跟踪模块130接受配置信号212并且基于配置信号212生成供电电压控制信号214。特别地，平均功率跟踪模块130使用查找表204来将目标平均输出功率208映射到用于所选择的波形206的供电电压。供电电压控制信号214包含指定所选择的供电电压的信息。
开关模式电源138接受来自功率源132的输入电压216以及来自平均功率跟踪模块130的供电电压控制信号214。使用输入电压216，开关模式电源138根据由供电电压控制信号214指定的目标供电电压生成供电电压(Vcc)218(例如，输出电压)。供电电压218可以小于或大于输入电压216。作为示例，供电电压218可以大约在0.4伏特和8伏特之间，并且输入电压可以大约在2.5伏特和5伏特之间。开关模式电源138向放大器128提供供电电压218。
放大器128接受射频信号220和供电电压218。射频信号220表示基带信号210的版本，该基带信号已被射频前端电路124和/或无线收发器120内的其他组件上变频到射频。放大器128使用供电电压218放大射频信号220以生成放大的射频信号222。放大的射频信号222在给定时隙期间具有平均输出功率224。平均输出功率224大约等于目标平均输出功率208。天线122接受放大的射频信号222并且发射放大的射频信号222。
一般来讲，由平均功率跟踪模块130指定的供电电压218使得放大器128能够以目标效率操作以用于放大具有给定波形206且跨越各种平均输出功率的射频信号220。例如，目标效率可以是大约80％或更大(例如，大于90％)。随着时间推移，平均功率跟踪模块130使得开关模式电源138根据由配置信号212指定的变化的目标平均输出功率208来调整供电电压218。相对于图3进一步描述开关模式电源138。
图3示出了示例功率源132、示例负载134以及具有飞跨电容器和开关的网络144的示例开关模式电源138。开关模式电源138耦合在功率源132和负载134之间。开关模式电源138包括电感器140、开关电路142以及飞跨电容器和开关的网络144。虽然未示出，但是开关模式电源138还可包括耦合在输入节点302和地节点306之间的去耦电容器。在一些具体实施中，开关模式电源138被实现在封装件或印刷电路板(PCB)上。
开关模式电源138还包括输入节点302、输出节点304、地节点306和开关节点308。术语“节点”至少表示两个或更多个组件(例如，电路元件)之间的电连接的点。尽管在视觉上被描绘为单个点，但是节点表示在两个或更多个组件之间具有大致相同的电压电势的网络的连接部分。换句话讲，节点可表示沿着存在于电连接组件之间的导电介质(例如，导线或迹线)的多个点中的至少一个点。
输入节点302将功率源132和开关电路142耦合在一起。在输入节点302处，开关模式电源138接受来自功率源132的输入电压(Vin)216和输入电流(Iin)310两者。输出节点304将电感器140、输出电容器312和负载134耦合在一起。输出电容器312耦合在输出节点304与地节点306之间。在输出节点304处，开关模式电源138向负载134提供输出电压(Vout)314和输出电流(Iout)316。作为示例，负载134可为放大器128，并且输出电压314可为供电电压218，如图2中所示。
地节点306将开关电路142和输出电容器312耦合到地318。在地节点306处，开关模式电源138接受地电压320(例如，与地318相关联的参考电压)。开关节点308将开关电路142和电感器140耦合在一起。在开关节点308处，开关模式电源138提供电压(VSW)322。
电感器140耦合在开关节点308与输出节点304之间。换句话讲，电感器140的第一端子324-1耦合到开关电路142，并且电感器140的第二端子324-2耦合到负载134和输出电容器312。以这种方式，电感器140耦合在开关电路142与负载134之间。在电感器140直接连接到输出节点304的情况下，开关模式电源138可在升压模式148期间提供连续输出电流316。
开关电路142耦合到输入节点302、飞跨电容器和开关的网络144、地节点306和电感器140。开关电路142包括多个开关，该多个开关可使用晶体管来实现。示例晶体管包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(例如，NMOSFET或PMOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
在所描绘的配置中，开关电路142包括开关326-1、326-2、326-3、326-4和326-5。开关电路142还包括节点328和330。节点328将第一开关326-1、第二开关326-2以及飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1耦合在一起。节点330将第三开关326-3、第四开关326-4、第五开关326-5以及飞跨电容器和开关的网络144的第二端子332-2耦合在一起。
第一开关326-1耦合到功率源132、第二开关326-2、第五开关326-5以及飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1。换句话讲，第一开关326-1耦合在输入节点302与节点328之间。第二开关326-2耦合到第一开关326-1、第三开关326-3、电感器140以及飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1。换句话讲，第二开关326-2耦合在节点328与开关节点308之间。
第三开关326-3耦合到第二开关326-2、第四开关326-4、第五开关326-5、电感器140以及飞跨电容器和开关的网络144的第二端子332-2。换句话讲，第三开关326-3耦合在开关节点308与节点330之间。第四开关326-4耦合到第三开关326-3、第五开关326-5、输出电容器312、地318以及飞跨电容器和开关的网络144的第二端子332-2。换句话讲，第四开关326-4耦合在节点330与地节点306之间。第五开关326-5耦合到第一开关326-1、第四开关326-4、功率源132以及飞跨电容器和开关的网络144的第二端子332-2。换句话讲，第五开关326-5耦合在输入节点302与节点330之间。
开关电路142的开关326-1至326-5的状态根据降压模式146或升压模式148的充电和放电阶段来配置。开关326-1至326-5可以被单独配置为处于闭合状态或打开状态。闭合状态使得电流能够流动，并且打开状态中断电流的流动。相对于图5-1至图6-2进一步描述针对升压模式148的开关326-1至326-5的配置。
飞跨电容器和开关的网络144耦合在节点328和330之间。特别地，飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1耦合到节点328，并且飞跨电容器和开关的网络144的第二端子332-2耦合到节点330。飞跨电容器和开关的网络144包括至少两个飞跨电容器和至少三个开关。
在所描绘的配置中，开关模式电源138被实现为具有集成升压调节器的三电平降压调节器。降压调节器是三电平降压调节器，因为其可在降压模式146期间提供处于三个不同电平的电压(VSW)322。提供连续输出电流的其他开关模式电源可具有耦合到三电平降压调节器的单独升压调节器。在此类情况下，升压调节器可使用与三电平降压调节器的开关和/或电容器不同的开关和/或电容器。相比之下，图3的开关模式电源138包括集成升压调节器，使得开关电路142以及飞跨电容器和开关的网络144实现三电平降压调节器和集成升压调节器两者。此外，升压调节器通过将飞跨电容器和开关的网络144耦合到开关电路142的内部节点(例如，节点328和330)来集成。
开关模式电源138的转换比被表示为电压(VSW)322与输入电压的比率(例如，VSW:Vin)。在一些具体实施中，开关模式电源138可选择性地作为提供2:1转换比的乘二升压调节器(如相对于图5-1和图5-2进一步描述的)、提供3:1转换比的乘三升压调节器(如相对于图6-1和图6-2进一步描述的)、或一般地提供N:1转换比的乘N升压调节器来操作。
为了实现各种转换比，飞跨电容器和开关的网络144使用开关来以各种配置连接飞跨电容器。作为示例，开关可以以并联配置334或串联配置336连接飞跨电容器。因此，飞跨电容器和开关的网络144可以在升压模式148的放电阶段期间动态地提供不同电容以及因此跨节点328和330的不同电压。这使得开关模式电源138能够实现不同的转换比，诸如针对升压模式148的2:1或3:1转换比。这种灵活性使得开关模式电源138能够向各种组件和应用提供功率，包括如图2中所述的平均功率跟踪。相对于图4-1和图4-2进一步描述飞跨电容器和开关的网络144的示例具体实施。
图4-1示出了飞跨电容器和开关的网络144的示例具体实施。在所描绘的配置中，飞跨电容器和开关的网络144包括耦合在端子332-1和332-2之间的两个飞跨电容器402-1和402-2。在升压模式148期间，开关模式电源138使用开关电路142在充电阶段期间对飞跨电容器402-1和402-2中的至少一者进行充电并且在放电阶段期间对飞跨电容器402-1和404-2中的至少一者进行放电。
飞跨电容器和开关的网络144还包括三个开关，这三个开关由开关404-1、404-2和406表示。开关404-1、404-2和406可使用晶体管来实现。示例晶体管包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(例如，NMOSFET或PMOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)等。
开关404-1、404-2和406可选择性地处于打开状态或闭合状态。当处于闭合状态时，开关404-1和404-2使得飞跨电容器402-1和402-2能够并联耦合在一起。因此，开关404-1和404-2被称为并联开关404-1和404-2。开关406使得飞跨电容器402-1和402-2能够在其处于闭合状态时串联耦合在一起。因此，开关406被称为串联开关406。
飞跨电容器402-1和402-2、并联开关404-1和404-2以及串联开关406被布置成形成两个分支408-1和408-2。每个分支408-1和408-2耦合在端子332-1和332-2之间，并且包括飞跨电容器402-1或402-2中的一者以及并联开关404-1或404-2中的一者。例如，分支408-1包括飞跨电容器402-1和并联开关404-1。飞跨电容器402-1的第一端子耦合到并联开关404-1，并且飞跨电容器402-2的第二端子耦合到端子332-1。并联开关404-1耦合在飞跨电容器402-1的第一端子与端子332-2之间。
分支408-2包括飞跨电容器402-2、并联开关404-2和串联开关406。飞跨电容器402-2的第一端子耦合到端子332-2。飞跨电容器402-2的第二端子耦合到并联开关404-2和串联开关406。并联开关404-2耦合在飞跨电容器402-2的第二端子与端子332-1之间。串联开关406耦合到飞跨电容器402-1的第一端子和飞跨电容器402-2的第二端子。串联开关406还耦合到并联开关404-1和404-2。
为了根据并联配置334来配置飞跨电容器和开关的网络144，并联开关404-1和404-2处于闭合状态并且串联开关406处于打开状态。因此，飞跨电容器402-1和402-2并联连接在端子332-1和332-2之间。并联配置334使得跨飞跨电容器402-1和402-2的电压能够在开关模式电源138的充电阶段期间增加到输入电压(Vin)216。并联配置334还使得跨端子330-1和330-2的电压能够在开关模式电源138的放电阶段期间大约等于输入电压(Vin)216。
为了根据串联配置336来配置飞跨电容器和开关的网络144，并联开关404-1和404-2处于打开状态并且串联开关406处于闭合状态。因此，飞跨电容器402-1和402-2串联连接在端子330-1和330-2之间。串联配置336使得跨端子330-1和330-2的电压能够在开关模式电源138的放电阶段期间大约等于输入电压(Vin)216的两倍。
使用图4-1中所示的飞跨电容器和开关的网络144，开关模式电源138可以在升压模式148期间选择性地提供2:1或3:1转换比，如相对于图5-1至图6-2进一步描述的。开关模式电源138可被设计成支持附加转换比。在此类情况下，飞跨电容器和开关的网络144可被修改为包括附加分支408，如相对于图4-2进一步描述的。
图4-2示出了飞跨电容器和开关的网络144的另一个示例具体实施。在所描绘的配置中，飞跨电容器和开关的网络144包括飞跨电容器402-1、402-2...402-M，其中M表示大于二的正整数。飞跨电容器和开关的网络144还包括并联开关404-1至404-(2M-2)和串联开关406-1至406-(M-1)。
飞跨电容器402-1至402-M、并联开关404-1至404-(2M-2)以及串联开关406-1至406-(M-1)被布置成形成多个分支408-1至408-M。每个分支408-1至408-M耦合在端子332-1和332-2之间，并且包括飞跨电容器402-1至402-M中的一者以及并联开关404-1或404-(2M-2)中的至少一者。
图4-2的分支408-1类似于图4-1的分支408-1。特别地，分支408-1包括飞跨电容器402-1和并联开关404-1。图4-2的分支408-M类似于图4-1的分支408-2。特别地，分支408-M包括飞跨电容器402-M、并联开关404-(2M-2)和串联开关406-(M-1)。并联开关404-(2M-2)耦合在飞跨电容器402-M与端子332-1之间。串联开关406-(M-1)耦合到飞跨电容器402-M、并联开关404-(2M-2)、相邻分支408的飞跨电容器402(例如，飞跨电容器402-2)、以及相邻分支408的并联开关404(例如，并联开关404-2)。
分支408-2表示耦合到两个相邻分支408(例如，耦合到分支408-1和408-M)的内部分支。一般来讲，飞跨电容器和开关的网络144包括具有与分支408-2类似的架构的M-2个内部分支。每个内部分支包括飞跨电容器402、两个并联开关404和串联开关406。例如，分支408-2包括飞跨电容器402-2、并联开关404-2和404-3以及串联开关406-1。并联开关404-2耦合在飞跨电容器402-2与端子332-2之间。并联开关404-2还耦合到相邻分支408的串联开关406，诸如分支408-M的串联开关406-(M-1)。并联开关404-3耦合在飞跨电容器402-2与端子332-1之间。串联开关406-1耦合到飞跨电容器402-2、并联开关404-3、相邻分支408的飞跨电容器402(例如，分支408-1的飞跨电容器402-1)、以及相邻分支408的并联开关404(例如，分支408-1的并联开关404-1)。
为了根据并联配置334来配置图4-2的飞跨电容器和开关的网络144，并联开关404-1至404-(2M-2)处于闭合状态并且串联开关406-1至406-(M-1)处于打开状态。因此，飞跨电容器402-1至402-M并联连接在端子332-1和332-2之间。并联配置334使得跨飞跨电容器402-1至402-M的电压能够在开关模式电源138的充电阶段期间增加到输入电压(Vin)216。
为了根据串联配置336来配置图4-2的飞跨电容器和开关的网络144，并联开关404-1至404-(2M-2)处于打开状态并且串联开关406-1至406-(M-1)处于闭合状态。因此，飞跨电容器402-1和402-2串联连接在端子332-1和332-2之间。串联配置336使得跨端子330-1和330-2的电压能够在开关模式电源138的放电阶段期间大约等于输入电压(Vin)216的M倍。
一般来讲，并联配置334将飞跨电容器402-1至402-M中的至少两者并联连接在端子332-1和332-2之间，并且串联配置336将飞跨电容器402-1至402-M中的至少两者串联连接在端子330-1和330-2之间。通过跨并联配置334和串联配置336使用不同数量的飞跨电容器402-1至402-M，开关模式电源138可以实现各种转换比。例如，通过利用S个飞跨电容器(其中S是介于2和M之间的整数)，开关模式电源138可以提供(S+1):1的转换比。
尽管将附加分支408添加到飞跨电容器和开关的网络144可能增加开关模式电源138的占用空间并且增加飞跨电容器和开关的网络144的复杂性，但是相比于使用以串联实现的多个升压调节器来实现大致相同的转换比的系统，这使得开关模式电源138能够以更好的效率在更高的转换比下操作。
在降压模式146期间，图4-1或图4-2的飞跨电容器402中的至少一者可被配置为去耦电容器。例如，飞跨电容器和开关的网络144中的开关404和406以及开关电路142的开关326-1和326-4将飞跨电容器402中的一者或多者连接在输入节点302与地节点306之间。
另选地，飞跨电容器和开关的网络144中的开关404和406可以处于打开状态以将飞跨电容器402从端子332-1或332-2中的至少一者断开。以这种方式，飞跨电容器402是浮接的。
图5-1示出了用于2:1升压模式500的开关模式电源138的示例操作。2:1升压模式500是实现2:1转换比的升压模式148，其中开关节点308处的电压(VSW)322可大约等于输入电压(Vin)216的两倍。
2:1升压模式500具有两个阶段：充电阶段(φ1)502(φ1 502)和放电阶段(φ2)504(φ2 504)。在充电阶段502期间，开关电路142使得飞跨电容器402-1或402-2中的至少一者能够被功率源132充电。输入电流(Iin)310在充电阶段502期间的流动由虚线描绘。输入电流(Iin)310从输入节点302流动到开关节点308。输入电流(Iin)310还通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到地节点306。
在放电阶段504期间，开关电路142使得飞跨电容器402-1或402-2中的至少一者能够被放电。输入电流(Iin)310在放电阶段504期间的流动由点线描绘。输入电流(Iin)310通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到开关节点308。
对于2:1升压模式500，飞跨电容器和开关的网络144可以在充电阶段502和放电阶段504期间被配置为处于并联配置334。在这种情况下，飞跨电容器402-1和402-2以并联配置334被充电和放电。另选地，飞跨电容器402-1或402-2中的一者可以是浮接的，使得另一个飞跨电容器402-1或402-2被充电和放电。相对于图5-2进一步描述在充电阶段502和放电阶段504期间开关326-1至326-5、404-1、404-2和406的状态。
图5-2示出了针对2:1升压模式500在开关节点308处的电压322的示例曲线图506以及开关326-1至326-5、404-1、404-2和406的示例状态图508。在曲线图506和状态图508中，时间从左向右推移。随着时间推移，开关模式电源138在充电阶段(φ1)502和放电阶段(φ2)504之间交替。在图5-2中，充电阶段502和放电阶段504的历时被示出为相对相同以表示50％占空比。然而，开关模式电源138的操作可以利用其他占空比，其中充电阶段502的历时大于或小于放电阶段504的历时。
在时间T0和时间T1之间，根据充电阶段502来配置开关模式电源138。特别地，开关326-1、326-2和326-4处于闭合状态510。此外，开关326-5和326-3处于打开状态512。飞跨电容器和开关的网络144处于并联配置334。基于并联配置334，并联开关404-1和402-2处于闭合状态510并且串联开关406处于打开状态512。开关节点308处的电压(VSW)322大约等于输入电压(Vin)216。
在时间T1和时间T2之间，根据放电阶段504来配置开关模式电源138。特别地，开关326-1、326-3和326-4处于打开状态512。此外，开关326-2和326-5处于闭合状态510。飞跨电容器和开关的网络144处于并联配置334。例如，并联开关404-1和404-2处于闭合状态510并且串联开关406处于打开状态512。开关节点308处的电压(VSW)322大约等于输入电压(Vin)216的两倍。
图6-1示出了用于3:1升压模式600的开关模式电源138的示例操作。3:1升压模式600是实现3:1转换比的升压模式148，其中开关节点308处的电压(VSW)322可大约等于输入电压(Vin)216的三倍。
类似于2:1升压模式500，3:1升压模式600也具有充电阶段(φ1)502和放电阶段(φ2)504。在充电阶段502期间，开关电路142使得飞跨电容器402中的至少两者能够被功率源132充电。输入电流(Iin)310在充电阶段502期间的流动由虚线描绘。输入电流(Iin)310从输入节点302流动到开关节点308。输入电流(Iin)310还通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到地节点306。
在放电阶段504期间，开关电路142使得飞跨电容器402中的至少两者能够被放电。输入电流(Iin)310在放电阶段504期间的流动由点线描绘。输入电流(Iin)310通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到开关节点308。
对于3:1升压模式600，飞跨电容器和开关的网络144可以在充电阶段502期间被配置为处于并联配置334。在这种情况下，飞跨电容器402-1和402-2以并联配置334被充电。在放电阶段504期间，飞跨电容器402-1和402-2以串联配置336被放电。相对于图6-2进一步描述在充电阶段502和放电阶段504期间开关326-1至326-5、404-1、404-2和406的状态。
图6-2示出了针对3:1升压模式600在开关节点308处的电压322的示例曲线图602以及开关326-1至326-5、404-1、404-2和406的示例状态图604。在曲线图506和状态图508中，时间从左向右推移。随着时间推移，开关模式电源138在充电阶段(φ1)502和放电阶段(φ2)504之间交替。在图6-2中，充电阶段502和放电阶段504的历时被示出为相对相同以表示50％占空比。然而，开关模式电源138的操作可以利用其他占空比，其中充电阶段502的历时大于或小于放电阶段504的历时。
在时间T0和时间T1之间，根据充电阶段502来配置开关模式电源138。特别地，开关326-1、326-2和326-4处于闭合状态510。此外，开关326-5和326-3处于打开状态512。飞跨电容器和开关的网络144处于并联配置334。基于并联配置334，并联开关404-1和402-2处于闭合状态510并且串联开关406处于打开状态512。开关节点308处的电压(VSW)322大约等于输入电压(Vin)216。
在时间T1和时间T2之间，根据放电阶段504来配置开关模式电源138。特别地，开关326-1、326-3和326-4处于打开状态512。此外，开关326-2和326-5处于闭合状态510。飞跨电容器和开关的网络144处于串联配置336。例如，并联开关404-1和404-2处于打开状态512并且串联开关406处于闭合状态510。
一般来讲，针对2:1升压模式500和3:1升压模式600的开关电路142的操作可以是相同的。然而，至少在放电阶段504期间，飞跨电容器和开关的网络144的配置在2:1升压模式500和3:1升压模式600之间是不同的。
上述技术可以扩展到具有M个飞跨电容器402-1至402-M的图4-2的开关模式电源138。例如，为了根据N:1升压模式来操作图4-2的开关模式电源138，开关模式电源138在充电阶段502期间以并联配置334对飞跨电容器402-1至402-M中的至少N-1个飞跨电容器进行充电，并且在放电阶段504期间以串联配置336对N-1个飞跨电容器402-1至402-M进行放电。
开关模式电源138可以在不同的转换比之间动态地切换。例如，开关模式电源138可以在2:1升压模式500和3:1升压模式600之间切换。考虑开关模式电源138根据图5-2或图6-2的充电阶段502操作持续第一时间间隔，并且根据图5-2的放电阶段504操作持续第二时间间隔。这使得开关模式电源138能够实现2:1转换比。为了转变到3:1转换比，开关模式电源根据图5-2或图6-2的充电阶段502操作持续第三时间间隔，并且根据图6-2的放电阶段504操作持续第四时间间隔。
在一些负载条件期间，开关模式电源138可任选地在充电阶段502期间使用谐振充电来对飞跨电容器402进行充电。可以使用节点328和飞跨电容器402之间的寄生电感来执行谐振充电。对于谐振充电，飞跨电容器402在输入电流310的正半周期期间被充电并且在输入电流310的负半周期期间被断开。为了在输入电流310的负半周期期间断开飞跨电容器402，开关326-4可以从闭合状态510转变到打开状态512。谐振充电通过在输入电流310相对较低时使开关326-4能够转变来减少开关模式电源138内的开关损耗。
为了控制用于谐振充电的开关326-4的操作，开关模式电源138可包括控制电路。控制电路可直接或间接地感测输入电流310并且触发开关326-4以基于输入电流310适当地改变状态。在一个具体实施中，控制电路包括直接测量输入电流310的电流传感器。在另一个具体实施中，控制电路包括定时器和电压传感器。在定时器到期时，开关326-4在闭合状态510与打开状态512之间转变。为了调整定时器的历时并考虑由温度和电压引起的变化，电压传感器测量开关326-4的端子中的一个端子处的电压。如果开关326-4在转变期间经历显著的电压尖峰，则电压传感器调整定时器的历时以减小电压尖峰。
图7是示出用于操作具有飞跨电容器和开关的网络的开关模式电源的示例过程700的流程图。过程700以一组框702-708的形式进行描述，这些框指定了可执行的操作。然而，操作不一定限于图7所示或本文所述的顺序，因为操作可以其他顺序或者以完全或部分重叠的方式来实现。此外，可实现更多、更少和/或不同的操作来执行过程700或另选过程。由过程700所示出的框表示的操作可由(例如，图1的)功率传送电路136或(例如，图138的)开关模式电源138执行。更具体地，过程700的操作可至少部分地由开关电路142以及飞跨电容器和开关的网络144来执行，如图3所示。
在框702处，从功率源接受输入电压。例如，开关模式电源138接受来自功率源132的输入电压(Vin)216，如图3所示。
在框704处，生成输出电压，该输出电压大于输入电压。例如，开关模式电源138根据升压模式148操作以生成大于输入电压的输出电压(Vout)314。
在框706处，开关模式电源的飞跨电容器和开关的网络中的多个飞跨电容器以并联配置被充电。例如，开关模式电源138以并联配置334对飞跨电容器和开关的网络144中的多个飞跨电容器402进行充电，如图5-2和图6-2所示。为了对飞跨电容器402进行充电，在充电阶段502期间，开关电路142使得输入电流310能够通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到地节点306，如图5-1和图6-1所示。飞跨电容器和开关的网络144内的开关404和406将飞跨电容器402中的至少两者并联连接在飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1和第二端子332-2之间。
在框708处，多个飞跨电容器以串联配置被放电。例如，开关模式电源138以串联配置336对飞跨电容器和开关的网络144中的多个飞跨电容器402进行放电，如图6-2所示。为了对飞跨电容器402进行放电，在放电阶段504期间，开关电路142使得电流能够通过飞跨电容器和开关的网络144从输入节点302流动到开关节点308，如图6-1所示。飞跨电容器和开关的网络144内的开关404和406将飞跨电容器402中的先前被充电的至少两者串联连接在飞跨电容器和开关的网络144的第一端子332-1和第二端子332-2之间。以这种方式，开关模式电源可实现3:1转换比。
一些方面在下文描述。
方面1：一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源包括：
电感器；
开关电路，所述开关电路耦合到所述电感器；和
飞跨电容器和开关的网络，所述飞跨电容器和开关的网络耦合到所述开关电路，所述飞跨电容器和开关的网络包括：
至少两个飞跨电容器；和
多个开关，所述多个开关耦合到所述至少两个飞跨电容器，所述多个开关被配置为选择性地：
将所述至少两个飞跨电容器并联连接在所述飞跨电容器和开关的网络的第一端子与所述飞跨电容器和开关的网络的第二端子之间；或者
将所述至少两个飞跨电容器串联连接在所述第一端子与所述第二端子之间。
方面2：根据方面1所述的装置，其中所述开关电路被配置为：
耦合到功率源和地；并且
选择性地：
基于所述多个开关并联连接所述至少两个飞跨电容器，将所述电感器连接到所述功率源，将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述功率源，并且将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述地；或者
基于所述多个开关串联连接所述至少两个飞跨电容器，将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器，并且将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述功率源。
方面3：根据方面1或2所述的装置，其中：
所述电感器被配置为耦合到负载；并且
所述开关模式电源被配置为通过所述电感器向所述负载提供连续输出电流。
方面4：根据任一前述方面所述的装置，其中：
所述开关模式电源被配置为根据升压模式操作，所述升压模式包括充电阶段和放电阶段；并且
所述多个开关被选择性地配置为：
根据所述充电阶段并联连接所述至少两个飞跨电容器；并且
根据所述放电阶段串联连接所述至少两个飞跨电容器。
方面5：根据方面4所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为：
根据所述充电阶段在所述电感器的耦合到所述开关电路的端子处提供与输入电压基本上处于相同电平的电压；并且
根据所述放电阶段在所述电感器的所述端子处提供处于大约为所述输入电压的三倍的另一电平的所述电压。
方面6：根据方面4或5所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为：
接受来自功率源的输入电压；并且
根据所述升压模式生成输出电压，所述输出电压大于所述输入电压。
方面7：根据方面6所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为选择性地：
根据所述升压模式操作；或者
根据降压模式操作以使所述输出电压小于所述输入电压。
方面8：根据方面7所述的装置，其中所述多个开关被配置为基于所述降压模式来将所述至少两个飞跨电容器中的每个电容器从所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子或所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子中的至少一者断开。
方面9：根据方面7所述的装置，其中所述多个开关被配置为基于所述降压模式来使得所述至少两个飞跨电容器中的至少一个飞跨电容器能够连接在所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子与所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子之间。
方面10：根据方面4至9中任一项所述的装置，其中：
所述升压模式包括与第一转换比相关联的第一升压模式；并且
所述开关模式电源被配置为根据与第二转换比相关联的第二升压模式操作。
方面11：根据方面10所述的装置，其中：
所述第二升压模式包括另一充电阶段和另一放电阶段；并且
所述开关模式电源被配置为：
根据所述另一充电阶段在所述电感器的端子处提供与输入电压基本上处于相同电平的电压；并且
根据所述另一放电阶段在所述电感器的所述端子处提供处于大约为所述输入电压的两倍的另一电平的所述电压。
方面12：根据方面10或11所述的装置，其中：
所述第一转换比包括3:1转换比；并且
所述第二转换比包括2:1转换比。
方面13：根据任一前述方面所述的装置，其中所述开关电路包括：
第一开关，所述第一开关耦合到所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子，所述第一开关被配置为耦合到功率源；
第二开关，所述第二开关耦合到所述第一开关、所述电感器以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子；
第三开关，所述第三开关耦合到所述第二开关、所述电感器以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子；
第四开关，所述第四开关耦合到所述第三开关以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子，所述第四开关被配置为耦合到地；和
第五开关，所述第五开关耦合到所述第一开关以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子，所述第五开关被配置为耦合到所述功率源。
方面14：根据方面13所述的装置，其中：
所述第二开关被配置为处于闭合状态以将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器；
所述第三开关被配置为处于打开状态；
所述第一开关和所述第四开关被配置为处于所述闭合状态，并且所述第五开关被配置为处于所述打开状态，以使得所述至少两个飞跨电容器能够被充电；并且
所述第一开关和所述第四开关被配置为处于所述打开状态，并且所述第五开关被配置为处于所述闭合状态，以使得所述至少两个飞跨电容器能够被放电。
方面15：根据方面13或14所述的装置，其中：
所述至少两个飞跨电容器包括第一飞跨电容器和第二飞跨电容器；
并且
所述多个开关包括：
第一开关，所述第一开关耦合到所述第一飞跨电容器的第一端子和所述第二飞跨电容器的第一端子；
第二开关，所述第二开关耦合在所述第一飞跨电容器的第二端子与所述第二飞跨电容器的第二端子之间；和
第三开关，所述第三开关耦合在所述第一飞跨电容器的所述第一端子与所述第二飞跨电容器的所述第二端子之间。
方面16：根据任一前述方面所述的装置，其中所述开关模式电源包括具有集成升压调节器的三电平降压转换器。
方面17：根据任一前述方面所述的装置，还包括：
至少一个天线；和
无线收发器，所述无线收发器耦合到所述至少一个天线，所述无线收发器被配置为接受来自所述开关模式电源的功率。
方面18：根据方面17所述的装置，还包括：
平均功率跟踪模块，其中：
所述无线收发器包括功率放大器，所述功率放大器被配置为接受来自所述开关模式电源的供电电压；并且
所述平均功率跟踪模块被配置为调整所述供电电压的电压电平。
方面19：一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源被配置为耦合到功率源，所述开关模式电源包括：
用于存储能量的电感构件；
用于存储能量的电容构件；
用于将所述电感器构件和所述电容构件连接到所述功率源并且在对所述电容构件进行充电和放电之间交替的第一开关构件；
以及
用于在以并联配置连接所述电容构件和以串联配置连接所述电容构件之间交替的第二开关构件。
方面20：根据方面19所述的装置，其中：
所述开关模式电源被配置为接受来自所述功率源的输入电压；并且
所述开关模式电源被配置为基于所述第二开关构件以所述串联配置连接所述电容构件，在所述电感构件的端子处提供大约为所述输入电压的三倍的电压。
方面21：根据方面19或20所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为在升压模式期间提供至少两个转换比。
方面22：根据方面21所述的装置，其中：
所述至少两个转换比包括第一转换比和第二转换比；并且
所述第二开关构件被配置为选择性地：
以所述并联配置连接所述电容构件，同时所述第一开关构件使得所述电容构件能够被充电和放电以提供所述第一转换比；或者
在以所述并联配置和所述串联配置连接所述电容构件之间交替以提供所述第二转换比。
方面23：一种用于操作开关模式电源的方法，所述方法包括：
接受来自功率源的输入电压；以及
生成输出电压，所述输出电压大于所述输入电压，所述生成包括：
以并联配置对所述开关模式电源的飞跨电容器和开关的网络中的多个飞跨电容器进行充电；以及
以串联配置对所述多个飞跨电容器进行放电。
方面24：根据方面23所述的方法，其中对所述多个飞跨电容器进行充电包括：
将所述开关模式电源的所述飞跨电容器和开关的网络的第一端子连接到所述开关模式电源的功率源和电感器；以及
将所述飞跨电容器和开关的网络的第二端子连接到地。
方面25：根据方面24所述的方法，其中对所述多个飞跨电容器进行放电包括：
将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述功率源；以及
将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器。
方面26：根据方面23至25中任一项所述的方法，还包括选择性地：
基于在以所述并联配置进行的所述多个飞跨电容器的所述充电和以所述串联配置进行的所述多个飞跨电容器的所述放电之间的交替来提供第一转换比；或者
基于以所述并联配置对所述多个飞跨电容器进行充电和放电或者对所述多个飞跨电容器中的一个电容器进行充电和放电来提供第二转换比。
方面27：一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源包括：
电感器；
开关电路，所述开关电路耦合到所述电感器并且被配置为将功率源耦合到所述电感器；和
飞跨电容器和开关的网络，所述飞跨电容器和开关的网络耦合到所述开关电路，
所述开关模式电源被配置为：
根据升压模式操作；
基于将所述功率源耦合到所述电感器的所述开关电路来生成通过所述电感器的连续输出电流；并且
通过使用所述飞跨电容器和开关的网络中的多个开关将所述飞跨电容器的网络中的多个飞跨电容器以至少两种配置连接到所述开关电路来提供至少两个转换比。
方面28：根据方面27所述的装置，其中所述至少两个转换比包括以下中的两项或更多项的组：
2:1转换比；
3:1转换比；或者
4:1转换比。
方面29：根据方面27或28所述的装置，其中所述开关模式电源被选择性地配置为根据所述升压模式或降压模式操作。
方面30：根据方面27至29中任一项所述的装置，其中：
所述飞跨电容器和开关的网络中的所述多个飞跨电容器包括至少两个飞跨电容器；并且
所述飞跨电容器和开关的网络中的所述多个开关包括至少三个开关，所述至少三个开关被配置为选择性地以所述至少两种配置中的并联配置或所述至少两种配置中的串联配置连接所述至少两个飞跨电容器。
除非上下文另有规定，否则本文中词语“或”的使用可被视为是“包容性或”或允许包含或应用由词语“或”链接的一个或多个项的术语的使用(例如，短语“A或B”可被解释为仅允许“A”、仅允许“B”或同时允许“A”和“B”)。此外，附图中表示的项和本文讨论的术语可指示一个或多个项或术语，并且因此在该书面描述中可以可互换地参考这些项和术语的单个或多个形式。最后，尽管已经以特定于结构特征或方法操作的语言描述了主题，但应当理解，在所附权利要求中限定的主题不必限于上述特定特征或操作，包括不必限于特征被布置的组织或操作被执行的顺序。
Claims (30)
1.一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源包括：
电感器；
开关电路，所述开关电路耦合到所述电感器；和
飞跨电容器和开关的网络，所述飞跨电容器和开关的网络耦合到所述开关电路，所述飞跨电容器和开关的网络包括：
至少两个飞跨电容器；和
多个开关，所述多个开关耦合到所述至少两个飞跨电容器，所述多个开关被配置为选择性地：
将所述至少两个飞跨电容器并联连接在所述飞跨电容器和开关的网络的第一端子与所述飞跨电容器和开关的网络的第二端子之间；或者
将所述至少两个飞跨电容器串联连接在所述第一端子与所述第二端子之间。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关电路被配置为：
耦合到功率源和地；并且
选择性地：
基于所述多个开关并联连接所述至少两个飞跨电容器，将所述电感器连接到所述功率源，将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述功率源，并且将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述地；或者
基于所述多个开关串联连接所述至少两个飞跨电容器，将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器，并且将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述功率源。
3.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述电感器被配置为耦合到负载；并且
所述开关模式电源被配置为通过所述电感器向所述负载提供连续输出电流。
4.根据权利要求1所述的装置，其中：
所述开关模式电源被配置为根据升压模式操作，所述升压模式包括充电阶段和放电阶段；并且
所述多个开关被选择性地配置为：
根据所述充电阶段并联连接所述至少两个飞跨电容器；并且
根据所述放电阶段串联连接所述至少两个飞跨电容器。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为：
根据所述充电阶段在所述电感器的耦合到所述开关电路的端子处提供与输入电压基本上处于相同电平的电压；并且
根据所述放电阶段在所述电感器的所述端子处提供处于大约为所述输入电压的三倍的另一电平的所述电压。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为：
接受来自功率源的输入电压；并且
根据所述升压模式生成输出电压，所述输出电压大于所述输入电压。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为选择性地：
根据所述升压模式操作；或者
根据降压模式操作以使所述输出电压小于所述输入电压。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个开关被配置为基于所述降压模式来将所述至少两个飞跨电容器中的每个电容器从所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子或所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子中的至少一者断开。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述多个开关被配置为基于所述降压模式来使得所述至少两个飞跨电容器中的至少一个飞跨电容器能够连接在所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子与所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子之间。
10.根据权利要求4所述的装置，其中：
所述升压模式包括与第一转换比相关联的第一升压模式；并且
所述开关模式电源被配置为根据与第二转换比相关联的第二升压模式操作。
11.根据权利要求10所述的装置，其中：
所述第二升压模式包括另一充电阶段和另一放电阶段；并且
所述开关模式电源被配置为：
根据所述另一充电阶段在所述电感器的端子处提供与输入电压基本上处于相同电平的电压；并且
根据所述另一放电阶段在所述电感器的所述端子处提供处于大约为所述输入电压的两倍的另一电平的所述电压。
12.根据权利要求10所述的装置，其中：
所述第一转换比包括3:1转换比；并且
所述第二转换比包括2:1转换比。
13.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关电路包括：
第一开关，所述第一开关耦合到所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子，所述第一开关被配置为耦合到功率源；
第二开关，所述第二开关耦合到所述第一开关、所述电感器以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子；
第三开关，所述第三开关耦合到所述第二开关、所述电感器以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子；
第四开关，所述第四开关耦合到所述第三开关以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子，所述第四开关被配置为耦合到地；和
第五开关，所述第五开关耦合到所述第一开关以及所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子，所述第五开关被配置为耦合到所述功率源。
14.根据权利要求13所述的装置，其中：
所述第二开关被配置为处于闭合状态以将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器；
所述第三开关被配置为处于打开状态；
所述第一开关和所述第四开关被配置为处于所述闭合状态，并且所述第五开关被配置为处于所述打开状态，以使得所述至少两个飞跨电容器能够被充电；并且
所述第一开关和所述第四开关被配置为处于所述打开状态，并且所述第五开关被配置为处于所述闭合状态，以使得所述至少两个飞跨电容器能够被放电。
15.根据权利要求13所述的装置，其中：
所述至少两个飞跨电容器包括第一飞跨电容器和第二飞跨电容器；并且
所述多个开关包括：
第一开关，所述第一开关耦合到所述第一飞跨电容器的第一端子和所述第二飞跨电容器的第一端子；
第二开关，所述第二开关耦合在所述第一飞跨电容器的第二端子与所述第二飞跨电容器的第二端子之间；和
第三开关，所述第三开关耦合在所述第一飞跨电容器的所述第一端子与所述第二飞跨电容器的所述第二端子之间。
16.根据权利要求1所述的装置，其中所述开关模式电源包括具有集成升压调节器的三电平降压转换器。
17.根据权利要求1所述的装置，还包括：
至少一个天线；和
无线收发器，所述无线收发器耦合到所述至少一个天线，所述无线收发器被配置为接受来自所述开关模式电源的功率。
18.根据权利要求17所述的装置，还包括：
平均功率跟踪模块，其中：
所述无线收发器包括功率放大器，所述功率放大器被配置为接受来自所述开关模式电源的供电电压；并且
所述平均功率跟踪模块被配置为调整所述供电电压的电压电平。
19.一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源被配置为耦合到功率源，所述开关模式电源包括：
用于存储能量的电感构件；
用于存储能量的电容构件；
用于将所述电感器构件和所述电容构件连接到所述功率源并且在对所述电容构件进行充电和放电之间交替的第一开关构件；以及
用于在以并联配置连接所述电容构件和以串联配置连接所述电容构件之间交替的第二开关构件。
20.根据权利要求19所述的装置，其中：
所述开关模式电源被配置为接受来自所述功率源的输入电压；并且
所述开关模式电源被配置为基于所述第二开关构件以所述串联配置连接所述电容构件，在所述电感构件的端子处提供大约为所述输入电压的三倍的电压。
21.根据权利要求19所述的装置，其中所述开关模式电源被配置为在升压模式期间提供至少两个转换比。
22.根据权利要求21所述的装置，其中：
所述至少两个转换比包括第一转换比和第二转换比；并且
所述第二开关构件被配置为选择性地：
以所述并联配置连接所述电容构件，同时所述第一开关构件使得所述电容构件能够被充电和放电以提供所述第一转换比；或者
在以所述并联配置和所述串联配置连接所述电容构件之间交替以提供所述第二转换比。
23.一种用于操作开关模式电源的方法，所述方法包括：
接受来自功率源的输入电压；以及
生成输出电压，所述输出电压大于所述输入电压，所述生成包括：
以并联配置对所述开关模式电源的飞跨电容器和开关的网络中的多个飞跨电容器进行充电；以及
以串联配置对所述多个飞跨电容器进行放电。
24.根据权利要求23所述的方法，其中对所述多个飞跨电容器进行充电包括：
将所述开关模式电源的所述飞跨电容器和开关的网络的第一端子连接到所述开关模式电源的功率源和电感器；以及
将所述飞跨电容器和开关的网络的第二端子连接到地。
25.根据权利要求24所述的方法，其中对所述多个飞跨电容器进行放电包括：
将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第二端子连接到所述功率源；以及
将所述飞跨电容器和开关的网络的所述第一端子连接到所述电感器。
26.根据权利要求23所述的方法，还包括选择性地：
基于在以所述并联配置进行的所述多个飞跨电容器的所述充电和以所述串联配置进行的所述多个飞跨电容器的所述放电之间的交替来提供第一转换比；或者
基于以所述并联配置对所述多个飞跨电容器进行充电和放电或者对所述多个飞跨电容器中的一个电容器进行充电和放电来提供第二转换比。
27.一种装置，包括：
开关模式电源，所述开关模式电源包括：
电感器；
开关电路，所述开关电路耦合到所述电感器并且被配置为将功率源耦合到所述电感器；和
飞跨电容器和开关的网络，所述飞跨电容器和开关的网络耦合到所述开关电路，
所述开关模式电源被配置为：
根据升压模式操作；
基于将所述功率源耦合到所述电感器的所述开关电路来生成通过所述电感器的连续输出电流；并且
通过使用所述飞跨电容器和开关的网络中的多个开关将所述飞跨电容器的网络中的多个飞跨电容器以至少两种配置连接到所述开关电路来提供至少两个转换比。
28.根据权利要求27所述的装置，其中所述至少两个转换比包括以下中的两项或更多项的组：
2:1转换比；
3:1转换比；或者
4:1转换比。
29.根据权利要求27所述的装置，其中所述开关模式电源被选择性地配置为根据所述升压模式或降压模式操作。
30.根据权利要求27所述的装置，其中：
所述飞跨电容器和开关的网络中的所述多个飞跨电容器包括至少两个飞跨电容器；并且
所述飞跨电容器和开关的网络中的所述多个开关包括至少三个开关，所述至少三个开关被配置为选择性地以所述至少两种配置中的并联配置或所述至少两种配置中的串联配置连接所述至少两个飞跨电容器。
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