TW201904180A - 功率轉換器電路中切換式電容器之慢速充電 - Google Patents

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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters

Abstract

一切換式電容器功率轉換器，包括數個開關電晶體，其位於一預設交換路徑中，與一輔助慢速充電旁路電路，其包括至少一輔助電晶體與一阻抗元件，並提供通過該輔助電晶體之一輔助電路路徑，以當該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，且該開關電晶體中至少一者經關閉時，對該轉換器電路中之複數個電容器進行充電。一相對應控制電路將該轉換器電路由一慢速充電模式切換為一作業模式，於該慢速充電模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，一開關電晶體係經關閉，於該作業模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，該控制電路於慢速充電模式期間週期性切換至少一輔助電晶體，以代替經關閉之開關電晶體。

Description

功率轉換器電路中切換式電容器之慢速充電
本發明所揭露之內容係關於切換式電容器裝置，更具體而言，係有關切換式功率轉換器電路中電容器裝置之啟動充電。
切換式電容器直流對直流（DC-DC）轉換器可為基於電感（inductor-based）直流對直流轉換器之有效用與有益替代物。切換式電容器直流對直流轉換器之優點包括極低之電磁感應（electro-magnetic induction，EMI）噪訊、較低之元件高度、更小裝置體積、更高作業頻率與更高功率密度。切換式電容器直流對直流轉換器之缺點為，當於通電或快速輸入電壓瞬變期間，飛馳電容器（flying capacitor）與負載電容器會經由至少一切換式充電電晶體拉引高湧浪電流（in-rush current）。該電流會展現出縮短切換式充電電晶體平均使用壽命或造成電晶體損壞之強度。
一種減少切換式電路中湧浪電流之技術包括，將至少一專用電流源插入該切換式電容器直流對直流轉換器中，以於啟動時，於該主開關電晶體（switching transistor）開啟前，對飛馳電容器與負載電容器提供一預充電流之直接饋送。此技術之一缺點可包括，因輸出電容器較大，或因電流源開關電晶體尺寸之實際限制，造成預充電時間極為耗時。此外，切換式直流對直流轉換器可能無法於電容器預充電期間供應充足負載電流。
另一種用以減少切換式電路中湧浪電流之技術包括，增加「熱插拔（hot-swap）」輸入轉換器，以將輸入電壓之階躍（step）增加（例如，於通電時所產生之階躍）轉換成一緩慢斜升（ramp-up）電壓。此技術需一附加輸入串聯功率電晶體，其具有高安全操作面積與較大尺寸。因此，一熱插拔輸入轉換器會明顯增加傳導損耗，佔據大量電路基板面，耗費高昂解決成本。
因此，目前極需一種於進行通電或快速輸入電壓瞬變期間，於未增加相當程度之功率損耗、解決尺寸大小、成本與複雜度情況下，有效限制跨開關晶體管之浪湧電流之機制。
一切換式電容器功率轉換器包括多個開關電晶體（switching transistor），其等位於一預設切換路徑（switching path）中，以及一輔助慢速充電旁路電路（auxiliary soft-charge bypass circuit），其包括至少一輔助電晶體（auxiliary transistor）與一阻抗元件，當該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，且該等開關電晶體中至少一者經關閉時，該切換式電容器功率轉換器經由該輔助電晶體提供一輔助電路路徑，以對該轉換器電路中複數個電容器進行充電。一相對應之控制電路將該轉換器電路由一慢速充電模式切換成一作業模式，於慢速充電模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，且一開關電晶體係經關閉，於作業模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，於慢速充電模式期間，該控制電路週期性切換至少一輔助電晶體，以代替經關閉之開關電晶體。
根據各實施例，一切換式電容器功率轉換器包括，複數個電容器與複數個開關電晶體，其等經排列以當根據一切換週期（switching cycle）進行切換（例如，開啟或關閉）時，自一電壓源對該複數個電容器進行充電，並使該複數個電容器進行放電，以對一負載提供穩定電源（regulated power）。該切換式功率轉換器包括一輔助慢速充電旁路電路。該輔助慢速充電旁路電路包括至少一輔助電晶體與一阻抗元件，並於該輔助慢速充電旁路電路經啟動，且該第一關開電晶體經關閉時，經由該阻抗元件提供一輔助電路路徑，其係與該複數個開關電晶體中一第一開關電晶體並聯，以對該複數個電容器進行充電。該切換式電容器功率轉換器亦可包括一控制電路，其係經設置以由（1）一慢速充電模式切換成（2）一作業模式，於慢速充電模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經開啟，該第一開關電晶體係經關閉，於作業模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，且該至少一輔助電晶體係根據切換週期受到切換（例如，透過該控制電路）以代替該複數個開關電晶體中之至少一者。
於某些實施例中，一系統包括一電源，其包含一切換式電容器功率轉換器。該切換式電容器功率轉換器可包括複數個電容器，其等位於一第一電路中；一第一複數個開關電晶體，其等位於該第一電路中，當該第一複數個開關電晶體經開啟時，係與該複數個電容器串聯連接；一第二複數個開關電晶體，其等係經排列於該第一電路中，當該第二複數個開關電晶體經開啟時，係與該複數個電容器並聯連接，其中，當該第一複數個開關電晶體之一第一開關電晶體或該第二複數開關電晶體之一第二開關電晶體經開啟時，可對該複數個電容器中至少一者提供一預設電路路徑；一輔助慢速充電旁路電路，其包含一阻抗元件，當該輔助慢速充電旁路電路經開啟時，可經由該阻抗元件對該複數個電容器中至少一者提供一選擇性路徑；以及一控制電路，其係經設置以於（1）一慢速充電模式與（2）一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，當該預設切換路徑係經關閉時，該選擇性路徑係經週期性開啟，於該作業模式中，當該選擇性路徑係經關閉時，該預設切換路徑係經週期性開啟，以由一電壓源對該複數個電容器進行充電，並使該複數個電容器進行放電，以對一負載提供穩定電源。
於某些實施例中，一切換式電容器功率轉換器包括，一手段，其係用以於一電壓源與一負載之間建立一預設切換路徑，以根據一切換週期對該負載提供穩定電源；一手段，其係經由一阻抗元件提供一輔助切換路徑，該輔助切換路徑係與該預設切換路徑之一部分並聯，以根據該切換週期對位於該預設切換路經中之至少一電容器進行充電；以及一手段，其係用以於一慢速充電模式與一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該輔助切換路徑係經開啟（enabled），該預設切換路徑係經關閉（disabled），於該作業模式中，響應於該轉換器之通電或來自該電壓源之一快速輸入電壓瞬變，該輔助切換路徑係經開啟，當該至少一電容器上之電荷達到一臨限電荷時，該預設切換路徑可經切換為開啟。
於此所述之其他層面包括，用於實施包括一輔助慢速充電旁路電路之一切換式電容器功率轉換器之相對應方法、系統、設備與電子裝置產品。其應當理解，根據以下詳細說明，其他配置對於本發明技術領域之人係為顯而易見，其中各種範例性配置與實施方式係透過描繪方式顯示與描述。
以下描述與相關圖式中揭露各種層面與特徵，以及範例性實施方式與應用。於不脫離所揭露概念之範圍下，可設計出所揭露範例之替代物。
於此所使用之用語「轉換器（converter）」包含但不限於「調節器」、「直流電調節器（DC regulator）」、「電壓調節器（voltage regulator）」、「直流電電壓調節器（DC voltage regulator）」、「直流對直流轉換器」、「直流電轉換器（DC converter）」與「轉換器（converter）」中之任一者或任一組合，並包括但不限於截至本申請案最早優先權日，該等用語中至少任一者之顯然意義（plain meaning）中之任何內容。
於此所述之各種範例性系統包括，一慢速充電切換式電容器功率轉換器（power converter）電路，其具有至少一主開關電晶體，其係位於一輸入端子與一輸出端子之間，以及一輔助慢速充電旁路電路（auxiliary soft-charge bypass circuit），其係與一主開關電晶體並聯。於各種實施方式中，一輸入電容器可由該輸入端子耦合至接地端，以及一輸出電容器可由輸出端子耦合至接地端。該輔助慢速充電旁路電路可透過一切換控制電路（switching control circuit）於一「開啟（on）」狀態與「關閉（off）」狀態之間進行切換。於此方面，該切換控制電路可對該主開關電晶體（switching transistor）提供至少一電晶體控制訊號，並對該輔助慢速充電旁路電路提供至少一預充電控制訊號。
該切換控制電路可經設置以於斷電時將該電晶體控制訊號設定成一關閉狀態（disabled state）。該切換控制電路可經進一步設置以檢測或接收該慢速充電切換式電容器轉換器通電指示或一快速輸入電壓瞬變，並作為響應，於維持該電晶體控制訊號處於關閉狀態時，將該預充電控制訊號切換成該「開啟」狀態。當通電電壓到達輸入端子處時，處於「開啟」狀態之輔助慢速充電旁路電路提供與至少一經關閉之主開關電晶體並聯之一開啟路徑，以使一預充電電流由該輸入端子流向與該輸出端子連接之輸出電容器。該切換控制電路可經設置以維持該輔助慢速充電旁路電路處於「開啟」狀態，並維持該主開關電晶體處於關閉狀態長達一段時間，其能啟動該輸出電容器之一給定預充電，接著以關閉該輔助慢速充電旁路電路，並開始主開關電晶體作業，以對該輸出電容器進行充電。
除其他特徵與優點外，上述轉換器及其所述作業可對前述高湧浪電流問題提供一技術解決方案。於通電時，該主開關電晶體未初步耦合至一完全放電輸出電容器，因此該主開關電容器未攜帶所得之湧浪電流，但該主開關電晶體係經關閉，直到該輔助慢速充電旁路電路已充分對該輸出電容器預充電。因此，可減少或避免因較大湧浪電流所引起於主開關晶體管與電容器上之應力。
於至少一實施方式中，將更詳細描述其等之範例，一主開關電晶體可為包括多切換式電容器之一切換式電容器直流對直流轉換器交換網路（switching network）中一第一開關電晶體。該交換網路可包括一第二開關電晶體，其係與該第一開關電晶體串聯連接。該輔助慢速充電旁路電路與該第一開關電晶體可並聯連接於一輸入端子與該第二開關電晶體之間。
於通電時，該切換控制電路可啟動一慢速充電模式，於其中該輔助慢速充電旁路電路係經開啟，而該第一開關電晶體係經關閉。於慢速充電模式中，該轉換器電路係經設置使一預充電電流，以由該輔助慢速充電旁路電路所控制之一強度，由該輸入端子，經由該輔助慢速充電旁路電路、經由該第二開關電晶體流入該交換網路，以穩定對該電容器預充電。該切換控制電路可啟動一作業模式，於其中該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，以及包括該第一開關電晶體之交換網路之一作業交換狀態係經開啟。
圖1描繪一慢速充電電路100之一範例性實施方式。該慢速充電電路100可包括一主開關電晶體102，其係連接於電壓輸入端子IN與一充電輸出端子OUT之間，並可包括一輔助慢速充電旁路電路104，其連接於該IN與OUT端子之間，並與該主開關電晶體102並聯。該輔助慢速充電旁路電路104可經實施作為，例如一限流電阻器（current limiting resistor）106，其係與一輔助電晶體108串聯。一輸入電容器110可耦合於該IN端子與局部接地端GND之間，且一輸出電容器112可耦合於該OUT端子與GND之間。
該主開關電晶體102與該輔助慢速充電旁路電路104可接收例如來自一切換控制電路114之一相對應電晶體控制訊號，其可經任意標示為「TC」，以及一旁路控制訊號，其經任意標示為「BC」。該切換控制電路114所述功能中之至少一者可經實施，例如透過分布式硬體裝置，如金屬導線（metal trace）與邏輯閘（logic gates）（未見於圖1中）。
當該主開關電晶體102經啟動時（例如，透過TC之應用），可於該IN端子與該OUT端子之間提供一第一電路路徑，以與連接至該OUT端子之輸出電容器112共同對一負載提供穩壓電源（regulated power）。當該輔助電晶體108經啟動，且該主開關電晶體102經關閉時，該輔助慢速充電旁路電路104可提供一第二電路路徑，其與位於該IN端子與該OUT端子之間之該第一電路路徑並聯，以對該輸出電容器112進行充電。
該切換控制電路114可將TC切換成一「電晶體關閉（transistor disable）」狀態，以響應於一給定觸發狀態（例如，斷電或通電事件，或響應於一快速輸入電壓瞬變）關閉該主開關電晶體102，並維持電晶體關閉狀態直到經過一給定時間，或一預充電事件檢測完成（例如，輸出電容器上之電荷達一給定電壓）。於維持該主電晶體關閉狀態同時，該切換控制電路114可將BC切換成一「預充電開啟（precharge enable）」狀態，例如，響應於一通電輸入瞬變之檢測或通知，啟動該輔助慢速充電旁路電路104，並維持該預充電開啟狀態直到例如，預充電之檢測或通知完成。
如上述所設置之切換控制電路114於通電時建立一第一轉換器狀態，於其中該主開關電晶體102係處於關閉狀態，而該輔助慢速充電旁路電路104係處與啟動狀態。當來自一電壓源Vin之一輸入電壓到達該IN端子處時，處於啟動狀態之該輔助慢速充電旁路電路104提供一電路路徑，其係與該經關閉之主開關電晶體102並聯，用以使一預充電電流（未見於圖1中）由該IN端子流至該輸出電容器112，其耦合於該OUT端子處。
該切換控制電路114可經設置以維持TC處於該電晶體關閉狀態，以及維持BC處於預充電開啟狀態，直到自該預充電開始進行經過一給定持續時間，或直到一給定電壓（例如，位於該OUT端子處與/或該電容器112處）或其他預充電事件之檢測或通知完成。該切換控制電路114可經設置以切換成一第二轉換器狀態，於其中該輔助慢速充電旁路電路104係經關閉，而該主開關電晶體102係經啟動。於此方面，BC係經切換為一預充電關閉狀態，而TC係經切換為一電晶體開啟狀態。作為響應，該輔助慢速充電旁路電路104係經關閉，該主開關電晶體102可啟動開關電晶體作業，以結合該輸出電容器112之充電，對該輸出負載供電。
圖2A與2B描繪與圖1慢速充電電路100上述斷電與通電相關之範例性組件狀態與電流流動。基於可見性，係省略元件標號。圖2A之虛線圖表示該開關電晶體102處於關閉狀態，而圖2A之實線圖表示該輔助慢速充電旁路電路104處於啟動狀態。假設位於IN端子處之Vin，一預充電電流Icharge係經由該輔助慢速充電旁路電路104流向該輸出電容器。圖2B之實線圖表示該開關電晶體102係處於啟動狀態，而圖2B之實線圖表示該輔助慢速充電旁路電路104係處於關閉狀態。
圖3為描繪該輔助慢速充電旁路電路104之脈寬調變（pulse width modulation，PWM）輔助旁路302實施方式示意圖。於至少一實施方式中，該切換控制電路114係經設置以提供該BC預充電開啟狀態作為一脈寬調變（PWM）訊號。該脈寬調變BC訊號可與提供至相對應主開關電晶體之脈寬調變TC訊號相同。
圖4為描繪一慢速充電切換式電容器轉換器400之一範例性實施方式示意圖。為簡化描述，於此所使用之任意縮寫「SCSC」係作為該字串「慢速充電切換式電容器（soft-charging switched capacitor）」之一替代形式。
該慢速充電切換式電容器轉換器400之至少一組件可包括一主開關橋接電路402、複數個電容器，以及一輔助旁路電路404。於該所描繪範例中，該開關橋接電路402係經設置以分別接收來自一慢速充電開關控制電路406之切換控制訊號G1-4 與至少一旁路控制訊號BC。根據各種實施方式，該慢速充電開關控制電路406係經設置以啟閉該控制訊號G1-4 （例如，根據一切換週期）。該開關橋接電路402可經構建為切換式電晶體之串聯連接，其包括一第一開關電晶體408-1、第二開關電晶體408-2、第三開關電晶體408-3與第四開關電晶體408-4。該等開關電晶體408-1、408-2、408-3與408-4（共同合稱為「開關電晶體408」）各自具有閘極（可見於圖中但未進行標號），其等可分別接收切換控制訊號G1 、G2 、G3 與G4 。
範例性轉換器400之電路可作為一降壓轉換器電路進行作業。一電壓源Vin於端子IN處提供一電壓源。於某些實施方式中，Lcable表示位於輸入電源Vin與位於端子IN1 處之輸入電容器Cin之間之寄生輸入電纜（parasitic input cable）或PCB導線電感。該第一開關電晶體408-1可連接於IN1 與一第一節點410之間。該第二開關電晶體408-2可連接於該第一節點410與一第二節點412之間。該第三開關電晶體408-3可連接於該第二節點412與一第三節點414之間，而該第四開關電晶體408-4可連接於該第三節點414與一局部接地端之間。一飛馳電容器CF可耦合於該第一節點410與該第三節點414之間，且一輸出緩衝電容器CM可耦合於該第二節點412與該局部接地端之間。於此方面，該等開關電晶體408係經排列，以當進行切換（例如，根據一切換週期開啟或關閉）時，由一電壓源Vin對該等電容器進行充電，並使該等電容器進行放電，以對例如連接於Vout處之一負載提供穩定電源。
該輔助旁路電路404係經排列與該開關電晶體408-1並聯，並包括一電晶體416與一阻抗元件418。於此種方式中，該輔助旁路電路404經由該阻抗元件418提供一輔助電路路徑，以當該輔助慢速充電旁路電路經開啟，該開關電晶體408-1經關閉時，對該等電晶體進行充電。該阻抗元件418可經實施，例如作為與該電晶體416串聯之一限流電阻器。於至少一實施方式中，該輔助旁路電路404可經實施作為一脈寬調變控制元件，例如圖3之脈寬調變輔助旁路302。
於各種實施方式中，該慢速充電開關控制電路406可經設置以根據一預設切換週期產生該等訊號G1 、G2 、G3 與G4 。根據各種實施方式，該切換週期可包括將該第一開關電晶體408-1與該第三開關電晶體408-3週期性切換成「開啟」狀態，同時將該第二開關電晶體408-2與該第四開關電晶體408-4週期性切換成互補之「關閉」狀態，反之亦然。於該所描繪之範例中，當該第一與第三開關電晶體經切換為開啟狀態，而該第二與第三開關電晶體經切換為關閉狀態時，此切換週期將CF與CM串聯於Vin與接地端之間，並且當該第二與第四開關電晶體經切換為開啟狀態，而該第一與第三開關電晶體經切換為關閉狀態時，可使CF與CM並聯。
該控制電路406亦可經設置以於一慢速充電模式（例如，於通電或一快速Vin瞬變期間）與一穩定狀態作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該輔助旁路電路404係經啟動，該開關電晶體408-1係經關閉，於該穩定狀態作業模式中，該輔助旁路電路404係經關閉，該開關電晶體408-1係經啟動。該慢速充電模式可包括，例如使該第一開關電晶體控制訊號G1 處於一電晶體關閉狀態，並根據該切換週期於個別電晶體開啟與切換狀態產生BC、G2 、G3 與G4 ，其中G1 係由所產生之BC取代。該穩定狀態作業模式可包括，使BC關閉，並以個別脈寬調變參數與時序產生G1 、G2 、G3 與G4 。於兩範例中，該開關橋接電路402（具有或不具BC）根據該切換式電容器轉換器之切換週期對該飛馳電容器CF與緩衝電容器CM之互連進行切換。
該慢速充電開關控制電路406亦可經設置以響應於該慢速充電切換式電容器轉換器400之斷電使G1 處於電晶體關閉狀態，並於該慢速充電開關控制電路406之通電期間，維持G1 處於電晶體關閉狀態。於透過該開關控制電路406切換成該穩定狀態作業模式之前，該慢速充電開關控制電路406係經由該慢速充電模式保持於電晶體關閉狀態。
因此，於一範例性作業中，於該慢速充電切換式電容器轉換器400通電時，該第一開關電晶體408-1係處於一關閉狀態，而該輔助旁路電路404係處於一開啟狀態。於通電時，該慢速充電開關控制電路406可根據該轉換器之切換週期維持G1 處於電晶體關閉狀態，同時能以G2、G3與G4進行BC之切換。因該輔助旁路電路404、第二開關電晶體408-2、第三開關電晶體408-3與第四開關電晶體408-4係經開啟，接收位於該IN端子處之電壓源Vin能使一裝置預充電電流（未顯示於圖4中）由該IN端子，經由該經開啟之輔助旁路電路404流向該第一節點410，並流向該飛馳電容器CF與該輸出電容器CM。於此方面，該等電容器CF與/或CM係與該電阻418串聯，並位於Vin與接地面之間，根據一充電週期切換G2 、G3 與G4 以對該等電容器進行慢速充電。
於切換至該模式後經過一給定時間之前，或當該電容器CM（或CF）上之輸出電壓到達一期望位準時，一預充電事件之檢測或通知完成之前，該慢速充電開關控制電路406可經設置以維持該慢速充電切換式電容器轉換器處於慢速充電通電模式。該開關控制電路406可切換成穩定狀態作業模式，於其中係使BC關閉，並以各脈寬調變參數與時序產生G1 、G2 、G3 與G4 訊號。於此方面，該開關橋接電路402切換該飛馳電容器CF與該緩衝電容器CM之互連，例如以於Vout端子處提供來自該電壓源之分壓電壓（divided voltage）。
圖5A與5B分別描繪該慢速充電切換式電容器轉換器400之一慢速充電通電模式作業與一穩定狀態作業模式作業。基於可視性，省略某些元件之標號。參閱圖5A，該第一開關電晶體408-1之虛線圖表示其關閉狀態，該輔助旁路電路404之實線圖表示其開啟狀態。假設位於該IN1端子處之Vin，上述裝置預充電電流，其於圖5A中係標示為「Icharge」係由該IN1端子，經由該經開啟之輔助旁路電路404流向該第一節點410。此Icharge電流係受該串聯電阻器210限制，以於脈寬調變作業下以BC、G2、G3與G4訊號進行切換，以對該電容器CF與CM進行慢速充電。圖5B描繪於CM上之輸出電壓到達期望位準後，位於該作業狀態中之電路。於該所描繪範例中，當CM接近Vin/2時，該輔助旁路訊號BC係經關閉，而該主切換訊號G1 係經開啟。當該主切換訊號G1 經開啟，該轉換器電流可流經該主開關。該轉換器可根據其預設切換週期進行作業。因該輔助旁路電路具有極高電阻，於CM電壓到達期望位準後，可容許BC與G1 訊號之間某些重疊。
圖6描繪第一範例性控制訊號，以及於一第一模擬中所獲得之結果，該第一模擬係將該控制訊號施加至圖4所示之範例性慢速充電切換式電容器轉換器400之一模型。所描繪之範例係根據有關圖5A與5B所述之次序對該CF電容器電壓（Vcf）與CM電容器電壓（Vout）進行慢速充電。該充電電流（Icharge）係受控制使其峰值小於9A。該輸入湧浪電流（I (Vin)）係經限制於一期望容差（tolerance）內。於該所描繪案例中，BC為於慢速充電期間一脈寬調變開啟脈衝。
圖7描繪第二範例性控制訊號，以及於一第二模擬中所獲得之結果，該第二模擬係將該控制訊號施加至圖4所示之範例性慢速充電切換式電容器轉換器400之一模型。該模擬包括關於圖5A與5B所述之次序。於該所描繪案例中，BC為於慢速充電期間一長時間持續性導通脈衝（on pulse）。
圖8A與8B為描繪一慢速充電切換式電容器轉換器800之範例性實施方式示意圖，其包括多開關電晶體旁路慢速充電電路。為聚焦於特別關於多開關電晶體旁路慢速充電電路層面之某些特徵與技術優點，該慢速充電切換式電容器轉換器800係顯示作為圖4慢速充電切換式電容器轉換器400之一調整版本。其應理解為，其非用以將該所描繪多開關電晶體旁路慢速充電電路之應用與實施方式範圍限制為圖4之慢速充電切換式電容器轉換器400。相反地，其應理解為，該多開關電晶體旁路慢速充電電路之特徵可適用於此所述切換式電容器轉換器之各種類型與架構。
參閱圖8A，該多開關電晶體旁路慢速充電電路包括一第一輔助旁路子電路804，其係耦合至該IN端子，以及一第二輔助旁路子電路806，其係耦合於該第一輔助旁路子電路804與該緩衝電容器CM之間。於該所描繪實施方式中，該第一輔助旁路元件804包括一第一旁路電晶體808，其係與一第一阻抗元件（例如，一第一限流電阻器810）串聯，該第二輔助旁路子電路806包括一第二旁路電晶體812，其係與一第二阻抗元件（例如，一第二限流電阻器814）串聯。雖然於該所示範例中該等阻抗元件係為電阻，但該等阻抗元件可為或包括其他元件，例如一電感器（inductor）。
除了對上述圖4之第一開關電晶體408-1之關閉進行通電，該多旁路慢速充電預充電器800之作業亦需對該第二開關電晶體408-2之關閉進行通電。結合各該第一開關電晶體控制訊號G1 與第二開關電晶體控制訊號G2 之關閉，一慢速充電開關控制電路816可對該第一旁路電晶體808提供一第一旁路控制BC1，對該第二旁路電晶體812提供一第二旁路控制BC2。
該慢速充電控制電路816可經設置以於通電或快速輸入電壓瞬變期間之一多旁路慢速充電模式與一穩定狀態作業模式之間進行切換。該多旁路慢速充電模式可包括對該第一開關電晶體控制訊號G1與該第二開關電晶體控制訊號G2進行關閉，同時於該第一旁路電晶體808與該第二旁路電晶體812處產生相對應之BC1與BC1切換訊號。於此方式中，該控制電路816可開啟或關閉該第一旁路電晶體808（於該慢速充電模式期間），以替代該第一開關電晶體408-1，並開啟或關閉該第二輔助電晶體（於該慢速充電模式期間），以替代該第二開關電晶體408-2，其係與該第一旁路電晶體808之切換互補。該作業模式可包括對該BC1與BC2進行關閉，同時以各脈寬調變參數與時序產生G1 、G2 、G3 與G4 。於此方面，該開關橋接電路402可根據該切換式電容器轉換器之一預設切換週期切換該飛馳電容器CF與緩衝電容器CM之互連。
該慢速充電開關控制電路816可響應於該慢速充電切換式電容器轉換器800之降壓切換為多旁路慢速充電模式，使G1 與G2 於該慢速充電切換式電容器轉換器800之通電期間為關閉。該慢速充電開關控制電路816可於通電期間維持該多旁路慢速充電模式，並於該輸出電容器CM電壓經充電至期望位準後，切換為該穩定狀態作業模式。
於某些實施例中，該慢速充電開關控制電路816可於通電、並對G1 與G2 進行關閉時，切換為該慢速充電模式，同時對該BC1、BC2、G3 與G4 切換訊號進行開啟。該Vin電壓會使一總裝置預充電電流（未顯示於圖8中）由該IN端子，經由該第一限流電阻器810與該經開啟之第一旁路電晶體808，流向該第一節點410，接著流向該飛馳電容器CF與該輸出電容器CM。當關閉該第一開關電晶體408-1與該第三開關電晶體408-3，並開啟該第二開關電晶體408-2與該第四開關電晶體408-4時，CM與CF係為並聯，電流可由一電容器流向另一者。當該電晶體812係為開啟時，例如，於通電時，若CF上之初始電壓係遠高於CM上之初始電壓，該第二限流電阻器814會限制CF與CM之間之電流。
該慢速充電控制電路816可維持該慢速充電切換式電容器轉換器800處於多旁路慢速充電模式，直到自切換至該模式係已經過一給定時間後，或於一預充電完成事件（例如，當電容器CM上之輸出電壓到達期望位準）之一預充電臨限檢測（例如，一給定充電電壓之臨限檢測）或通知之前。該緩速啟動開關控制電路816可切換為該穩定狀態作業模式，於其中係使BC1與BC2關閉，並以各脈寬調變參數與時序產生G1 、G2 、G3 與G4 ，使該開關橋接電路402根據切換週期切換該飛馳電容器CF與輸出電容器CM之互連。
於圖8B中，兩輔助旁路子電路共用一單阻抗元件（例如，限流電阻器Rs），而非使用於圖8A所描繪實施方式中之兩阻抗元件。於該所描繪範例中，該阻抗元件係連接於一第一節點與一第二節點之間，該第一節點係與該第一與第二旁路電晶體（Qa與Qb）連結，該第二節點係與該第一與第二開關電晶體連結。於此方面，兩旁路電路共用該阻抗元件，使其能於慢速充電模式以及作業模式中限制流向CF與CM或其等之間之電流。雖然於該所描繪範例中該阻抗元件為一電阻，但該阻抗元件可為或包括其他元件，例如一電感器。圖8C顯示用於圖8B實施方式之概念性控制訊號。圖8D顯示圖8A慢速充電切換式電容器轉換器之一實施方式，其具有與該飛馳電容器Cfly串聯之一共振電感器Ls。
圖9A為一慢速充電切換式電容器升壓轉換器之一第一範例性實施方式，其包括一範例性輔助旁路電路902。於該所描繪實施方式中，該輸出電壓於穩定狀態模式中係可為兩倍輸入電壓。該輔助旁路電路902係與該主電晶體408-4並聯。於該慢速充電模式中，於通電期間，BC係處於一切換開啟狀態，G4處於關閉狀態，一阻抗元件906會限制充電電流。雖然於該所描繪範例中該阻抗元件為一電阻，但該阻抗元件可為或包括其他元件，例如一電感器。
於該所描繪配置中，實施一切換週期之一控制電路908，可同時將該第一開關電晶體408-1與該第三開關電晶體408-3切換成「開啟」狀態，並同時將該第二開關電晶體408-2與該第四開關電晶體408-4切換成互補之「關閉」狀態，反之亦然。於該所描繪範例中，當該第一與第三開關電晶體經開啟，該第二與第四開關電晶體經關閉時，該切換週期係使CF與CM串聯於Vout與一接地面之間，當該第二與第四開關電晶體經開啟，該第一與第三開關電晶體經關閉時，該切換週期係使CF與CM並聯於Vin與一接地面之間。於此方面，提供至Vout之穩定電壓係為Vin電壓電位之兩倍。
該控制電路908可將該轉換器電路於一慢速充電模式與一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該輔助旁路電路902係經啟動，一主開關電晶體408-4係經關閉，於該作業模式中，該輔助旁路電路902係經關閉，該主開關電晶體408-4係經啟動。於慢速充電模式期間，該輔助旁路電路902可根據該切換週期週期性啟閉電晶體904，以替代該第四開關電晶體408-4。響應於該轉換器電路之通電或響應於該第一端子處之一快速輸入電壓瞬變，該控制電路908可維持該轉換器電路處於慢速充電模式，並當該輸出電容器到達臨限電荷時，將該轉換器電路切換為操作模式。
當該轉換器電路處於慢速充電模式時，該控制電路908可使該電容器CF與該阻抗元件906串聯於接地面與Vin之間，並根據一第一脈寬調變週期切換該等電晶體以對該電容器CF進行充電。
圖9B為一第二範例性慢速充電切換式電容器升壓轉換器之示意圖，其包括一多開關電晶體旁路慢速充電電路910。相似於圖9A中所描繪之範例，於慢速充電模式期間，一第一旁路電晶體904係經開啟或關閉，以替代該第四開關電晶體408-4。此外，該旁路慢速充電電路910包括一第二旁路電晶體910，其連接於該節點412與連結該第一旁路電晶體904與該阻抗元件906之一節點之間。根據該切換週期，該第二旁路電晶體910係經開啟或關閉，以替代該第三開關電晶體408-3。於此並不受限制，可增加一第二阻抗元件（未顯示出），如圖8A中所示。
圖10描繪範例性控制訊號，以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖9之範例性慢速充電切換式電容器轉換器之一模型。圖10展示於輸出電容器CF之預充電期間，利用多開關電晶體旁路慢速充電電路910引入該電路中之一低湧浪電流。
圖11A至11D為階梯型（ladder type）、狄克森型（Dickson type）、菲波納契型（Fibonacci type）與串並聯型（series-parallel type）慢速充電切換式電容器轉換器之示意圖。示意圖中之元件「SCC」代表與位於VIN端子處之一相對應電晶體並聯之一輔助旁路慢速充電電路。圖11E為代表經使用於高n階（n-order）慢速充電切換式電容器轉換器電路中一輔助旁路慢速充電電路之示意圖。於慢速充電模式期間，當該輔助旁路慢速充電電路之一輔助電晶體（未顯示出）根據該轉換器之一切換週期係經切換，以替代Q1時，可對該所描繪之電容器進行預充電。圖11F描繪一範例性n階慢速充電切換式電容器轉換器電路，其包括一多開關電晶體旁路慢速充電電路。於該慢速充電模式期間，當根據該轉換器之一切換週期切換該輔助旁路慢速充電電路之Qa與Qb，以分別替代Q1與Q2時，可對該所描繪之電容器進行預充電。雖然該所描繪之多開關電晶體旁路慢速充電電路包括兩旁路電晶體與一限流電阻器，但該電路可包括兩個電阻以及/或至少一電感器。
圖12A描繪一範例性切換式電容器狄克森型慢速充電切換式電容器轉換器電路，其利用前述多開關電晶體旁路慢速充電電路。圖12B描繪一範例性共振型狄克森慢速充電切換式電容器轉換器電路，其利用前述多開關電晶體旁路慢速充電電路。於該等範例中，使用八個主開關電晶體Q1至Q8，根據一切換週期透過開關控制電路切換該等電晶體Q1至Q8。於該慢速充電模式期間，切換該等輔助電晶體Qa與Qb，以分別替代Q1與Q2。
圖13A至13E為具有經修改L/C輸出之階梯型、狄克森型、菲波納契型、串並聯型與分壓器型（voltage divider）切換式電容器轉換器之範例性實施方式示意圖。於各該所描繪實施方式中，一輔助性慢速充電旁路電路係經排列與一開關電晶體並聯，其係連接至Vin。如前所述，各輔助慢速充電旁路電路包括至少一輔助電晶體與至少一阻抗元件（例如，一電阻與/或電感器），並當該輔助慢速充電旁路電路經啟動，連接至Vin之開關電晶體經關閉時，可經由該阻抗元件提供一輔助電路路徑，以對該相對應電路中所描繪電容器進行充電。於各所描繪配置中，一輸出電容器係連接至一接地端，Vout係位於一節點處，其連接於該輸出電容器與連接至該交換網路中另一節點之一電感器之間。
圖14A為代表一輔助旁路慢速充電電路之示意圖，其使用於具有一電感器輸出之一高n階慢速充電切換式電容器混合轉換器電路。於一慢速充電模式期間，當該輔助旁路慢速充電電路之一輔助電晶體（未顯示出）根據該轉換器之切換週期代替Q1經切換時，該所描繪之電容器係經預充電。圖14B為一高n階慢速充電切換式電容器混合轉換器電路之一範例性實施方式，其包括一多開關電晶體旁路慢速充電電路。於該緩速衝電模式期間，當根據該轉換器之切換週期切換該輔助旁路慢速充電電路之Qa與Qb，以分別替代Q1與Q2時，該所描繪之電容器係經預充電。兩旁路子電路係顯示為共用一單一阻抗元件。然而，其他實施方式可包括各子電路，其具有至少一阻抗元件，如圖8A中所示。
圖15為慢速充電降壓轉換器1500之第一範例性實施方式示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路。於該所描繪範例中，一第一電晶體Q1 係於一第一端子IN1與一第二端子N2 之間建立一第一電路路徑，以對一負載（例如，朝N2 下方）提供穩定電源。一輸出電容器（未顯示出）係連接於N2 與/或該負載處。一輔助慢速充電旁路電路1502包括一限流電感器L1 與一第二電晶體Qa。於該所描繪之範例中，二極體D1 與電容器C1 係與該電感器L1 並聯。當該輔助慢速充電旁路電路1502經啟動，該第一電晶體經關閉時，該電路1502可提供一第二電路路徑，其係與該第一電路路徑並聯於該第一端子與該第二端子之間，以對該輸出電容器進行充電。如前所述，一控制電路將該轉換器電路於一慢速充電模式與一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該輔助旁路電路1502係經啟動（例如，透過對切換訊號BC進行開啟），該第一電晶體Q1 係經關閉，於該作業模式中，該輔助慢速充電旁路電路1502係經關閉，該第一電晶體Q1 係經啟動（例如，根據一預設切換週期進行切換）。響應於該轉換器電路之通電或第一端子IN1處之第一輸入電壓瞬變，該控制電路維持該轉換器電路處於該慢速充電模式，並當該輸出電容器到達一臨限電荷時，將該轉換器電路切換為作業模式。
圖16為一慢速充電降壓轉換器1600之第二範例性實施方式示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路。於該所描繪之範例中，C1 係經移除，二極體D1 係設置於節點N3 與接地面之間。
圖17為一慢速充電切換式電容器降壓轉換器電路1700之範例性實施方式示意圖，其包括一輔助慢速充電旁路電路1702。該慢速充電切換式電容器轉換器1700係為圖4慢速充電切換式電容器轉換器400之調整。該輔助旁路電路1702可包括一旁路電晶體1704，其係與一限流電阻器1706串聯，並連接於該IN1端子與該第二節點412之間。因此，該輔助多旁路裝置1702形成一直接路徑（direct path），用於使預充電電流於對慢速充電模式通電中，由該IN1端子流向該輸出電容器CM。如所述之該輔助旁路裝置1702亦可對該飛馳電容器CF提供預充電電流，並同時對該緩衝電容器CM提供上述預充電電流。透過將該第四開關電晶體408-4維持於一切換開啟狀態，並同時將該第一開關電晶體408-1與第三開關電晶體408-3維持於一切換關閉狀態，以於緩速起始預充電期間同時對CF與CM進行預充電。
為提供該開關電晶體408前述狀態，該慢速充電開關控制電路1708可於通電期間切換於一慢速充電模式之間，其可產生處於電晶體關閉狀態之該第一開關電晶體控制訊號G1 與第三開關電晶體控制訊號G3 ，同時產生處於電晶體切換狀態（例如，利用脈寬調變切換時序）之該第二開關電晶體控制訊號G2 與第四開關電晶體控制訊號G4 ，並進一步同時產生處於開啟狀態之旁路裝置控制訊號BC。該穩定狀態作業模式可包括使BC關閉，並以各脈寬調變參數與時序產生G1 、G2 、G3 與G4 ，使該開關橋接電路402可根據一預設切換週期切換該飛馳電容器CF與輸出電容器CM之互連。
因此，於接收IN1端子處之電壓Vin時，該第一與第三開關電晶體408-1與408-3係經關閉（例如，經關閉），而該輔助多旁路裝置1702以及該第二與第四開關電晶體408-2與408-4係經開啟（例如，根據一切換週期進行切換）。因此，該Vin電壓可使一總裝置預充電電流（未於圖17中顯示），由該IN端子，流經該限流電阻1706與該經開啟之旁路電晶體1708，以對該飛馳電容器CF與該輸出電容器CM進行充電。該經開啟之第四開關電晶體408-4將該飛馳電容器CF之底部端子連接至該局部接地面。
該慢速充電開關控制電路1708可維持處於上述預充電模式（例如，根據一切換週期切換該經開啟之電晶體），直到自切換至該模式經過一給定時間之前，或直到檢測時，例如檢測一給定充電電壓之前，或直到該輸出電容器CM電壓到達期望位準後，預充電事件完成之通知時。接著，該慢速充電開關控制電路1708可切換為穩定狀態作業模式，於其中，其使訊號BC關閉，並以各脈寬調變參數與時序產生訊號G1 、G2 、G3 與G4 ，使該開關橋接電路402根據一預設切換週期切換該飛馳電容器CF與輸出電容器CM之互連。
圖18描繪與圖17慢速充電切換式電容器降壓轉換器1700之降壓與慢速充電相關之範例性元件狀態與電流流動。參閱圖18，於慢速充電模式期間，該第一與第三開關電晶體408-1與408-3係顯示於上述G1 與G3 之關閉電晶體狀態中。該第一開關電晶體408-1與該第三開關電晶體408-3之虛線圖係表示各開關係經關閉。該旁路電晶體1708之虛線圖係表示其處於開啟狀態。假設位於該IN1端子處之Vin，上述裝置總預充電電流，其於圖18中係以「Icharge」表示，由該IN1端子流經該限流電阻器1706，流經該經開啟之旁路電晶體1708，於此處係分離為兩獨立電流，以分別流向該輸出電容器CM與該飛馳電容器CF。
圖19描繪於圖18中所示慢速充電通電模擬中之範例性控制訊號以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖17所示之範例性慢速充電切換式電容器降壓轉換器1700之一模型。
圖20為描繪一慢速充電切換式電容器降壓轉換器2000之示意圖，其包括連接於接地端子處一經修改之範例性旁路慢速充電電路。於該所描繪範例中，該旁路慢速充電電路係經實施作為一分流湧浪電流限制器2002，其係經排列以提供一可切換阻抗耦合，其係將該輸出電容器CM之較低端子耦合至接地面。該分流湧浪電流限制器2002包括一可切換分流電晶體2004，其係經排列與一限流電阻器2006並聯。一開關控制電路2008可經設置以對該可切換分流電晶體2004提供一旁路控制訊號BC。於該慢速充電切換式電容器降壓轉換器2000之正常作業期間，該配置可提供BC作為一電晶體開啟訊號。該可切換分流電晶體2004可具有一低汲極至源極導通電阻（Rds），使其於穩定狀態作業模式中不會消耗大量電源。該開關控制電路2008可經設置以於通電之檢測或通知時，將BC切換成使該可切換分流電晶體2004關閉之一狀態。該緩衝電容器CM較低端子通往接地面之路徑則變為該限流電阻器2006。於通電期間，該限流電阻器2006之電阻值會限制流經該第一開關電晶體408-1之湧浪電流強度。圖20之慢速充電切換式電容器降壓轉換器2000之一優點在於，於某些實施方式中，當該旁路慢速充電電流係經啟動時（例如，當該分流電晶體2004經關閉時），該等G1至G4開關電晶體控制訊號可維持不間斷，並根據預設切換週期進行切換。
圖21描繪與該慢速充電切換式電容器降壓轉換器2000相關之範例性元件狀態。圖21描繪一慢速充電通電狀態，於其中，該開關控制電路2008使該分流電晶體2004關閉。該可切換分流電晶體2004之虛線圖係表示其關閉狀態。該緩衝電容器CM較低端子之通往接地面之路徑則變為該限流電阻器2006。於通電後該正常穩定狀態作業模式可經啟動，於其中，該開關控制電路2008可將BC切換為一開啟模式。於穩定狀態作業模式期間，該可切換分流電晶體係經啟動以繞過該限流電阻器2006。
圖22描繪範例性控制訊號以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖21所示一緩速啟動切換式電容器轉換器之模型。
圖23為描繪一慢速充電切換式電容器降壓轉換器2300之範例性實施式示意圖，其包括連接於電源端子處之一範例性經修改之旁路慢速充電電路。一慢速啟動切換式電容器直流對直流轉換器2300可包括一可切換慢速充電電流限制器2302，其係耦合於Vin電源與該開關電路404之第一開關電晶體408-1之間（例如，如上參閱圖4所述）。於該所描繪範例中，該慢速充電電流限制器2302係與該第一開關電晶體408-1串聯。該可切換慢速充電電流限制器2302可包括與一可切換旁路電晶體2304並聯之一限流電阻器2306。根據一預設切換週期，一開關控制電路2308可對該開關電路404之開關電晶體提供開關電晶體控制訊號G（包括G1 、G2 、G3 與G4 ）。
該開關控制電路2308可對該可切換旁路電晶體2304之閘極提供一旁路訊號BC。於一層面，該開關控制電路2308可於通電時，於慢速充電模式期間使該可切換旁路電晶體2304關閉，並於啟動後，使該可切換旁路電晶體2304開啟以繞過該限流電阻器2306。因該可切換旁路電晶體2304係於通電或快速Vin瞬變期間關閉，該限流電阻器2306會限制由Vin流經該第一開關電晶體408-1之電流流動。因此，該限流電阻器2306可防止因起始連接至一完全放電之飛馳電容器CF與輸出電容器CM而流經該第一開關晶體管408-1之過度浪湧電流。該可切換旁路電晶體2304可與一汲極至源極電阻共同實施，使當該轉換器處於穩定狀態時，可使該電晶體2304上之傳導功率損耗下降。
圖24描繪範例性控制訊號以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖23慢速充電切換式電容器轉換器之模型。於該轉換器之慢速充電模式期間，旁路控制訊號顯示為經保持於低量（例如關閉）。
根據於此所述之各種實施方式，圖25描繪一第一範例性選擇電路2500a，其包括一比較器2502a與一多工器2504a，用以於一第一轉換器模式與一第二轉換器模式之間進行選擇，於該第一轉換器模式中，一主開關電晶體係經關閉，一輔助慢速充電旁路電路係經開啟，於該第二轉換器模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，該主開關電晶體係經開啟。
用於例示性目的，圖25之選擇電路2500係經描繪於圖4之慢速充電切換式電容器轉換器400中所實施。於此並未受限制，該選擇電路2500可經實施於此述之任何轉換器電路中。於該所描繪之範例中，該比較器2502a係對該輸出電壓Vout與一期望參考數值REF進行比較。根據各種實施方式，當該輸出電容器之慢速充電完成時，將該參考數值REF係經設定為代表何時應將該轉換器由該第一轉換器狀態切換至該第二轉換器狀態之數值。
該開關控制電路406產生至少一切換訊號。於該所描繪之範例中，一單輸出訊號係由所產生之所有訊號所提供。G1 和G3 係與G2 和G3 為互補。因此，透過將一反向器（inverter）應用至該輸出訊號可產生該等訊號G2 與G4 。該多工器2504a接收至少一來自該慢速充電控制電路406之切換訊號，並根據一選擇訊號將該等訊號引導至相對應之預設開關電晶體（例如，開關電晶體408-1）或相對應之旁路電晶體416。於該所描繪之範例中，該多工器2504a接收G1 （重新標記為PWM1 ），當該輔助旁路慢速充電電路經啟動時，將其重新路由至該旁路電晶體416。
於該所描繪之範例中，該參考數值REF係經設定為Vin/2。該參考數值係由位於一第一電阻R1與一第二電阻R2之間之分壓Vin所設定，並經提供至該比較器2502a之參考輸入REF。可提供一補償電路（offset circuit）2506a以透過一ΔV對該分壓電壓進行補償，以確保將該輸出電容器充電至期望電荷量。於該所描繪範例中，該比較器2502a係將該切換式電容器轉換器（分壓器）Vout與Vin/2進行比較，並對該多工器2504a提供一選擇訊號SEL。若該Vout係高於Vin/2-∆V（少量補償），其表示該預充電結束，且該多工器2504a將一輸入PWM1 訊號引導至G1 ，以啟動該主開關電晶體Q1 。於此之前，可使G1 關閉並將PWM1 訊號引導至BC（旁路控制）以啟動Q5 。
根據各種實施方式，該選擇電路2500a亦可檢測一觸發事件，以將該轉換器由該第一轉換器模式切換成該第二轉換器模式，於該第一轉換器模式中，該主開關電晶體係經關閉，該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，於該第二轉換器模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，該主開關電晶體係經啟動。例如，位於Vin處之一快速輸入電壓瞬變將會造成參考電壓REF進行改變，其會產生Vout ＜ Vin/2-∆V條件，並使該比較器2502a迫使SEL為低量。該多工器2504a可透過將該輸入PWM1 訊號引導至BC以響應位於Vin處之快速變化，以啟動Q5 並使G1 關閉。於通電時，Vout ＜ Vin/2-∆V條件亦將會使BC開啟並使G1 關閉。
根據於此所述之各種實施方式，圖25B描繪一第二範例性選擇電路2500b，其包括一比較器2502b與一多工器2504b。用於例示性目的，圖25之選擇電路2500b係經描繪於圖8B之慢速充電切換式電容器轉換器800中所實施。於未受限制下，該選擇電路2500b可經實施於此述之任何轉換器電路中。除兩切換訊號（例如，G1 與G2 ）係經重新路由之外，圖25B之選擇電路2500b係以與圖25A之選擇電路2500a實質上相同方式進行作業。
本發明技術領域之人將可理解可利用各種不同技術與技藝中任一者表示該等資訊與訊號。例如，可透過電壓、電流、電磁波、磁場或磁粒子、光場或光粒子或其等之任何組合表示如上整體描述中所述之資料、指令（instruction）、命令（command）、資訊、訊號、位元、符號與晶片。
根據於此所述之各種實施方式，圖26為一範例性方法之流程圖，其用於降低跨一切換式電容器轉換器電路中開關電晶體之湧浪電流。用於例示性目的，係參閱圖1至圖25以及於此所述之元件與/或方法對該範例性方法2600之各種方塊進行描述。該方法2600之方塊中至少一者可經實施，例如透過於此所述各種切換式電容器轉換器電路中之任一者。於某些實施方式中，該等方塊中之至少一者可透過至少一不同處理器或裝置獨立與其他方塊所實施。進一步用於例示性目的，該範例性方法2600之方塊係描述為連續或線性發生。然而，該範例性方法2600之數個方塊可並行發生。此外，該範例性方法2600之方塊未必以所示之順序執行，並且/或非必執行該範例性方法2600之至少一方塊。
於該所描繪之範例性流程示意圖中，於一第一開關電晶體處接收一經調變之訊號（步驟2602），作為響應，週期性將一第一端子耦合至一輸出端子，以對一電容器（步驟2604）進行充電。響應於一觸發事件（步驟2606），該第一開關電晶體係經關閉。如前所述，該觸發事件可包括該轉換器電路之通電，或位於該電一端子處快速輸入電壓瞬變之檢測。
當該第一開關電晶體係經關閉，並當一輸入電壓係經施加至該第一端子時，與該第一開關電晶體並聯連接之一輔助慢速充電旁路電路係經開啟，並透過該經開啟之輔助慢速充電旁路電路對該電容器提供一預充電電流（步驟2608）。於該所描繪範例中，係滿足一預充電條件（步驟2610）。如前所述，該預充電條件可包括滿足一臨限電荷之輸出電容器（或該電路中其他電容器）。該預充電條件可經檢測，例如，透過一比較器2502，其係連接至該電路之Vout。當滿足一預充電條件時，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，該第一開關電晶體係經開啟（步驟2612）。
根據各種實施方式，該第一開關電晶體可位於複數個開關電晶體之一網路中，該複數個開關電晶體係可切換互連於複數個電容器。於該些實施方式中，該電容器可為該複數個電容器中之一第一電容器。於該所描繪之範例中，當該第一開關電晶體係經關閉，並當對該第一端子施加一輸入電壓時，該複數個開關電晶體中至少一第二開關電晶體係經控制，以透過該經開啟之輔助慢速充電旁路電路建立一預充電電流路徑，繞過該第一開關電晶體，通過該第二開關電晶體，並進入該複數個電容器之一第二電容器（2614）。
根據於此所述各種實施方式，圖27為一範例性電子系統2700示意圖，其實施一慢速充電切換式電容器轉換器電路。該電子系統2700，結合有關圖1至圖26所揭露之內容，可為利用來自一電源之電力之任何電子裝置。例如，該電子系統2700可代表一計算裝置（例如，個人電腦或行動裝置，如智慧型手機、平板電腦、筆記型電腦、個人數位助理，穿戴式裝置，如手錶或錶帶，或其等之組合），或一消費性應用、電視或其他顯示裝置、無線電或電話、家庭音響系統、用於通訊與/或資料處理系統之裝置或功率轉換器、用於汽車系統之裝置或功率轉換器等。
於某些實施方式中，該電子系統2700可包括一功率傳輸裝置2702（例如一電源）與一負載。該負載可包括該電子系統2700之各種元件，該電子系統2700包括由一中央處理單元（CPU）2704、多種記憶體系統2706、至少一輸入與/或輸出（I/O）裝置2708、一電源介面2710，與至少一電池2712所構成之群組中至少一者。該中央處理單元2704可為多核心處理器（multi-core processor）、通用微處理器（general-purpose microprocessor）、微控制器（microcontroller）、數位訊號處理器（digital signal processor，DSP）、特殊應用積體電路（application specific integrated circuit，ASIC）、現場可程式閘陣列（field programmable gate array，FPGA）、可程式邏輯裝置（programmable logic device，PLD）、控制器、狀態機（state machine）、閘控邏輯（gated logic）、離散硬體組件（discrete hardware component）或其等之組合。
一記憶體系統2706可包括，例如用以暫時性儲存用以管理該電子系統2700之資料與資訊、隨機存取記憶體（RAM），非揮發性記憶體，如磁碟、快閃記憶體、周邊SSD等。該輸入/輸出裝置2708可包括一輸入裝置，如鍵盤、觸控螢幕、觸控平板、聲控系統或用於資料輸入之其他裝置。該輸入/輸出裝置2708可包括一輸出裝置，如顯示裝置、音訊裝置（例如，揚聲器）、或用於資料輸出之資料介面（例如，主機資料匯流排）。於某些實施方式中，該電子系統2700之至少一元件可經整合至一單晶片中。於某些實施方式中，該等元件可經實施於至少二離散組件上。
該功率傳輸裝置2702可包括前述慢速充電切換式電容器轉換器電路中任一者（包括一輔助旁路電路），其包括一相對應慢速充電開關控制電路。因此，該功率傳輸裝置2702可經配置（例如，作為一升壓或降壓轉換器），以將一第一電壓轉換成一第二電壓，其異於該第一電壓。該功率傳輸裝置2702可經由該電源介面2710接收來自一外部電源2714 接收一輸入功率（例如，位於電壓Vin處）。於某些實施方式中，該輸入功率可為一交流電源，其於由該功率傳輸裝置2702使用前，係已轉換成一直流電（例如，透過該電源介面2710）。此外或可替代地，該輸入功率可為來自該電池2712之直流電。
根據該電子裝置2700各種組件之負載要求，該功率傳輸裝置2702可產生一電壓。於此方面，該功率傳輸裝置2702可實施多種不同類型之轉換器電路，以適應該電子裝置2700各種組件之不同負載要求。此外或可替代地，該功率傳輸裝置2702可經設置以根據來自該外部電源2714之功率對該電池2712（例如，作為電池充電系統之一部分）提供電荷。
其應當理解於此所述之說明性方塊、模組、元件、組件、方法與演算法可經實施作為電子硬體、電腦軟體或兩者之組合。為說明硬體與軟體之互換性，如上已依照其功能性闡述各種說明性方塊、模組、元件、組件、方法與演算法。此種功能係作為硬體或軟體所實施取決於特定應用與對整體系統所施加之設計限制。 本發明技術領域之人可對於各特定應用以各種方式實施所述之功能。於不脫離本發明所揭露之範圍下，各種組件與方塊可以不同方式配置（例如，以不同順序排列，或以不同方式分割）。
其應當理解，於所揭露之方法中步驟之特定順序或階層係呈現作為某些範例性方法之說明。根據設計偏好與/或其他考量，應可理解為，該方法中之步驟其特定順序或階層可經重新排列。 例如，於某些實施方式中，可同時執行某些步驟。 因此，所附方法請求項以相同順序呈現各種步驟之元件，並非用以限制於所呈現之特定順序或階層。
提供前述說明係用以使任何本發明技術領域之通常知識者能實施於此所述之各層面。先前描述提供本發明所揭露內容之各種範例，且本發明所揭露內容並未限於該些範例。對於本發明技術領域之人，該些層面之各種修改係為顯而易見，且於此所定義之一般原理可應用於其他層面上。因此，申請專利範圍非限於此所顯示之層面，但係符合與申請專利範圍語言一致之全部範圍，其中以單數形式表示之元件，除非具體表明，並非指「一個與僅有一個」，而係為「至少一個」。除非另外具體表明，否則該用語「某些」係指至少一個。以陽性（例如，他）表示之代名詞，包括陰性與中性（例如，她與它），反之亦然。標題與副標題僅用於簡便表示，並非限制本發明主體。
該謂語「經設置以」、「可操作以」與「經程式化以」並非隱含一主體任何特定有形或無形之修改，而係指可互換使用。 例如，經設置以監控與控制一作業或一組件之電路或處理器，亦可指經程式化以監控該作業，或可操作以監控與控制該作業之電路或處理器。 相似地，經設置以執行代碼之電路或處理器可經解釋為，經程式化以執行代碼或可操作以執行代碼之電路或處理器。
該等用語「通訊（in communication with）」與「耦合」係指經由至少一於此所提及或未提及之組件（例如，一記憶體讀卡機）直接通訊或間接通訊。
一用語例如一「層面」並未隱含該方面對於本發明所揭露之內容係為必要，或該層面適用於本發明所揭露內容之所有配置。涉及一層面之內容可適用於所有配置或至少一配置。一層面可提供至少一範例。此一層面之用語可指至少一層面，反之亦然。例如一「實施方式」之用語並未隱含著該實施方式對於本發明所揭露之內容係為必要，或該實施方式適用於本發明所揭露內容所有配置。涉及一實施方式之內容可適用於所有層面或至少一層面。一實施方式可提供至少一範例。例如一「實施方式」之用語可指至少一實施方式，反之亦然。例如一「配置」之用語並未隱含該配置對於本發明所揭露之內容係為必要，或該配置適用於本發明所揭露內容之所有配置。涉及一配置之內容可適用於所有配置或至少一配置。一配置可提供至少一範例。例如一「配置」之用語可指至少一配置，反之亦然。
於此所使用之用語「範例性」係指「作為一範例、例示或說明」。於此描述為「範例性」之任何層面未必解釋為較佳或優於其他層面。 此外，有關該等層面之範例組合之特徵、優點或作業模式之描述未要求根據該組合之所實施皆包括所述之特徵、優點或作業模式。
如此所使用，該單數形式「一（a）」、「一個（an）」與「該（the）」，除非本文中有明確指出，係意指包括複數形式。除非特別說明，於此所使用例如「第一」、「第二」、 「第三」等數字用語並未隱含該結構、組件、能力、模式、步驟、作業或與其等共同使用之組合之特定順序。
於此所使用之該等用語「包含（comprise）」、「包含（comprising）」、「包括（includes）」與「包括（including）」具體指出具有至少一所述之結構、組件、能力、模式、步驟、作業或其等之組合，但未排除具有或增加至少一其他結構、組件、能力、模式、步驟、作業或其等之組合。
100‧‧‧慢速充電電路
102‧‧‧開關電晶體
104‧‧‧輔助慢速充電旁路電路
106‧‧‧限流電阻器
108‧‧‧輔助電晶體
110‧‧‧輸入電容器
112‧‧‧輸出電容器
114‧‧‧切換控制電路
210‧‧‧串聯電阻器
302‧‧‧脈寬調變輔助旁路
400‧‧‧慢速充電切換式電容器轉換器
402‧‧‧開關橋接電路
404‧‧‧輔助旁路電路
406‧‧‧慢速充電開關控制電路
408-1‧‧‧第一開關電晶體
408-2‧‧‧第二開關電晶體
408-3‧‧‧第三開關電晶體
408-4‧‧‧第四開關電晶體
410‧‧‧第一節點
412‧‧‧第二節點
414‧‧‧第三節點
416‧‧‧電晶體/旁路電晶體
418‧‧‧阻抗元件
800‧‧‧慢速充電切換式電容器轉換器
804‧‧‧第一輔助旁路子電路/第一輔助旁路元件
806‧‧‧第二輔助旁路子電路
808‧‧‧第一旁路電晶體
810‧‧‧第一限流電阻器
812‧‧‧第二旁路電晶體
814‧‧‧第二限流電阻器
816‧‧‧慢速充電開關控制電路/慢速充電控制電路
902‧‧‧輔助旁路電路
904‧‧‧第一旁路電晶體
906‧‧‧阻抗元件
908‧‧‧控制電路
910‧‧‧多開關電晶體旁路慢速充電電路/旁路慢速充電電路/第二旁路電晶體
1500‧‧‧慢速充電降壓轉換器
1502‧‧‧輔助慢速充電旁路電路
1600‧‧‧慢速充電降壓轉換器
1700‧‧‧慢速充電切換式電容器降壓轉換器電路/慢速充電切換式電容器轉換器
1702‧‧‧輔助慢速充電旁路電路/輔助旁路電路/輔助旁路裝置/輔助多旁路裝置
1704‧‧‧旁路電晶體
1706‧‧‧限流電阻器
1708‧‧‧慢速充電開關控制電路/旁路電晶體
2000‧‧‧慢速充電切換式電容器降壓轉換器
2002‧‧‧分流湧浪電流限制器
2004‧‧‧可切換分流電晶體
2006‧‧‧限流電阻器
2008‧‧‧開關控制電路
2302‧‧‧慢速充電電流限制器
2304‧‧‧可切換旁路電晶體
2306‧‧‧限流電阻器
2308‧‧‧開關控制電路
2500a‧‧‧選擇電路
2500b‧‧‧選擇電路
2502a‧‧‧比較器
2502b‧‧‧比較器
2504a‧‧‧多工器
2504b‧‧‧多工器
2506a‧‧‧補償電路
2600‧‧‧方法
2602‧‧‧步驟
2604‧‧‧步驟
2606‧‧‧步驟
2608‧‧‧步驟
2610‧‧‧步驟
2612‧‧‧步驟
2614‧‧‧步驟
2700‧‧‧電子系統
2702‧‧‧功率傳輸裝置
2704‧‧‧中央處理單元
2706‧‧‧記憶體系統
2708‧‧‧輸入/輸出裝置
2710‧‧‧電源介面
2712‧‧‧電池
2714‧‧‧外部電源
所示之附圖係用以輔助範例性層面之描述，並僅用以提供實施例之描述而非限制。 圖1為一範例性慢速充電電路示意圖。 圖2A與2B描繪圖1電路兩種操作模式之個別電路路徑。圖2A描繪於初始通電期間，該電路之作業。圖2B描繪於啟動期間後，該電路之作業。 圖3為一範例性慢速充電電路之示意圖，其實施一輔助脈寬調變切換器。 圖4為一範例性慢速充電電路之示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路。 圖5A與5B描繪與圖4電路相關之範例性作業模式之相對應電路路徑。 圖6描繪第一範例性控制訊號，以及於一第一模擬中所獲得之結果，該第一模擬係將該控制訊號施加至圖4所示範例性慢速充電切換式電容器轉換器之一模型。 圖7描繪第二範例性控制訊號，以及於一第二模擬中所獲得之結果，該第二模擬係將該控制訊號施加至圖4所示範例性慢速充電切換式電容器轉換器之一模型。 圖8A、8B與8D為描繪一慢速充電切換式電容器轉換器範例性實施方式之示意圖，該慢速充電切換式電容器包括一多開關電晶體旁路慢速充電電路。圖8C描繪用於圖8B中所示範例性實施方式之範例性控制訊號。 圖9A與9B描繪一慢速充電切換式電容器升壓轉換器之範例性實施方式示意圖，該慢速充電切換式電容器升壓轉換器包括一輔助旁路慢速充電電路。 圖10描繪範例性控制訊號，以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖9所示慢速充電切換式電容器轉換器之一模型。 圖11A至11D為範例性階梯型（ladder type）、狄克森型（Dickson type）、菲波納契型（Fibonacci type）與串並聯型（series-parallel type）慢速充電切換式電容器轉換器。圖11E為使用於一範例性高n階（n-order）轉換器電路中一範例性輔助旁路慢速充電電路之示意圖。圖11F為使用於一範例性較高n階轉換器電路中一多開關電晶體旁路慢速充電電路之示意圖。 圖12A與圖12B描繪使用多開關電晶體旁路慢速充電電路之範例性轉換器電路。圖12A描繪使用一多開關電晶體旁路慢速充電電路之一範例性切換式電容器狄克森型轉換器電路。圖12B描繪使用一多開關電晶體旁路慢速充電電路之一範例性共振型（resonant-type）狄克森轉換器電路。 圖13A至13E描繪具有經修改L/C輸出之階梯型、狄克森型、菲波納契型、串並聯型與分壓器型（voltage divider）切換式電容器轉換器之範例性實施方式示意圖。 圖14A與14B為一輔助旁路慢速充電電路之示意圖，其係經使用於具一電感輸出之一高n階慢速充電切換式電容器混合轉換器電路中。 圖15為一慢速充電降壓轉換器（Buck converter）之一第一範例性實施方式示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路（SCC）。 圖16為一慢速充電降壓轉換器之一第二範例性實施方式示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路。 圖17為一緩速啟動切換式電容器降壓轉換器（step-down converter）之一範例性實施方式示意圖，其包括一輔助旁路慢速充電電路。 圖18描繪與圖17電路相關之範例性作業模式之相對應電路路徑。 圖19描繪範例性控制訊號，以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖17所示範例性緩速啟動切換式電容器降壓轉換器之一模型。 圖20為一慢速充電切換式電容器轉換器之一實施方式示意圖，其包括連接於接地端（ground terminal）處之一範例性輔助旁路慢速充電電路。 圖21描繪與圖20之SCSC降壓轉換器電路相關之一範例性元件狀態。 圖22描繪範例性控制訊號，以及於一模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖20之緩速啟動切換式電容器轉換器之一模型，其包括位於一緩速啟動通電作業模式期間。 圖23為一慢速充電切換式電容器轉換器之一範例性實施方式示意圖，其包括連接於電源端子處之一範例性輔助旁路慢速充電電路。 圖24描繪範例性控制訊號，以及於模擬中所獲得之結果，該模擬係將該控制訊號施加至圖23之緩速啟動切換式電容器轉換器之一模型。 圖25A與25B分別描繪第一與第二範例性選擇電路，其用以於第一轉換器狀態與一第二轉換器狀態進行選擇，於第一轉換器狀態中，一主開關電晶體係經關閉，而一輔助慢速充電旁路電路係經啟動， 於第二轉換器狀態中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，而該主開關電晶體係經啟動。 圖26為一範例性方法流程圖，其係用於降低跨一切換式電容器轉換器電路中開關電晶體之湧浪電流。 圖27為一範例性電子系統示意圖，其實施一慢速充電切換式電容器轉換器電路。

Claims (20)

  1. 一種切換式電容器功率轉換器，包含： 複數個電容器； 複數個開關電晶體，其等係經排列，當根據一切換週期進行切換時，由一電源對該複數個電容器進行充電，並使該複數個電容器進行放電，以對一負載提供穩定電源； 一輔助慢速充電旁路電路，其包含至少一輔助電晶體與一阻抗元件，並當該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，該第一開關電晶體係經關閉時，經由該阻抗元件提供一輔助電路路徑，以對該複數個電容器進行充電；以及 一控制電路，其係經設置以由（2）一慢速充電模式切換成（1）一作業模式，於該慢速充電模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，該第一開關電晶體係經關閉，並根據該切換週期切換至少一輔助電晶體，以替代該複數個開關電晶體中至少一者；於該作業模式中，該輔助慢速充電旁路電路係經關閉，並根據該切換週期切換該複數個開關電晶體。
  2. 如請求項1所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該控制電路係經設置以響應於該轉換器之通電或來自該電壓源之快速輸入電壓瞬變，切換成該慢速充電模式；並當該複數個電容器中一獨立電容器達到一臨限電荷時，以切換成該作業模式。
  3. 如請求項2所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該阻抗原件為一電阻器或電感器，以及其中，當該控制電路處於該慢速充電模式時，該複數個電容器係於兩者之間進行切換，一者為彼此並聯連接，另一者為與位於該電壓源與接地面之間之該電阻器或電感器串聯連接。
  4. 如請求項3所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該複數個開關電晶體係串聯連接於該電壓源與該接地面之間，以及其中，該複數個電容器包含一輸出電容器，其係連接至位於一節點處之該負載，該節點係連結該複數個開關電晶體中之兩者，以及其中，根據該電壓源之分壓對該負載提供穩定電源。
  5. 如請求項3所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該複數個開關電晶體係串聯連接於該負載與該接地面之間，以及其中，該複數個電容器包含一輸出電容器，其係連接至該負載，以及其中，根據該電壓源之多個電壓對該負載提供穩定電源。
  6. 如請求項3所述之切換式電容器功率轉換器，進一步包含： 一飛馳電感器， 其中，當該複數個開關電晶體經關閉時，該飛馳電感器係與該複數個電容器中之兩者串聯連接。
  7. 如請求項2所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該至少一輔助電晶體包含第一與第二輔助電晶體，其等係為串聯連接，於該慢速充電期間，該控制電路切換該第二輔助電晶體，其係與該第一輔助電晶體之切換互補，以替代該複數個開關電晶體中之一第二開關電晶體。
  8. 如請求項7所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該阻抗元件係連接於一第一節點與一第二節點之間，該第一節點係連結該第一與第二輔助電晶體，該第二節點係連結該第一與第二開關電晶體。
  9. 如請求項7所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該輔助慢速充電旁路電路進一步包含： 一第二阻抗元件，其係與該第二輔助電晶體串聯，當該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，該第二開關電晶體係經關閉時，以提供一第二電路路徑，其係通過該第二阻抗元件並與該第二開關電晶體並聯，以對該複數個電容器之間之電流進行緩衝。
  10. 一種系統，包含： 一電源，其包含一切換式電容器功率轉換器，其中，該切換式電容器功率轉換器包含： 複數個電容器，其等位於一第一電路中； 位於該第一電路中之第一複數個開關電晶體，當其等經啟動時，可與該複數個電容器串聯連接； 位於該第一電路中之第二複數個開關電晶體，當其等經啟動時，可與該複數個電容器並聯連接，其中，當該第一複數個開關電晶體之一第一開關電晶體或該第二複數個開關電晶體之一第二開關電晶體經啟動時，可對該複數個電容器中至少一者提供一預設電路路徑； 一輔助慢速充電旁路電路，其包含一阻抗元件，當該輔助慢速充電旁路電路經啟動時，可對該複數個電容器中至少一者提供一替代路徑，其係通過該阻抗元件；以及 一控制電路，其係經設置以於（1）一慢速充電模式與（2）一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該替代路徑係經週期性啟動，而該預設切換路徑係經關閉，於該作業模式中，該預設切換路徑係經週期性啟動，而該替代路徑係經關閉，以由一電壓源對該複數個電容器進行充電，並使該複數個電容器進行放電，以對一負載提供穩定電源。
  11. 如請求項10所述之系統，其中，該控制電路係經設置以響應於該系統之通電或位於該電壓源處之一快速輸入電壓瞬變，切換為該慢速充電模式，以及當該複數個電容器中一獨立電容器上之電荷達到一臨限電荷時，切換為該作業模式。
  12. 如請求項11所述之系統，其中，該阻抗元件包含一電阻器或電感器，以及其中，當處於該慢速充電模式時，該複數個電容器係於兩者之間進行切換，一者為彼此並聯連接，另一者為與位於該電壓源與一接地面之間之該電阻器或電感器串聯連接。
  13. 如請求項12所述之系統，其中，該複數個開關電晶體係串聯連接於該電壓源與該接地面之間，以及其中，該複數個電容器包含一輸出電容器，其係連接至位於一節點處之該負載，該節點係連結該複數個開關電晶體中之兩者，以及其中，經提供至該負載之該穩定電源包含該電壓源之電壓電位之一分壓。
  14. 如請求項12所述之系統，其中，該複數個開關電晶體係串聯連接於該負載與該接地面之間，以及其中，該複數個電容器包含一輸出電容器，其係連接至該負載，以及其中，經提供至該負載之該穩定電源包含數倍該電壓源之電壓電位。
  15. 如請求項12所述之系統，進一步包含： 一飛馳電容器，其中，當該複數個開關電晶體係經週期性切換時，該飛馳電容器係與該複數個電容器中之兩者串聯連接。
  16. 如請求項12所述之系統，其中，該輔助慢速充電旁路電路包含串聯連接之第一與第二輔助電晶體，於該慢速充電模式期間，該控制電路切換彼此互補之該第一與第二輔助電晶體，以替代該第一與第二開關電晶體。
  17. 如請求項16所述之系統，其中，該電晶體或電感器係連接於一第一節點與一第二節點之間，該第一節點係連結該第一與第二輔助電晶體，該第二節點係連結該第一與第二開關電晶體。
  18. 如請求項16所述之系統，其中，該輔助慢速充電旁路電路進一步包含： 一第二電阻器或電感器，其係與該第二輔助電晶體串聯，當該輔助慢速充電旁路電路係經啟動，該第二開關電晶體係經關閉時，提供一第二電路路徑，其係通過該第二電阻器或電感器並與該第二開關電晶體並聯，以對該複數個電容器之間之電流進行緩衝。
  19. 一種切換式電容器功率轉換器，包含： 一手段，其係用以於一電壓源與一負載之間建立一預設切換路徑，以根據一切換週期對該負載提供穩定電源； 一手段，其係用於提供一輔助切換路徑，其係通過一阻抗原件並與該預設切換路徑之一部分並聯，以根據該切換週期對位於該預設切換路經中之至少一電容器進行充電；以及 一手段，其係用以於一慢速充電模式與一作業模式之間進行切換，於該慢速充電模式中，該輔助切換路徑係經開啟，該預設切換路徑係經關閉，於該作業模式中，該輔助切換路徑係經關閉，該預設切換路徑係開啟，響應於該轉換器之通電或來自該電壓源之一快速輸入電壓瞬變，該輔助切換路徑係經開啟，以及當該至少一電容器上之電荷達到一臨限電荷時，該預設切換路徑可經切換為開啟。
  20. 如請求項19所述之切換式電容器功率轉換器，其中，該預設切換路徑包含複數個開關電晶體，以及其中，該用於提供該輔助切換路徑之手段包含： 於該慢速充電模式期間進行作業，用於切換複數個輔助電晶體以替代該複數個開關電晶體之手段。
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