电压转换电路与电子设备的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电压转换电路与电子设备。


背景技术：

2.数据中心通常采用12v总线系统。12v母线电压可通过两种方式获得，第一种为由交流电源生成12v的直流电源，第二种为从48v母线电压转换为12v母线电压。然后将12v转换为低电压，例如0.8v、1.0v、1.2v、1.5v、1.8v等，为不同的系统负载供电。
3.目前，通常采用全桥llc型dcdc转换器来实现从48v母线转换为12v母线。然而，该种全桥llc型dcdc转换器的电压转换效率较低。


技术实现要素：

4.本技术旨在提供一种电压转换电路与电子设备，能够提高电压转换效率。
5.为实现上述目的，第一方面，本技术提供一种电压转换电路，包括：第一转换支路、第二转换支路与控制器；所述第一转换支路分别与输入电源及所述第二转换支路连接，所述控制器分别与所述第一转换支路及所述第二转换支路中的各开关管连接；所述控制器用于控制所述第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为所述输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于所述至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为所述第二转换支路提供电流；所述控制器还用于控制所述第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于所述至少两个电流源提供的电流生成输出电压。
6.在一种可选的方式中，所述第二转换支路为开关电容转换电路，且所述第二转换支路包括至少一个电流输入端、一个电压输出端、一个输出电容、至少三个开关管和至少一个储能电容；其中，在所述第二转换支路的开关周期中的一部分时间内，控制所述第二转换支路中的一部分开关管的导通，以使所述电流源通过所述电流输入端为所述储能电容充电；在所述第二转换支路的开关周期中的另一部分时间内，控制所述第二转换支路中的另一部分开关管导通，以使所述储能电容通过所述电压输出端向输出电容放电。
7.在一种可选的方式中，所述第一转换支路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第一电感与第二电感；所述第一开关管的第三端分别与所述第一电容的第一端及所述输入电源连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第二开关管的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三开关管的第三端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第一电感的第二端为所述至少两个电流源中的第一电流源的输出端，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第一端及所述第四开关管的第三端连接，所述第二电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述
第二电感的第二端为所述至少两个电流源中的第二电流源的输出端，所述第一电容的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第一开关管的第一端、所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第四开关管的第一端连接。
8.在一种可选的方式中，所述第二转换支路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第三电容与第四电容；所述第五开关管的第三端分别与所述第三电容的第一端、所述第一电感的第二端及所述第二电感的第二端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述第四电容的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述第三电容的第二端及所述第七开关管的第三端连接，所述第四电容的第二端及所述第七开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第五开关管的第一端、所述第六开关管的第一端及所述第七开关管的第一端连接；其中，所述第三电容的第一端为电流输入端，所述第四电容的第一端为电压输出端，所述第四电容为输出电容，所述第三电容为储能电容。
9.在一种可选的方式中，所述第二转换支路包括第八开关管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第五电容、第六电容与第七电容；所述第八开关管的第三端分别与所述第五电容的第一端及所述第一电感的第二端连接，所述第八开关管的第二端分别与所述第九开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第九开关管的第二端分别与所述第五电容的第二端及所述第十开关管的第三端连接，所述第六电容的第二端及所述第十开关管的第二端均接地；所述第十一开关管的第三端分别与所述第七电容的第一端及所述第二电感的第二端连接，所述第十一开关管的第二端分别与所述第十二开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第十二开关管的第二端分别与所述第七电容的第二端及所述第十三开关管的第三端连接，所述第十三开关管的第二端接地；所述控制器分别与所述第八开关管的第一端、所述第九开关管的第一端及所述第十开关管的第一端、所述第十一开关管的第一端、所述第十二开关管的第一端及所述第十三开关管的第一端连接；其中，所述第五电容的第一端及所述第七电容的第一端均为电流输入端，所述第六电容的第一端为电压输出端，所述第六电容为输出电容，所述第五电容及所述第七电容为储能电容。
10.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所
述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。
11.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第五个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第六个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。
12.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述第十一开关管与所述第十三开关管的组合与所述第十二开关管以互补的方式交替导通与关断；其中，所述第八开关管与所述第十一开关管均以所述第二转换支路的开关频率，并以与所述第二转换支路相同的占空比错相180度导通与关断。
13.在一种可选的方式中，所述电压转换电路还包括依次级联的m个纵向扩展支路，每个所述纵向扩展支路包括第一扩展开关管、第二扩展开关管、第一扩展电容与第二扩展电容，其中，m为≥1的整数；其中，所述m个纵向扩展支路中的第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第七电容的第一端连接；所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述m个纵向扩展支路中的第m个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端与所述第一电感的第二端连接，所述第m个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端与所述第二电感的第二端连接；所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接，所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接；所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接；
当1＜k≤m时，所述m个纵向扩展支路中的第k个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述m个纵向扩展支路中的第（k-1）个纵向扩展支路中第一扩展开关管的第三端连接，所述第k个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第（k-1）个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述控制器与所述m个纵向扩展支路中的扩展开关管的第一端连接。
14.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管以50%的占空比交替导通与关断，以使所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管工作在两个工作状态；其中，在所述两个工作状态中的第一个工作状态，所述控制器用于：控制所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在所述两个工作状态中的第二个工作状态，所述控制器用于：控制所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。
15.在一种可选的方式中，所述第一转换支路还包括第十四开关管、第十五开关管与第八电容；所述第十四开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述第十四开关管的第二端分别与所述第十五开关管的第三端及所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第十五开关管的第二端与所述第二电感的第一端连接；所述控制器分别与所述第十四开关管的第一端及所述第十五开关管的第一端连接。
16.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第一开关管、所述第十五开关管的组合与所述第二开关管和所述第十四开关管的组合以相同的占空比错相180度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断；控制所述第四开关管以与所述第十五开关管互补的方式导通与关断。
17.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第一开关管、所述第十五开关管、所述第二开关管和所述第十四开关管以相同的占空比错相90度交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述第十四开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述第十四开关管均关断时导通；控制所述第四开关管在所述第一开关管或所述第十五开关管导通时关断，及在所述第一开关管和所述第十五开关管均关断时导通。
18.在一种可选的方式中，所述第一转换支路还包括第十六开关管、第十七开关管与第九电容；所述第十六开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述第十六开关管的
第二端分别与所述第十七开关管的第三端及所述第九电容的第一端连接，所述第十七开关管的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述控制器分别与所述第十六开关管的第一端及所述第十七开关管的第一端连接；所述电压转换电路还包括依次级联的a个横向扩展支路，每个所述横向扩展支路包括第三扩展开关管、第四扩展开关管、第五扩展开关管、第六扩展开关管、第七扩展开关管、第八扩展开关管、第三扩展电容、第四扩展电容与第一扩展电感，其中，a为≥1的整数；其中，所述横向扩展支路中的第三扩展开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第三扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的第三端及所述横向扩展支路中的第三扩展电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端及所述横向扩展支路中的第五扩展开关管的第三端连接，所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第二端分别与所述横向扩展支路中的第四扩展电容的第一端及所述横向扩展支路中的第六扩展开关管的第三端连接，所述横向扩展支路中的第六扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第七扩展开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第七扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第八扩展开关管的第三端及所述横向扩展支路中的第四扩展电容的第二端连接，所述横向扩展支路中的第五扩展开关管的第二端及所述横向扩展支路中的第八扩展开关管的第二端均接地；当a=1时，所述横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第九电容的第二端与所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接；当1≤b＜a时，所述a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接，所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第九电容的第二端与所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接。
19.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：当a=1时，控制所述第一开关管和所述第十七开关管的组合、所述第十六开关管和所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的组合以及所述横向扩展支路中的第三扩展开关管与所述第一开关管的组合以相同的占空比错相120度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断，控制所述第四开关管以与所述第十七开关管互补的方式导通与关断，控制所述横向扩展支路中的第五扩展开关管以与所述横向扩展支路中的第四扩展开关管互补的方式导通与关断；当1≤b＜a时，控制所述第一开关管和所述第十七开关管的组合、所述第十六开关管和所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路的第四扩展开关管的组合、所述a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路的第三扩展开关管与所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路的第四扩展开关管的组合以及所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管与所述第二开关管的组合，以相同的占空比错相360/（2+a）度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断，控制所述第四开关管以与所述第十七开关管互补的方式导通与关断，控制所述a个横向扩展支路中各个
横向扩展支路中的第五扩展开关管以与同一个横向扩展支路中的第四扩展开关管互补的方式导通与关断。
20.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：当a=1时，控制所述第一开关管、所述第十七开关管、所述第十六开关管、所述横向扩展支路中的第四扩展开关管、所述横向扩展支路中的第三扩展开关管和所述第一开关管以相同的占空比错相60度交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述横向扩展支路中的第三扩展开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述横向扩展支路中的第三扩展开关管关断时导通；控制所述第四开关管在所述第十七开关管或所述第一开关管导通时关断，及在所述第十七开关管和所述第一开关管关断时导通；控制所述横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述第十六开关管或所述横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述第十六开关管和所述横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通；当1≤b＜a时，控制所述第一开关管、所述第十七开关管、所述第十六开关管、所述a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路的第三扩展开关管、所述a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路的第四扩展开关管、所述第二开关管以相同的占空比错相180/（2+a）度交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管关断时导通；控制所述第四开关管在所述第十七开关管或所述第一开关管导通时关断，及在所述第十七开关管和所述第一开关管关断时导通；控制所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述第十六开关管或所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述第十六开关管和所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通；控制所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管或所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管和所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通。
21.在一种可选的方式中，所述控制器还用于：控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述第十一开关管与所述第十三开关管的组合与所述第十二开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述a个横向扩展支路中的每个横向扩展支路中的第六扩展开关管与第八扩展开关管的组合与统一横向扩展支路中的第七扩展开关管以互补的方式交替导通与关断；
其中，所述第八开关管、所述第十一开关管及所述a个横向扩展支路中每个横向扩展支路中的第六扩展开关均以第二转换支路的开关频率和相同的占空比错相360/（2+a）度导通与关断。
22.第二方面，本技术提供一种电子设备，包括如上所述的电压转换电路。
23.本技术的有益效果是：本技术提供的电压转换电路包括第一转换支路、第二转换支路与控制器。第一转换支路分别与输入电源及第二转换支路连接，控制器分别与第一转换支路及第二转换支路中的各开关管连接。控制器用于控制第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为第二转换支路提供电流。控制器还用于控制第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于至少两个电流源提供的电流生成输出电压。相对于相关技术中的全桥llc型dcdc转换器，本技术先获得输入电源的电压一半的脉冲信号，进而在输出相同的功率时，能够增大各开关管的占空比，以减小电流，从而提高了电压转换效率。
附图说明
24.一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
25.图1为相关技术中的全桥llc型dcdc转换器的结构示意图；图2为本技术实施例一提供的电压转换电路的结构示意图；图3为本技术实施例一提供的电压转换电路的电路结构示意图；图4为本技术实施例二提供的电压转换电路的电路结构示意图；图5为图4所示的电压转换电路中各信号的示意图一；图6为图4所示的电压转换电路的等效电路图一；图7为图4所示的电压转换电路的等效电路图二；图8为图4所示的电压转换电路中各信号的示意图二；图9为本技术实施例三提供的电压转换电路的电路结构示意图；图10为本技术实施例四提供的电压转换电路的电路结构示意图；图11为本技术实施例五提供的电压转换电路的电路结构示意图；图12为图11所示的电压转换电路中各信号的示意图一；图13为图11所示的电压转换电路中各信号的示意图二；图14为本技术实施例六提供的电压转换电路的电路结构示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.请参照图1，图1示例性示出了相关技术中的全桥llc型dcdc转换器的结构示意图。
如图1所示，全桥llc型dcdc转换器100包括输入滤波电容器101、第一功率开关102、第二功率开关103、第三功率开关104、第四功率开关105、电感器106、变压器107、第一整流二极管108、第二整流二极管109、输出滤波电容器110。
28.其中，第一功率开关102、第二功率开关103、第三功率开关104、第四功率开关105形成全桥逆变器，将输入电源vin的电压转换为开关节点111和开关节点112两端的交变方波交流电源。方波交流电压的幅度为等于输入电源vin的电压，频率等于全桥逆变器的开关频率。引入电感器106为四个功率开关产生零电压开关(zvs)以减少开关损耗，从而提高转换效率。变压器107用于将交流电压降压至接近电压输出端vout所需电压。第一整流二极管108、第二整流二极管109与变压器107的次级绕组一起形成全波整流电路，将变压器107次级绕组处的交流电压转换为直流电压。输出滤波电容110用于将公共节点113处的整流电压平滑为纹波较小的直流电压，以满足输出纹波电压要求。
29.全桥llc型dcdc转换器100的操作描述如下：在一个工作周期中的第一个时间段内，第一功率开关102和第四功率开关105导通并且第二功率开关103和第三功率开关104被关断。输入电源vin的电压施加到开关节点111和开关节点112之间，在开关节点111处极性为正，在开关节点112处为负极性。能量通过第一功率开关102、第四功率开关105、电感器106、变压器107、第一整流二极管108从输入端转移到输出端滤波电容器110。连接到电压输出端vout的系统负载从输出滤波电容器110汲取能量。在第一功率开关102关断并且第二功率开关103导通的时间段，第四功率开关105保持导通而第三功率开关104保持关断，能量传输停止。在第一功率开关102关断和第二功率开关103导通的过渡过程中，第二功率开关103可以实现zvs。一旦第二功率开关103导通，转换器进入一个工作周期中的第二个时间段。在一个工作周期中的第二个时间段内，输入电源vin和电压输出端vout之间没有功率传输，连接在电压输出端vout处的系统负载由输出电容器110供电。电感器电流114被第二功率开关103、第三功率开关104钳位。一旦第三功率开关104导通，第四功率开关105截止，则进入一个工作周期中的第三个时间段。由于电感器电流114在第二个时间段内保持为正，此开关转换开始于关断第四功率开关105，并且电感器电流114为其漏源电容充电，导致开关节点112处的电压上升。一旦开关节点112处的电压达到输入电源vin的电压，第三功率开关104的体二极管导通并将开关节点112处的电压钳位到输入电源vin的电压。此时，第三功率开关104可以在其漏极到源极端子两端的电压差为零的情况下导通。在开关转换完成之后，开关节点111和开关节点112两端电压的极性反转，开关节点112为正，开关节点111为负。反向电压导致电感器电流114减小并反转其方向，导致第二整流二极管109导通。电感器电流114一旦达到连接在电压输出端vout处的系统负载的平均电流就稳定下来。在第三个时间段内，功率通过第二功率开关103、第三功率开关104、电感器106、变压器107、第二整流二极管109从输入电源vin传输到输出电容器110。连接到电压输出端vout的系统负载由输出电容器110供电。在第三个时间段结束时，第三功率开关104截止，第四功率开关105导通。该开关转换开始于关断第三功率开关104。由于电感电流114的方向在第三个时间段内反转，电感电流114在第三功率开关104关断后对第三功率开关104的漏源电容充电并导致开关节点112处的电压降低。一旦开关节点112处的电压达到零伏，第四功率开关105的体二极管导通并将其漏源电压钳位为零。此时，第四功率开关105可以零电压导通，转换器进入一个工作周期中的第四个时间段。第一功率开关102保持关断状态，而第二功率开关103保持导通状态。在
此时间段内，输入电源vin和电压输出端vout之间没有功率传输。连接在电压输出端vout的系统负载由输出电容器110供电。当第一功率开关102导通且第二功率开关103关断时，第四个时间段结束。该转变开始于关断第二功率开关103。由于电感器电流114是负的，所以当第二功率开关103关断时电感器电流114对第二功率开关103的漏源电容充电，从而使开关节点111处的电压升高。一旦开关节点111处的电压达到输入电源vin的电压，第一功率开关102的体二极管导通并将开关节点111的电压钳位在输入电源vin的电压。此时，第一功率开关102可以零电压导通。第三功率开关104保持关断状态，而第四功率开关105保持导通状态。通过再次进入另一个工作周期中的第一个时间段并重复开关周期。这种控制方式称为pwm控制。pwm控制的一个缺点是在第二个时间段和第四个时间段内输入电源vin和电压输出端vout之间没有能量传输，但由于电感器电流114，第二功率开关103和第四功率开关105的导通电阻导致的功率耗散继续存在。这种行为会降低效率，尤其是在系统负载较大时。为减少功率损耗，应尽可能缩短第二个时间段和第四个时间段的持续时间，以满足zvs过渡要求，从而产生变频控制方式，即通过改变开关频率而不是pwm来实现输出电压调节。在可变开关频率控制中，占空比（第一个时间段和第三个时间段的导通时间）保持50%，而第二个时间段和第四个时间段变成非常短的开关过渡期。
30.在全桥llc型dcdc转换器100中，通常采用分立的垂直结构mosfet器件和半桥mosfet驱动器实现。因为输入电源vin的电压（例如40v至60v）高，而那些垂直结构mosfet器件和半桥mosfet驱动器不能以具有成本效益的方式集成到单个硅器件中，以最大限度地减少由于垂直器件工艺限制而导致的pcb布局寄生参数的影响。由于来自pcb布局的寄生电感和电阻以及高压垂直结构mosfet结构的大栅极电容，这种分立实施限制了开关频率。垂直结构mosfet器件要求的电压降额（通常为80%）导致第一功率开关102、第二功率开关103、第三功率开关104、第四功率开关105需采用最小75v漏源电压的垂直结构mosfet器件。还需要输出二极管的高额定电压。如果将第一整流二极管108、第二整流二极管109换成同步整流器(mosfet)，则同步整流器的额定电压与二极管相同，是电压输出端vout的电压的两倍以上。高栅极电容以及高压垂直mosfet器件的低开关速度将开关频率限制在500khz或更低，从而需要大型的磁性器件。其次，在服务器和数据中心的许多应用中，可变开关频率方法是不被允许的，导致转换效率较低。此外，llc型转换器要求输入全桥逆变器和输出同步整流器的开关频率相同，即使输出同步整流器由于额定电压较低（如当电压输出端vout的电压为5v或3.3v时）而可以与双极型cmos和dmos(bcd)工艺集成llc型转换器的输出同步整流器。与垂直结构mosfet器件相比，bcd工艺提供更快的开关速率，并且在额定电压较低（例如小于12v）时不会增加开关损耗和器件尺寸。如果同步整流器能够以比输入全桥逆变器更高的开关频率进行开关，则有利于减少输出电容的需要以满足输出纹波电压要求，特别是在电压输出端vout的电压较低（例如5v或3.3v）时，更高的开关频率可以同时减少全桥逆变器的开关损耗。
31.基于此，本技术实施例提供一种新的拓扑结构，即本技术实施例提供的电压转换电路。既省去了变压器，以减小所占用的面积，又能够提高电压转换效率。
32.请参照图2，图2为本技术实施例提供的电压转换电路的结构示意图。如图2所示，电压转换电路200包括第一转换支路201、第二转换支路202与控制器203。
33.其中，第一转换支路201分别与输入电源vin及第二转换支路202连接。控制器203
分别与第一转换支路201及第二转换支路202中的各开关管连接，即控制器203与第一转换支路201中的各开关管连接，且控制器203与第二转换支路202中的各开关管连接。
34.具体地，控制器203用于控制第一转换支路201中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为输入电源vin的电压一半的脉冲信号，并基于至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为第二转换支路202提供电流。控制器203还用于控制第二转换支路202中的各开关管周期性地导通与关断，以基于至少两个电流源提供的电流生成输出电压。
35.由针对图1的说明可知，在相关技术中，全桥llc型dcdc转换器若要实现较高的降压比（例如12v至1v），开关管的占空比比较低，此时输送功率的时间较短，就会导致所需要的电流较大，进而传输效率就比较低。而在本技术的实施例中，先获得输入电源的电压一半的脉冲信号，进而在输出相同的功率时，能够增大各开关管的占空比，以减小电流，从而提高了电压转换效率。此外，在该实施例也省去了变压器，以减小电压转换电路所占用的面积。
36.在一实施例中，第二转换支路202为开关电容转换电路，且第二转换支路202包括至少一个电流输入端、一个电压输出端、一个输出电容、至少三个开关管和至少一个储能电容。
37.其中，开关电容转换电路（switched-capacitor converter）是一种电力转换电路，通过周期性切换电容器的连接和断开来实现电压或电流的转换。
38.开关电容转换电路的基本原理是利用开关元件（通常是mosfet）控制电容器与输入和输出电路之间的连接。通过交替地充电电容器和放电电容器，可以实现电压或电流的升降转换在该实施例中，在第二转换支路202的开关周期中的一部分时间内，控制第二转换支路中的一部分开关管的导通，以使电流源通过电流输入端为储能电容充电。在第二转换支路202的开关周期中的另一部分时间内，控制第二转换支路中的另一部分开关管导通，以使储能电容通过电压输出端向输出电容放电。
39.请参照图3，图3示例性示出了电压转换电路200的第一种电路结构。
40.在一实施例中，如图3所示，第一转换支路201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、第一电容c1、第二电容c2、第一电感l1与第二电感l2。
41.其中，第一开关管q1的第三端分别与第一电容c1的第一端及输入电源vin连接。第一开关管q1的第二端分别与第二开关管q2的第三端及第二电容c2的第一端连接。第二开关管q2的第二端分别与第三开关管q3的第三端及第一电感l1的第一端连接。第一电感l1的第二端与第二转换支路202连接。且第一电感l1的第二端为至少两个电流源中的第一电流源的输出端。第二电容c2的第二端分别与第二电感l2的第一端及第四开关管q4的第三端连接。第二电感l2的第二端与第二转换支路202连接。且第二电感l2的第二端为至少两个电流源中的第二电流源的输出端。第一电容c1的第二端、第三开关管q3的第二端及第四开关管q4的第二端均接地。控制器203分别与第一开关管q1的第一端、第二开关管q2的第一端、第三开关管q3的第一端、第四开关管q4的第一端连接。
42.在一实施例中，第二转换支路20包括第五开关管q5、第六开关管q6、第七开关管q7、第三电容c3与第四电容c4。
43.其中，第五开关管q5的第三端分别与第三电容c3的第一端、第一电感l1的第二端
及第二电感l2的第二端连接。第五开关管q5的第二端分别与第六开关管q6的第三端及第四电容c4的第一端连接。第六开关管q6的第二端分别与第三电容c3的第二端及第七开关管q7的第三端连接。第四电容c4的第二端及第七开关管q7的第二端均接地。控制器分别与第五开关管q5的第一端、第六开关管q6的第一端及第七开关管q7的第一端连接。其中，第三电容c3的第一端为电流输入端，第四电容c4的第一端为电压输出端，第四电容c4为输出电容，第三电容c3为储能电容。
44.在该实施例中，针对于第一转换支路201而言，第一开关管q1与第四开关管q4以互补的方式导通与关断，第二开关管q2与第三开关管q3以互补的方式导通与关断。第一开关管q1与第二开关管q2的控制信号具有相同pwm脉冲宽度d*ts，但第一开关管q1与第二开关管q2的控制信号相位相反。其中d定义为占空比，即第一开关管q1和第二开关管q2在一个开关周期内的导通时间的占比。
45.第二转换支路202被实现为单相开关电容转换器。其中，第五开关管q5和第七开关管q7的组合与第六开关管q6以互补的方式导通与关断。
46.具体地，在图3所示的电路结构中，第一转换支路201的作用是将输入电源vin转换为至少两路电压幅度为vin/2的脉冲信号(即第二电感l2的第一端和第一电感l1的第一端处的电压脉冲信号)，进而产生由两个电感器电流（流经第一电感l1的电流与流经第二电感l2的电流）表示的两个电流源。
47.其中，第一转换支路201中的各开关管以pwm方式工作，pwm信号基于电压输出端vout的电压进行调节，并始终小于50%。具体可通过调节第一开关管q1与第二开关管q2的导通时间来交替切换两个电感器电流以将电压输出端vout的电压调节到期望值来实现。第二转换支路202中的各开关管以互补的方式导通与关断，且第二转换支路202中的各开关管的固定开关频率等于或高于第一转换支路201中的各开关管的开关频率。
48.而且，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第一电感l1上的电流和第二电感l2上的电流一同通过导通的第六开关管q6为第三电容c3（即储能电容）充电，而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第三电容c3（即储能电容）通过导通的第五开关管q5和第七开关管q7向输出电容（即第四电容c4）放电从而将输入的两个电流转换为电压输出端vout的电压。需要说明的是，在本技术的任一实施例中，以各开关管（包括扩展开关管）的第一端为栅极，第二端为源极，第三端为漏极为例。
49.请参照图4，图4示例性示出了电压转换电路200的第二种电路结构。其中，图4所示的电路结构中的第一转换支路201与图3相同。
50.在一实施例中，如图4所示，第二转换支路202包括第八开关管q8、第九开关管q9、第十开关管q10、第十一开关管q11、第十二开关管q12、第十三开关管q13、第五电容c5、第六电容c6与第七电容c7。
51.其中，第八开关管q8的第三端分别与第五电容c5的第一端及第一电感l1的第二端连接。第八开关管q8的第二端分别与第九开关管q9的第三端及第六电容c6的第一端连接。第九开关管q9的第二端分别与第五电容c5的第二端及第十开关管q10的第三端连接。第六电容c6的第二端及第十开关管q10的第二端均接地gnd。第十一开关管q11的第三端分别与第七电容c7的第一端及第二电感l2的第二端连接。第十一开关管q11的第二端分别与第十二开关管q12的第三端及第六电容c6的第一端连接。第十二开关管q12的第二端分别与第七
电容c7的第二端及第十三开关管q13的第三端连接。第十三开关管q13的第二端接地。控制器203分别与第八开关管q8的第一端、第九开关管q9的第一端及第十开关管q10的第一端、第十一开关管q11的第一端、第十二开关管q12的第一端及第十三开关管q13的第一端连接。
52.其中，第五电容c5的第一端及第七电容c7的第一端均为电流输入端，第六电容c6的第一端为电压输出端，第六电容c6为输出电容，第五电容c5及第七电容c7为储能电容。
53.本技术实施例还提供基于图4的一种控制方式。具体为，在一实施例中，控制器203还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制第一开关管q1、第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制第三开关管q3、第四开关管q4、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制第二开关管q2、第四开关管q4、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制第三开关管q3、第四开关管q4、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断。
54.以下将结合图5对上述工作原理进行详细说明。如图5所示，横坐标表示时间。其中，曲线l11为控制第一开关管q1的控制信号；曲线l12为控制第四开关管q4的控制信号；曲线l13为控制第二开关管q2的控制信号；曲线l14为控制第三开关管q3的控制信号；曲线l15为控制第八开关管q8、第十开关管q10与第十二开关管q12的控制信号；曲线l16为控制第九开关管q9、第十一开关管q11与第十三开关管q13的控制信号；曲线l17为流经第一电感l1的电流；曲线l18为流经第二电感l2的电流；曲线l19为第二电容c2第一端的电压；曲线l20为第二电容c2第二端的电压；曲线l21为第一电感第一端的电压；曲线l22为第一电感l1第二端的电压；曲线l23为第五电容c5第二端的电压；曲线l24为第七电容c7第一端的电压；曲线l25为第七电容c7第二端的电压。
55.其中，曲线l11与曲线l12互补。曲线l13和曲线l14互补。曲线l11和曲线l13具有相同pwm脉冲宽度d*ts，且相位相反，其中d定义为占空比，即t1时间段或t3时间段在一个开关周期内的时间占比。所以t1=t3=d*ts。在本实施例里，曲线l15、曲线l16中的控制信号以50%的占空比运行且曲线l15与曲线l16互补。曲线l15、曲线l16中的控制信号也可以以其他占空比的互补信号。
56.具体地，在图4所示的电路结构中，第一转换支路201的作用是将输入电源vin转换为至少两路电压幅度为vin/2的脉冲信号(即曲线l20和l21所示的第二电感l2的第一端和第一电感l1的第一端处的电压脉冲信号)，进而产生由两个电感器电流（流经第一电感l1的电流与流经第二电感l2的电流）表示的两个电流源。第二转换支路202的作用是将两个电流源转换成电压输出端vout的电压。
57.其中，第一转换支路201中的各开关管以脉宽调制（pwm）的控制方式工作，pwm信号的占空比基于电压输出端vout的电压调节，并始终小于50%。具体可通过调节第一开关管q1与第二开关管q2的导通时间来控制两个电感器上的电流以将电压输出端vout的电压调节到期望值来实现。第二转换支路202中的各开关管以50％占空比操作，且第二转换支路202中的各开关管的固定开关频率等于或高于第一转换支路201中的各开关管的开关频率。
58.假设第一转换支路201、第二转换支路202与以相同的开关频率操作，该电压转换
电路200的操作描述如下：在一个工作周期中的第一个时间段t1＝[t0，t1]内，第一开关管q1、第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，其他开关管关断。第二电容c2和第二电感l2由输入电源vin通过第一开关管q1、十二开关管q12和第六电容c6充电。第七电容c7第一端的电压等于第六电容c6第一端的电压加上第七电容c7两端的电压差。第十一开关管q11两端的电压差等于第七电容c7两端的电压差，第十三开关管q13两端的电压差等于电压输出端vout的电压。第一电感l1通过第三开关管q3和第八开关管q8放电以将其存储的能量传送到第六电容c6。第五电容c5通过第八开关管q8和第十开关管q10放电以将其存储的能量传送到第六电容c6。第九开关管q9两端的电压差等于电压输出端vout的电压，并且第五电容c5两端的电压差也等于电压输出端vout的电压，因为第五电容c5通过第八开关管q8和第十开关管q10与第六电容c6并联连接。由于第二电容c2第一端的电压被第一开关管q1钳位在输入电源vin的电压并且第一电感l1第一端的电压被第三开关管q3钳位在地，第二开关管q2两端的电压差等于输入电源vin的电压。第四开关管q4两端的电压差等于输入电源vin的电压减去第二电容c2两端的电压差。能量通过第一开关管q1、第十二开关管q12、第二电感l2、第二电容c2和第七电容c7从输入传递到第六电容c6。第二电容c2和第七电容c7、第二电感l2被充电。连接到电压输出端vout的电压的系统负载从第六电容c6获取功率。
[0059]
时间段t1结束。关断第一开关管q1并导通第四开关管q4，且其他的开关管保持在t1时间段内的开关状态，进入一个工作周期中的第二个时间段t2内。时间段t2定义为t2=[t1，t0+ts/2]，其中ts是开关周期。在时间段t2期间，存储在第二电感l2中的能量通过第四开关管q4、第十二开关管q12、第七电容c7传递到第六电容c6。第七电容c7由流经第二电感l2的电流持续充电。第二电感l2第二端的电压保持等于第七电容c7两端的电压差与电压输出端vout的电压之和。在t2期间，输入电源vin的电压和电压输出端vout的电压之间没有能量传递，第二电容c2中存储的能量保持不变。
[0060]
时间段t2结束时，导通第二开关管q2、第九开关管q9、第十一开关管q11、第十三开关管q13并关断第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10、第十二开关管q12，并且，第一开关管q1和第四开关管q4的保持在t2时间段内的开关状态，从而进入一个工作周期中的第三个时间段t3。时间段t3定义为t3=[t0+ts/2，t2]。在时间段t3期间，第二电容c2中储存的能量通过第二开关管q2、第九开关管q9、第一电感l1和第五电容c5传递给第六电容c6。第一电感l1和第五电容c5由第二电容c2中存储的能量充电。第五电容c5第一端的电压等于2倍电压输出端vout的电压。第一电感l1第一端的电压等于第二电容c2两端的电压差。第八开关管q8和第十开关管q10两端的电压差等于电压输出端vout的电压。第三开关管q3两端的电压差等于第二电容c2两端的电压差。第一开关管q1两端的电压差等于输入电源vin的电压与第二电容c2上的电压之差。第七电容c7和第二电感l2分别通过第十一开关管q11、第十三开关管q13的组合以及第十一开关管q11、第四开关管q4的组合将它们存储的能量传送到第六电容c6而被放电。第二电感l2第二端的电压等于电压输出端vout的电压。因此，第七电容c7两端的电压差等于输出电压vout。第十二开关管q12两端的电压差等于输出电压vout。输入电源vin和电压输出端vout之间没有能量传递。
[0061]
时间段t3以关断第二开关管q2和导通第三开关管q3结束。并且，其余开关管保持在时间段t3内的开关状态，进入一个工作周期中的第四个时间段t4。时间段t4定义为t4=
[t2，t0+ts]。在时间段t4期间，第二电容c2中存储的能量保持不变。存储在第一电感l1中的能量通过第三开关管q3和第九开关管q9被传送到第五电容c5和第六电容c6。第一电感l1第二端的电压保持等于2倍电压输出端vout的电压。存储在第二电感l2和第七电容c7中的能量分别通过第十一开关管q11、第四开关管q4的组合以及第十一开关管q11、第十三开关管q13的组合连续输送到第六电容c6。第二电感l2第二端的电压等于电压输出端vout的电压。
[0062]
时间段t4通过导通第一开关管q1，第八开关管q8、第十开关管q10与第十二开关管q12,并关断第九开关管q9、第四开关管q4、第十一开关管q11和第十三开关管q13结束。当时间段t4结束时，电压转换电路200开始新的开关周期。
[0063]
对于上述操作，我们假设t1=t3和t2=t4以保持第二电容c2两端电压差恒定。并且，从上面的描述可以得出结论，第五电容c5与第七电容c7两端的电压差都等于输出电源vout。下面我们来推导第二电容c2两端的电压差。
[0064]
其中，第二电容c2两端的电压差介于输入电源vin的电压和0v之间。假设第二电容c2上的直流电压高于vin/2。
[0065]
在时间段t1内，第二电感l2两端的电压差vl2为：其中，vc2为第二电容c2两端的电压差。
[0066]
类似地，在时间段t3内，第一电感l1两端的电压差vl1为：由于vc2＞vin/2，vl2的值小于vl1的值。而在时间段t1和时间段t3，第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压均为2倍电压输出端vout的电压。这意味着第一电感l1具有比第二电感l2更高的电流变化率。由于t1=t3，流经第一电感l1的电流高于流经第二电感l2的电流。在流经电感的电流的下降区间，可以看到第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压相同，即流经第一电感l1的电流与流经第二电感l2的电流下降到相同的量。因此，流经第一电感l1的电流的平均值高于第二电感l2的电流的平均值，导致第六电容c6在一个开关周期内的非零净电荷变化以及第二电容c2放电多于充电。因此，第二电容c2两端的电压差减小直到等于vin/2。在这种情况下，结合等式（1）和（2）可得：并且第二电容c2的净电荷变化在一个开关周期内为零，导致第二电容c2两端的电压差恒定。
[0067]
从曲线l22和曲线l24的典型波形来看，这第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压在一个开关周期内不是恒定的，其中一半开关周期的电压为2*vout，另一半开关周期的电压为vout。第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压在一个开关周期内的平均电压分别记为vl1_ave和vl2_ave，则：如果将第一电感l1第二端及第二电感l2第二端对地的平均电压换成等式(4)给出的电压源电压vo，则等效电路图可如图6所示。其中，输入电源vin的电压和电压输出端vout的电压之间的关系为：
根据等式(5)，给定输入电源vin时，电压源电压vo最大值等于vin/4。将vout表示为vin和d的函数，可得：根据以上等式，任意给定输入电源vin的最大vout为：例如，当vin=30v时，最大vout等于5v。
[0068]
请参照图7，图7示例性示出了图4所示的电路结构的一种拓扑模式，其对于第一转换支路201和第二转换支路202两者以相同的开关频率操作。如图7所示，图7中的（a）部分表示电压转换电路200在时间段t1的等效电路图；图7中的（b）部分表示电压转换电路200在时间段t2的等效电路图；图7中的（c）部分表示电压转换电路200在时间段t3的等效电路图；图7中的（d）部分表示电压转换电路200在时间段t4的等效电路图。
[0069]
在时间段t1和时间段t2内，第五电容c5和第六电容c6形成电容回路。流经第七电容c7的电流等于流经第二电感l2的电流。在时间段t3和时间段t4内，第七电容c7和第六电容c6形成电容回路。流经第五电容c5的电流等于流经第一电感l1的电流。在拓扑模式之间的转换期间电容回路内可能发生大的浪涌电流，进而产生较大的电荷转移损耗。需要注意各功率开关的控制信号，以最大限度地减少拓扑模式转换期间电容器环路内的浪涌电流。一种方法是在与电容回路相关联的功率开关的控制信号之间添加一定量的延迟以在电容回路中的电容的瞬时电压相等或足够接近时导通相关功率开关。这些延迟可以用开环方法实现，即固定量延迟或自适应方法，即监测电容环路中的电容电压以在电容环路中的电容电压基本相等时打开相关的功率开关。
[0070]
本技术实施例还提供基于图4的另一种控制方式。具体为，在一实施例中，控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制第一开关管q1、第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制第一开关管q1、第三开关管q3、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制第三开关管q3、第四开关管q4、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制第二开关管q2、第四开关管q4、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第五个时间段内，控制第二开关管q2、第四开关管q4、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第六个时间段内，控制第三开关管q3、第四开关管q4、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断。
[0071]
其中，在上述的控制方式下，图4所述的电路结构中的各信号如图8所示。如图8所示，横坐标表示时间。其中，曲线l31为控制第一开关管q1的控制信号；曲线l32为控制第四开关管q4的控制信号；曲线l33为控制第二开关管q2的控制信号；曲线l34为控制第三开关管q3的控制信号；曲线l35为控制第八开关管q8、第十开关管q10与第十二开关管q12的控制信号；曲线l36为控制第九开关管q9、第十一开关管q11与第十三开关管q13的控制信号；曲
线l37为流经第一电感l1的电流；曲线l38为流经第二电感l2的电流；曲线l39为第二电容c2第一端的电压；曲线l40为第二电容c2第二端的电压；曲线l41为第一电感第一端的电压；曲线l42为第一电感l1第二端的电压；曲线l43为第五电容c5第二端的电压；曲线l44为第七电容c7第一端的电压；曲线l45为第七电容c7第二端的电压。
[0072]
在该实施例中，第二转换支路202的开关频率等于第一转换支路201的开关频率的两倍。如图8所示，第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压在第一转换支路201的一个开关周期内分别两次呈现vout和2*vout的值。vout和2*vout的周期相同。因此，用于第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压平均值的等式(4)仍然有效。等式(5)、(6)和(7)适用于图8给出的操作模式。实际上，只要第二转换支路202的开关频率为m，则第一转换支路201的开关频率为m的整数倍，等式(4)至(7)成立，并且电压输出端vout的电压可以通过改变d（第一转换支路201的占空比）来调节。
[0073]
此外，在该实施例中，若单独针对于第二转换支路202而言，控制器还用于：控制第八开关管q8与第十开关管q10的组合与第九开关管q9以互补的方式交替导通与关断；控制第十一开关管q11与第十三开关管q13的组合与第十二开关管q12以互补的方式交替导通与关断；其中，第八开关管q8与第十一开关管q11均以第二转换支路202的开关频率，并以相同的占空比错相180度导通与关断。
[0074]
从上面关于图４所示电路的分析可以得出，不管采用那种控制方式，第一电感l1的第一端处的电压波形及第二电感l2的第一端处的电压波形(如图5所示的曲线l21与曲线l20，或如图8所示的曲线l41与曲线l40)皆为幅度为输入电源vin的电压一半(vin/2)的周期性脉冲信号，且两个脉冲信号占空比相同但是相位相反。两个周期性脉冲信号分别在第一电感l1的第二电感l2上生成两个电流源以为第二转换支路200提供电流。而针对于第二转换支路202而言，无论其中开关管的开关频率是与第一转换支路201相同还是第一转换支路202的两倍，作用皆为基于两个电流源所提供的电流产生电压输出端vout的电压。而且，无论在第二转换支路202的开关频率和第一转换支路201的开关频率的关系怎样，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第一电感l1上的电流通过导通的第九开关管q9为第五电容c5（即储能电容）充电，而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第五电容c5（即储能电容）通过导通的第八开关管q8和第十开关管q10向输出电容（第六电容c6）放电。同样的，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第二电感l2上的电流通过导通的第十二开关管q12为第七电容c7（即储能电容）充电，而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第七电容c7（即储能电容）通过导通的第十一开关管q11和第十三开关管q13向输出电容（第六电容c6）放电。从而，第二转换支路202将输入的两个电流转换为电压输出端vout的电压。
[0075]
在一实施例中，电压转换电路200还包括依次级联的m个纵向扩展支路，来实现更高的降压比，其中，m为≥1的整数。请一并参照图9与图10，其中，图9示出了m为偶数时的电路结构，图10示出了m为奇数时的电路结构。
[0076]
具体地，每个纵向扩展支路包括第一扩展开关管、第二扩展开关管、第一扩展电容与第二扩展电容，比如第一个纵向扩展支路20a1包括第一扩展开关管qa1、第二扩展开关管qb1、第一扩展电容ca1与第二扩展电容cb1。其中，m个纵向扩展支路中的第一个纵向扩展支路20a1中的第一扩展开关管qa1的第二端与第五电容c5的第一端连接，第一个纵向扩展支
路20a1中的第二扩展开关管qb1的第二端与第七电容c7的第一端连接。第一个纵向扩展支路20a1中的第一扩展电容ca1的第一端与第一个纵向扩展支路20a1中的第一扩展开关管qa1的第三端连接，第一个纵向扩展支路20a1中的第二扩展电容cb1的第一端与第一个纵向扩展支路20a1中的第二扩展开关管qb1的第三端连接。m个纵向扩展支路中的第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展开关管qam的第三端与第一电感l1的第二端连接，第m个纵向扩展支路20am中的第二扩展开关管qbm的第三端与第二电感l2的第二端连接。m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与第七电容c7的第二端连接，m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与第五电容c5的第二端连接。m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与第五电容c5的第二端连接，m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与第七电容c7的第二端连接。
[0077]
当1＜k≤m时，m个纵向扩展支路中的第k个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与m个纵向扩展支路中的第（k-1）个纵向扩展支路中第一扩展开关管的第三端连接，第k个扩展开关管中的第二扩展开关管的第二端与第（k-1）个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接。比如，k=2时，m个纵向扩展支路中的第二个纵向扩展支路20a2中的第一扩展开关管qa2的第二端与m个纵向扩展支路中的第一个纵向扩展支路20a1中的第一扩展开关管qa1的第三端连接，第二个扩展开关支路20a2中的第二扩展开关管qb2的第二端与第一个纵向扩展支路20a1中的第二扩展开关管qb1的第三端连接。
[0078]
控制器与m个纵向扩展支路中的扩展开关管的第一端连接。
[0079]
本技术实施例还提供一种针对于第二转换支路202和m个纵向扩展支路中的开关管的一种控制方式。具体为，控制器还用于：控制第二转换支路202和纵向扩展支路中的开关管以50%的占空比交替导通与关断，以使第二转换支路和m个纵向扩展支路中的开关管工作在两个工作状态。其中，在两个工作状态中的第一个工作状态，控制器用于：控制m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，并控制其他开关管关断。在两个工作状态中的第二个工作状态，控制器用于：控制m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、第九开关管q9、第十一开关管q11及第十三开关管q13导通，并控制其他开关管关断。
[0080]
在该实施例中，电压转换电路200在一个工作周期内同样可包括类似于图5所示的四个时间段t1-t4。假设第一转换支路201和第二转换支路202共享相同的开关频率，电压转换电路200的操作描述如下：在时间段t1内，第一开关管q1、第三开关管q3、m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、第八开关管q8、第十开关管q10及第十二开关管q12导通，其余电源开关关断。第二电感l2第二端的电压等于（m+2）*vout。第一电感l1第二端的电压等于(m＋1)*vout。第二电容c2第一端的电压等于vin并且第二电容c2第二端的电压等于vin/2。第一电感l1第一端的电压为零。第二电容c2、第m个纵向扩展支路20am中的第二扩展电容cbm、第二电感l2由输入电源vin通过第一开关管q1、第九开关管q9和第六电容c6充电。能量从输入转移到第六电容c6。第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展电容cam也通过第m个纵
向扩展支路20am中的第一扩展开关管qam、第十二开关管q12、第十开关管q10和第(m-1)个纵向扩展支路20a(m-1)中的第一扩展电容ca(m-1)放电以将其储存的能量传递到第六电容c6。第(m-1)个纵向扩展支路20a(m-1)中的第二扩展电容cb(m-1)通过第(m-1)个纵向扩展支路20a(m-1)中的第二扩展开关管qb(m-1)、第十开关管q10、第十二开关管q12、第(m-2)个纵向扩展支路20a(m-2)中的第二扩展电容cb(m-2)放电以将其存储的能量传送到第六电容c6。第(m-2)个纵向扩展支路20a(m-2)中的第二扩展电容cb(m-2)被充电。第(m-2)个纵向扩展支路20a(m-2)中的第一扩展电容ca(m-2)通过第(m-2)个纵向扩展支路20a(m-2)中的第一扩展开关管qa(m-2)、第十二开关管q12和第十开关管q10放电以将其存储的能量传送到第六电容c6。在时间段t1内，跨接在第六电容c6两端的系统负载从第六电容c6汲取能量。
[0081]
时间段t1通过关断第一开关管q1和导通第四开关管q4来结束。并且，其余开关管保持在t1时间段内的开关状态，进入一个工作周期中的第二个时间段t2。在时间段t2内，输入电源vin和电压输出端vout之间没有能量传递。存储在第二电容c2中的能量保持不变。第二电感l2通过第四开关管q4、第十二开关管q12和第m个纵向扩展支路20am中的第二扩展电容cbm放电，以将其存储的能量传送到第六电容c6。第二电容c2第一端的电压等于vin/2，并且第二电容c2第二端的电压为零。其余电感和飞跨电容的充放电状态和其余端点的电压与t1区间保持一致。连接在第六电容c6两端的系统负载从第六电容c6汲取能量。
[0082]
时间段t2通过导通第二开关管q2、第九开关管q9、第十一开关管q11、第十三开关管q13、m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管，并关断m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10、第十二开关管q12而结束，并进入时间段t3。在时间段t3期间，第二电容c2中储存的能量通过第二开关管q2、第九开关管q9、第四开关管q4、第一电感l1、第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展电容cam释放，将其存储的能量传递给第六电容c6，并对第一电感l1和第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展电容cam充电。第二电容c2第一端及第一电感l1第一端的电压均等于vin/2。第二电感l2通过第四开关管q4、第m个纵向扩展支路20am中的第二扩展开关管qbm、第九开关管q9和第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第二扩展电容cb（m-1）持续放电以将其存储的能量传递到第六电容c6并对第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第二扩展电容cb（m-1）充电。第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第一扩展电容ca（m-1）通过第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第二扩展开关管qb（m-1）、第十三开关管q13给第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第二扩展电容cb（m-1）充电，并将其存储的能量输出给第六电容c6。第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第一扩展电容ca（m-1）通过第（m-1）个纵向扩展支路20a（m-1）中的第一扩展开关管qa（m-1）、第九开关管q9、第十三开关管q13、第（m-2）个纵向扩展支路20a（m-2）中的第一扩展电容ca（m-2）将其储存的能量传递给第六电容c6并对第（m-2）个纵向扩展支路20a（m-2）中的第一扩展电容ca（m-2）充电。第（m-2）个纵向扩展支路20a（m-2）中的第二扩展电容cb（m-2）通过第（m-2）个纵向扩展支路20a（m-2）中的第二扩展开关管qb（m-2）、
……
、第四个纵向扩展支路20a4中的第二扩展开关管qb4、第二个纵向扩展支路20a2中的第二扩展开关管qb2、第九开关管q9、第十三开关管q13放电。第五电容c5、第七电容c7也同时将其储存的能量输送到第六电容c6，输入电源vin和电压输出端vout之间没有能量传
递。第一电感l1第二端的电压等于（m+2）*vout并且第二电感l2第二端的电压等于(m+1)*vout。连接在第六电容c6两端的的系统负载从第六电容c6汲取功率。
[0083]
时间段t3以关断第二开关管q2和导通第三开关管q3结束。并且，其余开关管保持在时间段t3内的开关状态，进入一个工作周期中的第四个时间段t4。在时间段t4内，输入和输出之间没有能量传递。第一电感l1通过第三开关管q3、第九开关管q9、第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展电容cam放电以将其存储的能量传送到第六电容c6并对第m个纵向扩展支路20am中的第一扩展电容cam充电。第一电感l1第一端的电压为零。其余电感和飞跨电容的充放电状态以及其余端点的电压与t3区间保持一致。连接到第六电容c6两端的的系统负载不断地从第六电容c6汲取能量。开关周期通过再次进入时间段t1而重复。
[0084]
如上所述，在时间段t1和时间段t2内，第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压分别为(m+1)*vout和（m+2）*vout。在时间段t3和时间段t4内，第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的电压分别是（m+2）*vout和(m+1)*vout。第一电感l1第二端及第二电感l2第二端的平均电压为：结合等式（5）和（8）可以得到以下等式：因此，此时电压转换电路200的输出电压为：电压转换电路200的的最大输出电压为：例如，如果vin=33v且m=1，则vout_max=3.3v，从而可得到3.3v的总线电压。
[0085]
需要指出的是，不管增加多少个纵向扩展单元，第一电感l1的第二电感l2的第一端处的电压波形皆保持为幅度为输入电源vin的电压一半(vin/2)的周期性脉冲信号，且两个脉冲信号占空比相同但是相位相反。两个周期性脉冲信号分别在第一电感l1的第二电感l2上生成两个电流源为第二转换支路202提供电流。而且，无论在第二转换支路202中增加几个纵向扩展支路，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第一电感l1上的电流通过导通一部分开关管为第五电容c5（即储能电容）充电和由第七电容c7（即储能电容）向输出电容（第六电容c6）放电。而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第二电感l2上的电流通过导通另一部分开关管为第七电容c7充电和由第五电容c5向输出电容（第六电容c6）放电。从而，第二转换支路202将输入的两个电流转换为电压输出端vout的电压。
[0086]
在一实施例中，第一转换支路201还包括第十四开关管、第十五开关管与第八电容。第十四开关管的第三端与第一电容的第一端连接。第十四开关管的第二端分别与第十五开关管的第三端及第八电容的第一端连接。第八电容的第二端与第一电感的第一端连接。第十五开关管的第二端与第二电感的第一端连接。控制器分别与第十四开关管的第一端及第十五开关管的第一端连接。
[0087]
请参照图11，图11示例性示出了在图4所示的电路结构的基础上增加第十四开关管q14、第十五开关管q15与第八电容c8。当然，在图3、图9与图10所示的电路结构同样可增
加第十四开关管q14、第十五开关管q15与第八电容c8从而将第一转换支路201从单相拓展到双相。
[0088]
如图11所示，第十四开关管q14的第三端与第一电容c1的第一端连接。第十四开关管q14的第二端分别与第十五开关管q15的第三端及第八电容c8的第一端连接。第八电容c8的第二端与第一电感l1的第一端连接。第十五开关管q15的第二端与第二电感l2的第一端连接。控制器分别与第十四开关管q14的第一端及第十五开关管q15的第一端连接。
[0089]
本技术实施例还提供第一转换支路201还包括第十四开关管q14、第十五开关管q15与第八电容c8时的一种控制方式。具体为，控制器还用于：控制第一开关管q1、第十五开关管q15的组合与第二开关管q2和第十四开关管q14的组合以相同的占空比错相180度交替地导通与关断；控制第三开关管q3以与第二开关管q2以互补的方式导通与关断；控制第四开关管q4以与第十五开关管q15以互补的方式导通与关断。
[0090]
以下将结合图12对图11所示的电路的工作原理进行详细说明。如图12所示，横坐标表示时间。其中，曲线l51为控制第一开关管q1与第十五开关管q15的控制信号；曲线l52为控制第四开关管q4的控制信号；曲线l53为控制第二开关管q2与第十四开关管q14的控制信号；曲线l54为控制第三开关管q3的控制信号；曲线l55为第二电容c2第一端的电压；曲线l56为第二电感l2第一端的电压；曲线l57为第一电感l1第一端的电压。其中，曲线l51与曲线l52互补。曲线l53和曲线l54互补。
[0091]
具体地，第一转换支路201以双相操作。假设第一转换支路201与第二转换支路202都以相同的开关频率操作，图11所示的电压转换电路200的操作描述如下：同样地，该电压转换电路200的一个开关周期有四个时间段：t1=[t0，t1]、t2=[t1，t0+ts/2]、t3=[t0+ts/2，t2]和t4=[t2，t0+ts]。在时间段t1内，第一开关管q1、第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10、第十五开关管q15、第十二开关管q12导通，其余电源开关关断。第二电容c2、第七电容c7和第二电感l2由输入电源vin通过第一开关管q1、第十二开关管q12和第六电容c6充电。第八电容c8放电以将其存储的能量传递给第二电感l2、第七电容c7和第六电容c6。第一电感l1和第五电容c5通过第三开关管q3、第八开关管q8和第十开关管q10放电以将它们存储的能量传送到第六电容c6。在时间段t1内，能量在输入电源vin和电压输出端vout之间传递。连接到电压输出端vout的系统负载从第六电容c6汲取功率。
[0092]
时间段t1通过关断第一开关管q1、第十五开关管q15并导通第四开关管q4而结束。并且，其余开关管保持在时间段t1内的开关状态，进入一个工作周期中的第二个时间段t2。在时间段t2内，第一电感l1和第五电容c5持续放电，将其储存的能量通过第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10输送到第六电容c6。第二电感l2的电流通过第七电容c7、第四开关管q4、第十二开关管q12为第六电容c6持续充电，第二电容c2和第八电容c8储存的能量保持不变。在时间段t2内，输入电源vin和电压输出端vout没有能量传递。连接到电压输出端vout的系统负载从第六电容c6获取功率。
[0093]
在时间段t2结束时，第十四开关管q14、第二开关管q2、第九开关管q9、第十一开关管q11、第十三开关管q13导通，第三开关管q3、第八开关管q8、第十开关管q10、第十二开关管q12关断。并且，第一开关管q1与第四开关管q4保持在时间段t2内的开关状态，进入一个工作周期中的第三个时间段t3。在时间段t3内，输入电源vin通过第十四开关管q14、第九开关管q9和第六电容c6对第一电感l1、第八电容c8、第五电容c5充电。在时间段t3内，能量从
输入电源vin转移到电压输出端vout。第二电容c2中储存的能量通过第二开关管q2、第九开关管q9、第四开关管q4释放到第一电感l1、第五电容c5和第六电容c6。连接到电压输出端vout的系统负载从第六电容c6取电。
[0094]
时间段t3通过关断第十四开关管q14、第二开关管q2以及导通第三开关管q3而结束。并且，其余开关管保持在时间段t3内的开关状态，进入一个工作周期中的第四个时间段t4。在时间段t4内，输入电源vin和电压输出端vout之间没有功率传输。存储在第二电容c2和第八电容c8中的能量保持不变。第一电感l1储存的能量通过第三开关管q3和第九开关管q9释放到第五电容c5和第六电容c6。第二电感l2储存的能量通过第四开关管q4和第十三开关管q13释放到第六电容c6。第七电容c7储存的能量通过第十一开关管q11和第十三开关管q13释放到第六电容c6。当t4结束时，开关周期重复。
[0095]
应注意，在上述过程中能量在一个开关周期内的两个时间段内（t1和t3）在输入电源vin和电压输出端vout之间传递。而图4的电压转换电路200在一个开关周期内仅在一个时间段（t1）输入电源vin和电压输出端vout之间有能量传递。所以，图11所示的电压转换电路200的这种操作可以降低第一开关管q1和第十四开关管q14的均方根电流以及第一电容c1的均方根电流。降低的均方根电流导致第一开关管q1、第十四开关管q14和第一电容c1的相关功率耗散较少。图4的电压转换电路200和图11所示的电压转换电路200的其余操作相同。
[0096]
本技术实施例还提供第一转换支路201通过加入第十四开关管q14、第十五开关管q15与第八电容c8扩展成双相时的另一种控制方式。具体为，控制器还用于：控制第一开关管q1、第十五开关管q15、第二开关管q2和第十四开关管q14以相同的占空比错相90度交替地导通与关断；控制第三开关管q3在第二开关管q2或第十四开关管q14导通时关断，及在第二开关管q2和第十四开关管q14均关断时导通；控制第四开关管q4在第一开关管q1或第十五开关管q15导通时关断，及在第一开关管q1和第十五开关管q15均关断时导通。
[0097]
以上这种控制第一开关管q1、第十五开关管q15、第二开关管q2和第十四开关管q14顺序导通的控制方式可以确保在第一电感l1和第二电感l2的第一端，只有一个包含第二电容c２或第八电容c８的电流通路在向第一电感l1和第二电感l2提供电流，从而避免在第一电感l1或第二电感l2的第一端同时连接多个并联的电流通路而造成的多个电流通路中电容器之间的放电浪涌电流和其带来的电荷转移损耗。
[0098]
以下将结合图13对图11所示的电路的工作原理进行详细说明。如图13所示，横坐标表示时间。其中，曲线l61为控制第一开关管q1的控制信号；曲线l62为控制第二开关管q2的控制信号；曲线l63为控制第十四开关管q14的控制信号；曲线l64为控制第十五开关管q15的控制信号；曲线l65为控制第四开关管q4的控制信号；曲线l66为控制第三开关管q3的控制信号；曲线l67为第二电容c2第一端的电压；曲线l68为第二电感l2第一端的电压；曲线l69为第一电感l1第一端的电压。
[0099]
具体的，这里聚焦第一转换支路201中关键节点的波形，图11所示的电压转换电路200在顺序导通的控制方法下的操作描述如下：为了方便讨论，维持与图５中该电压转换电路200的开关周期ts内相同的四个时间段：t1=[t0，t1]、t2=[t1，t0+ts/2]、t3=[t0+ts/2，t2]和t4=[t2，t0+ts]。实际上，由于在第一个周期ts里，顺序导通的控制方法会控制第十四开关管q14、第十五开关管q15保持关断，那么其控制方法和各节点的波形与图５中所示的单
相电压转换电路的波形是一致的，这里不再赘述。而在顺序导通控制方法的第二个ts周期（包括四个时间段：时间段t5、时间段t6、时间段t7和时间段t8）里，顺序导通的控制方法会控制第一开关管q1、第二开关管q2保持关断，只由第三开关管q3，第四开关管q4，第十四开关管q14和第十五开关管q15以类似图５中所示的单相电压转换电路的操作方式完成第二个周期ts里各开关管的操作。具体的，在第二个ts周期内，第三开关管q3，第四开关管q4以第一个周期内相同的控制方法导通与关断，而第十四开关管q14和第十五开关管q15则分别以与第一开关管q1和第二个开关管q2相同的控制时序导通与关断。在第二个ts周期结束后，顺序导通的控制方法重复前两个ts周期的控制方法。
[0100]
如此一来，由于顺序导通的控制方法在第一电感l1和第二电感l2的第一端分别产生的电压信号与前述双相电路结构的控制方法在相同节点所实现的电压信号是一样的，都是两个幅度为vin/2的周期性电压脉冲信号，那么由第一转换支路201所生成的，作为第二转换支路202的两个电流源输入的电感电流也相同。那么所对应的在第二转换支路202中个节点的电压／电流波形也相同。只是顺序导通的控制方式在保持第一转换支路201相同输出的同时避免了原双相电路控制方法中多个电流通路同时为电感提供电流的情形，降低了第一转换支路201中电容之间的电荷转移损耗。
[0101]
应注意，在上述顺序导通的控制方法中，第一转换支路201中开关管的导通与关断重复的周期为两个ts周期，所以第一开关管q1、第二开关管q2、第十四开关管q14和第十五开关管q15的等效开关频率减半，如果以两个ts周期所组成的长周期tr定义第一转换支路201的周期的话，第一开关管q1、第二开关管q2、第十四开关管q14和第十五开关管q15则以相同的占空比错相tr周期的90度顺序导通，相应的控制信号的占空比也小于1/4。需要说明的是，在顺序导通的控制方法中，第一开关管q1、第二开关管q2、第十四开关管q14和第十五开关管q15可以以任意的导通顺序在一个tr周期内顺序导通一次。因为不同的导通顺序所对应的在电感l1和电感l3的第一端形成的周期性脉冲是相同的。
[0102]
而且，无论在第一转换支路201采取上述两种控制方法中的哪一种，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第一电感l1上的电流通过导通的第九开关管q9为第五电容c5（即储能电容）充电，而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第五电容c5（即储能电容）通过导通的第八开关管q8和第十开关管q10向输出电容（第六电容c6）放电。同样的，在第二转换支路202的开关周期的一部分时间内，第二电感l2上的电流通过导通的第十二开关管q12为第七电容c7（即储能电容）充电，而在第二转换支路202的开关周期的另一部分时间内，第七电容c7（即储能电容）通过导通的第十一开关管q11和第十三开关管q13向输出电容（第六电容c6）放电。从而，第二转换支路202将输入的两个电流转换为电压输出端vout的电压。
[0103]
电压转换电路200还可以通过加入横向扩展支路的方法来实现多相并联工作以输出更大的电流。在一实施例中，第一转换支路201还包括第十六开关管、第十七开关管与第九电容。其中，第十六开关管的第三端与第一电容的第一端连接。第十六开关管的第二端分别与第十七开关管的第三端及第九电容的第一端连接。第十七开关管的第二端与第二电感的第一端连接。控制器分别与第十六开关管的第一端及第十七开关管的第一端连接。
[0104]
电压转换电路200还包括依次级联的a个横向扩展支路，每个横向扩展支路包括第三扩展开关管、第四扩展开关管、第五扩展开关管、第六扩展开关管、第七扩展开关管、第八
扩展开关管、第三扩展电容、第四扩展电容与第一扩展电感。其中，a为≥1的整数。
[0105]
其中，横向扩展支路中的第三扩展开关管的第三端与第一电容的第一端连接，横向扩展支路中的第三扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第四扩展开关管的第三端及横向扩展支路中的第三扩展电容的第一端连接，横向扩展支路中的第四扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端及横向扩展支路中的第五扩展开关管的第三端连接，横向扩展支路中的第一扩展电感的第二端分别与横向扩展支路中的第四扩展电容的第一端及横向扩展支路中的第六扩展开关管的第三端连接，横向扩展支路中的第六扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第七扩展开关管的第三端及第六电容的第一端连接，横向扩展支路中的第七扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第八扩展开关管的第三端及横向扩展支路中的第四扩展电容的第二端连接，横向扩展支路中的第五扩展开关管的第二端及横向扩展支路中的第八扩展开关管的第二端均接地。
[0106]
当a=1时，横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与第一电感的第一端连接，第九电容的第二端与横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接。
[0107]
当1≤b＜a时，a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接，a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与第一电感的第一端连接，第九电容的第二端与a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接。
[0108]
请参照图14，图14示例性示出了在图4所示的电路结构的基础上增加第十六开关管、第十七开关管、第九电容以及a个横向扩展支路的一种结构。
[0109]
如图14所示，第十六开关管q16的第三端与第一电容c1的第一端连接。第十六开关管q16的第二端分别与第十七开关管q17的第三端及第九电容c9的第一端连接。第十七开关管q17的第二端与第二电感l2的第一端连接。控制器分别与第十六开关管q16的第一端及第十七开关管q17的第一端连接。
[0110]
电压转换电路200还包括依次级联的a个横向扩展支路。a个横向扩展支路包括第一个横向扩展支路20b1、第二个横向扩展支路20b2
…
第a个横向扩展支路20ba。每个横向扩展支路包括第三扩展开关管、第四扩展开关管、第五扩展开关管、第六扩展开关管、第七扩展开关管、第八扩展开关管、第三扩展电容、第四扩展电容与第一扩展电感。其中，a为≥1的整数。例如，第一个横向扩展支路20b1包括第三扩展开关管qc1、第四扩展开关管qd1、第五扩展开关管qe1、第六扩展开关管qf1、第七扩展开关管qg1、第八扩展开关管qh1、第三扩展电容cc1、第四扩展电容cd1与第一扩展电感lc1。
[0111]
其中，横向扩展支路中的第三扩展开关管的第三端与第一电容c1的第一端连接。横向扩展支路中的第三扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第四扩展开关管的第三端及横向扩展支路中的第三扩展电容的第一端连接。横向扩展支路中的第四扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端及横向扩展支路中的第五扩展开关管的第三端连接。横向扩展支路中的第一扩展电感的第二端分别与横向扩展支路中的第四扩展电容的第一端及横向扩展支路中的第六扩展开关管的第三端连接。横向扩展支路中的第六扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路中的第七扩展开关管的第三端及第六电容c6的第一端连接。横向扩展支路中的第七扩展开关管的第二端分别与横向扩展支路
中的第八扩展开关管的第三端及横向扩展支路中的第四扩展电容的第二端连接。横向扩展支路中的第五扩展开关管的第二端及横向扩展支路中的第八扩展开关管的第二端均接地。
[0112]
以第一个横向扩展支路20b1为例，第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc1的第三端与第一电容c1的第一端连接。第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc1的第二端分别与第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1的第三端及第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展电容cc1的第一端连接。第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1的第二端分别与第一个横向扩展支路20b1中的第一扩展电感lc1的第一端及第一个横向扩展支路20b1中的第五扩展开关管qe1的第三端连接。第一个横向扩展支路20b1中的第一扩展电感lc1的第二端分别与第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展电容cd1的第一端及第一个横向扩展支路20b1中的第六扩展开关管qf1的第三端连接。第一个横向扩展支路20b1中的第六扩展开关管qf1的第二端分别与第一个横向扩展支路20b1中的第七扩展开关管qg1的第三端及第六电容c6的第一端连接。第一个横向扩展支路20b1中的第七扩展开关管qg1的第二端分别与第一个横向扩展支路20b1中的第八扩展开关管qh1的第三端及第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展电容cd1的第二端连接。第一个横向扩展支路20b1的第五扩展开关管qe1的第二端及第一个横向扩展支路20b1中的第八扩展开关管qh1的第二端均接地。
[0113]
当a=1时，第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展电容cc1的第二端与第一电感l1的第一端连接，第九电容c9的第二端与第一个横向扩展支路20b1中的第一扩展电感lc1的第一端连接。横向扩展后的电压转换电路为三相电压转换电路。
[0114]
当1≤b＜a时，a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接，a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与第一电感l1的第一端连接，第九电容c9的第二端与a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接。以b=1为例，第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展电容cc1的第二端与第二个横向扩展支路20b2中的第一扩展电感lc2的第一端连接，第a个横向扩展支路20ba中的第三扩展电容cca的第二端与第一电感l1的第一端连接，第九电容c9的第二端与第一个横向扩展支路20b1中的第一扩展电感lc1的第一端连接。横向扩展后的电压转换电路为（a+2）相电压转换电路。
[0115]
针对于图14所示的电路结构的上半部分，上半部分包括第一转换支路201、各横向扩展支路中的第三扩展开关管、第四扩展开关管、第五扩展开关管、第三扩展电容与第一扩展电感。其中图14所示的电路结构的上半部分构成一个新的多相的第一转换支路201。本技术针对多相的第一转换支路201的实施例还提供两种不同的控制方式。
[0116]
以三相电压转换电路（即当a=1时）为例，其中的一种控制方式具体实现过程为：控制器还用于：控制第一开关管q1和第十七开关管q17的组合、第十六开关管q16和第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1的组合以及第一个横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc1与第二开关管q2的组合以相同的占空比错相120度交替地导通与关断；控制第三开关管q3以与第二开关管q2互补的方式导通与关断，控制第四开关管q4以与第十七开关管q17互补的方式导通与关断，控制第一个横向扩展支路20b1中的第五扩展开关管qe1以与第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qda互补的方式导通与关断。
[0117]
通过上述控制方法，可以在第一电感l1的第一端，第二电感l2的第一端及第一横向扩展支路20b1中的第一扩展电感lc1的第一端产生三个幅度为输入电源vin的电压一半（即vin/2）的周期性脉冲信号，且三个周期性脉冲信号两两之间错相120度。同时三个周期性脉冲信号会分别在第一电感l1，第二电感l2和第一横向扩展支路20b1中的扩展电感lc1上产生三个电流源为三相的第二转换支路202提供电流。这里的三相的第二转换支路202包括图14中的第二转换支路202和第一个横向扩展支路20b1中的第五扩展开关管qf1,第一个横向扩展支路20b1中的第六扩展开关管qg1和第一个横向扩展支路20b1中的第七扩展开关管qh1,以及第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展电容cd1。类似前面的实施例，控制器会控制这个三相的第二转换支路202中各开关管周期性地导通与关断，以基于三个电流源提供的电流生成电压输出端vout的电压。
[0118]
在（a+2）相电压转换电路中，当1≤b＜a时，控制第一开关管q1和第十七开关管q17的组合、第十六开关管q16和a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路20b1的第四扩展开关管qd1的组合、a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路的第三扩展开关管与a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路的第四扩展开关管的组合以及a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路20ba中的第三扩展开关管qca与第二开关管q2的组合，以相同的占空比错相360/（2+a）度交替地导通与关断；控制第三开关管q3以与第二开关管q2互补的方式导通与关断，控制第四开关管q4以与第十七开关管q17互补的方式导通与关断，控制a个横向扩展支路中各个横向扩展支路中的第五扩展开关管以与同一个横向扩展支路中的第四扩展开关管互补的方式导通与关断。
[0119]
通过上述控制方法，可以在第一电感l1的第一端，第二电感l2的第一端及a个横向扩展支路中的每个扩展电感的第一端产生（a+2）个幅度为输入电源vin的电压一半（即vin/2）的周期性脉冲信号，且这（a+2）个周期性脉冲信号中相邻的两个周期性脉冲信号之间错相360／（2+a）度。同时a+2个周期性脉冲信号会分别在第一电感l1，第二电感l2和a个横向扩展支路中的每个扩展电感上分别产生（a+2）个电流源为（a+2）相的第二转换支路202提供电流。这里的（a+2）相的第二转换支路202包括图14中的第二转换支路202和a个横向扩展支路20b1中的每个第五扩展开关管、第六扩展开关管、第七扩展开关管以及第四扩展电容。类似前面的实施例，控制器会控制这个（a+2）相的第二转换支路202中各开关管周期性地导通与关断，以基于三个电流源提供的电流生成电压输出端vout的电压。
[0120]
以三相电压转换电路（即当a=1时）为例，图14所示的多相的电压转换电路也可以采用顺序导通的控制方式，具体实现过程为：控制器还用于：控制第一开关管q1、第十七开关管q17、第十六开关管q16、第一横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1、第一横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc1和第一开关管q1以相同的占空比错相60度交替地导通与关断；控制第三开关管q3在第二开关管q2或第一横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc１导通时关断，及在第二开关管q2和第一横向扩展支路20b1中的第三扩展开关管qc1都关断时导通；控制第四开关管q4在第十七开关管q17或第一开关管q1导通时关断，及在第十七开关管q17和第一开关管q1都关断时导通；控制第一横向扩展支路20b1中的第五扩展开关管qe1在第十六开关管q16或第一横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1导通时关断，及在第十六开关管q16和第一横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1都关断时导通。
[0121]
类似的，通过上述顺序导通的控制方法，同样可以在第一电感l1的第一端，第二电
感l2的第一端及第一横向扩展支路20b1中的扩展电感lc1的第一端产生三个幅度为输入电源vin的电压一半（即vin/2）的周期性脉冲信号，且三个周期性脉冲信号两两之间错相120度。所以，如前所述，顺序导通的控制方法对三相的电压转换电路200的输出没有影响，只是可以在低电流输出时减少第一转换支路201的开关损耗和电荷转移损耗。
[0122]
在（a+2）相电压转换电路中，当1≤b＜a时，控制第一开关管q1、第十七开关管q17、第十六开关管q16、a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路中的第三扩展开关管、a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路的第四扩展开关管、第二开关管q2以相同的占空比错相180/（2+a）度交替地导通与关断；控制第三开关管q3在第二开关管q2或a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路20ba中的第三扩展开关管qca导通时关断，及在第二开关管q2和a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路20ba中的第三扩展开关管qca都关断时导通；控制第四开关管q4在第十七开关管q17或第一开关管q1导通时关断，及在第十七开关管q17和第一开关管q1都关断时导通；控制a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路20b1中的第五扩展开关管qe1在第十六开关管q16或a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1导通时关断，及在第十六开关管q16和a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路20b1中的第四扩展开关管qd1都关断时导通；控制a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第五扩展开关管在a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管或a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管和a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管都关断时导通。
[0123]
类似的，通过上述控制方法，也可以在第一电感l1的第一端，第二电感l2的第一端及a个横向扩展支路中的每个扩展电感的第一端产生（a+2）个幅度为输入电源vin的电压一半（即vin/2）的周期性脉冲信号，且这（a+2）个周期性脉冲信号中相邻的两个周期性脉冲信号之间错相360／（2+a）度。所以，如前所述，顺序导通的控制方法对三相的电压转换电路200的输出没有影响，只是可以在低电流输出是减少第一转换支路201的开关损耗和电荷转移损耗。
[0124]
针对于图14所示的电路结构的下半部分，下半部分包括第二转换支路202、各横向扩展支路中的第六扩展开关管、第七扩展开关管、第八扩展开关管与第四扩展电容。本技术实施例也提供了控制方式。具体实现过程如下：控制器还用于：控制第八开关管q8与第十开关管q10的组合与第九开关管q9以互补的方式交替导通与关断；控制第十一开关管q11与第十三开关管q13的组合与第十二开关管q12以互补的方式交替导通与关断；控制a个横向扩展支路中的每个横向扩展支路中的第六扩展开关管与第八扩展开关管的组合与同一横向扩展支路中的第七扩展开关管以互补的方式交替导通与关断。其中，第八开关管q8、第十一开关管q11及a个横向扩展支路中每个横向扩展支路中的第六扩展开关均以第二转换支路202的开关频率和相同的占空比错相360/（2+a）度导通与关断。在图14所示的电路结构中，通过增加横向扩展支路，能够得到是更多相的第一转换支路201错相并联，有助于提高整个电压转换电路200输出电流的能力，减小输出电压纹波。并且，这里尤其突出每一相电路与下一相电路之间通过电容耦合（包括第二电容c2，第九电容c9和每个横向扩展支路中的第三扩展电容），可以实现多相电路的每个电感上电流的自动均流，也有助于效率提升。
[0125]
在一些实施例中，图14所示的电路结构的下半部分（即为多相的第二转换支路
202）的开关频率不低于图14所示的电路结构的上半部分（即为多相的第一转换支路201）的开关频率。在另一些实施例中，图14所示的多相的第二转换支路202可以以50%的占空比工作，即每个开关管的导通时间相同。在另一些实施例中，图14所示的多相的第二转换支路202可以以图9和图10所示的扩展方法通过加入多相纵向扩展支路的方式来电压转换电路200的降压比。本技术实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括本技术任一实施例中的电压转换电路200。
[0126]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；在本技术的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本技术的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种电压转换电路，其特征在于，包括：第一转换支路、第二转换支路与控制器；所述第一转换支路分别与输入电源及所述第二转换支路连接，所述控制器分别与所述第一转换支路及所述第二转换支路中的各开关管连接；所述控制器用于控制所述第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为所述输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于所述至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为所述第二转换支路提供电流；所述控制器还用于控制所述第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于所述至少两个电流源提供的电流生成输出电压。2.根据权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路为开关电容转换电路，且所述第二转换支路包括至少一个电流输入端、一个电压输出端、一个输出电容、至少三个开关管和至少一个储能电容；其中，在所述第二转换支路的开关周期中的一部分时间内，控制所述第二转换支路中的一部分开关管的导通，以使所述电流源通过所述电流输入端为所述储能电容充电；在所述第二转换支路的开关周期中的另一部分时间内，控制所述第二转换支路中的另一部分开关管导通，以使所述储能电容通过所述电压输出端向输出电容放电。3.根据权利要求1或2所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一转换支路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电容、第二电容、第一电感与第二电感；所述第一开关管的第三端分别与所述第一电容的第一端及所述输入电源连接，所述第一开关管的第二端分别与所述第二开关管的第三端及所述第二电容的第一端连接，所述第二开关管的第二端分别与所述第三开关管的第三端及所述第一电感的第一端连接，所述第一电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第一电感的第二端为所述至少两个电流源中的第一电流源的输出端，所述第二电容的第二端分别与所述第二电感的第一端及所述第四开关管的第三端连接，所述第二电感的第二端与所述第二转换支路连接，且所述第二电感的第二端为所述至少两个电流源中的第二电流源的输出端，所述第一电容的第二端、所述第三开关管的第二端及所述第四开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第一开关管的第一端、所述第二开关管的第一端、所述第三开关管的第一端、所述第四开关管的第一端连接。4.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第三电容与第四电容；所述第五开关管的第三端分别与所述第三电容的第一端、所述第一电感的第二端及所述第二电感的第二端连接，所述第五开关管的第二端分别与所述第六开关管的第三端及所述第四电容的第一端连接，所述第六开关管的第二端分别与所述第三电容的第二端及所述第七开关管的第三端连接，所述第四电容的第二端及所述第七开关管的第二端均接地；所述控制器分别与所述第五开关管的第一端、所述第六开关管的第一端及所述第七开关管的第一端连接；其中，所述第三电容的第一端为电流输入端，所述第四电容的第一端为电压输出端，所述第四电容为输出电容，所述第三电容为储能电容。5.根据权利要求3所述的电压转换电路，其特征在于，所述第二转换支路包括第八开关
管、第九开关管、第十开关管、第十一开关管、第十二开关管、第十三开关管、第五电容、第六电容与第七电容；所述第八开关管的第三端分别与所述第五电容的第一端及所述第一电感的第二端连接，所述第八开关管的第二端分别与所述第九开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第九开关管的第二端分别与所述第五电容的第二端及所述第十开关管的第三端连接，所述第六电容的第二端及所述第十开关管的第二端均接地；所述第十一开关管的第三端分别与所述第七电容的第一端及所述第二电感的第二端连接，所述第十一开关管的第二端分别与所述第十二开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述第十二开关管的第二端分别与所述第七电容的第二端及所述第十三开关管的第三端连接，所述第十三开关管的第二端接地；所述控制器分别与所述第八开关管的第一端、所述第九开关管的第一端及所述第十开关管的第一端、所述第十一开关管的第一端、所述第十二开关管的第一端及所述第十三开关管的第一端连接；其中，所述第五电容的第一端及所述第七电容的第一端均为电流输入端，所述第六电容的第一端为电压输出端，所述第六电容为输出电容，所述第五电容及所述第七电容为储能电容。6.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。7.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：在一个工作周期中的第一个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第二个时间段内，控制所述第一开关管、所述第三开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第三个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第四个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第五个时间段内，控制所述第二开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断；在一个工作周期中的第六个时间段内，控制所述第三开关管、所述第四开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开关管导通，并控制其他开关管关断。8.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：
控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述第十一开关管与所述第十三开关管的组合与所述第十二开关管以互补的方式交替导通与关断；其中，所述第八开关管与所述第十一开关管均以所述第二转换支路的开关频率，并以与所述第二转换支路相同的占空比错相180度导通与关断。9.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路还包括依次级联的m个纵向扩展支路，每个所述纵向扩展支路包括第一扩展开关管、第二扩展开关管、第一扩展电容与第二扩展电容，其中，m为≥1的整数；其中，所述m个纵向扩展支路中的第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述第五电容的第一端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第七电容的第一端连接；所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端连接，所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第一端与所述第一个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述m个纵向扩展支路中的第m个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第三端与所述第一电感的第二端连接，所述第m个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端与所述第二电感的第二端连接；所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接，所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接；所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展电容的第二端与所述第五电容的第二端连接，所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展电容的第二端与所述第七电容的第二端连接；当1＜k≤m时，所述m个纵向扩展支路中的第k个纵向扩展支路中的第一扩展开关管的第二端与所述m个纵向扩展支路中的第（k-1）个纵向扩展支路中第一扩展开关管的第三端连接，所述第k个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第二端与所述第（k-1）个纵向扩展支路中的第二扩展开关管的第三端连接；所述控制器与所述m个纵向扩展支路中的扩展开关管的第一端连接。10.根据权利要求9所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管以50%的占空比交替导通与关断，以使所述第二转换支路和所述纵向扩展支路中的开关管工作在两个工作状态；其中，在所述两个工作状态中的第一个工作状态，所述控制器用于：控制所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、所述第八开关管、所述第十开关管及所述第十二开关管导通，并控制其他开关管关断；在所述两个工作状态中的第二个工作状态，所述控制器用于：控制所述m个纵向扩展支路中的第奇数个纵向扩展支路中的第一扩展开关管、所述m个纵向扩展支路中的第偶数个纵向扩展支路中的第二扩展开关管、所述第九开关管、所述第十一开关管及所述第十三开
关管导通，并控制其他开关管关断。11.根据权利要求5、6或9所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一转换支路还包括第十四开关管、第十五开关管与第八电容；所述第十四开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述第十四开关管的第二端分别与所述第十五开关管的第三端及所述第八电容的第一端连接，所述第八电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第十五开关管的第二端与所述第二电感的第一端连接；所述控制器分别与所述第十四开关管的第一端及所述第十五开关管的第一端连接。12.根据权利要求11所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述第一开关管、所述第十五开关管的组合与所述第二开关管和所述第十四开关管的组合以相同的占空比错相180度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断；控制所述第四开关管以与所述第十五开关管互补的方式导通与关断。13.根据权利要求11所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述第一开关管、所述第十五开关管、所述第二开关管和所述第十四开关管以相同的占空比错相90度交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述第十四开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述第十四开关管均关断时导通；控制所述第四开关管在所述第一开关管或所述第十五开关管导通时关断，及在所述第一开关管和所述第十五开关管均关断时导通。14.根据权利要求5所述的电压转换电路，其特征在于，所述第一转换支路还包括第十六开关管、第十七开关管与第九电容；所述第十六开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述第十六开关管的第二端分别与所述第十七开关管的第三端及所述第九电容的第一端连接，所述第十七开关管的第二端与所述第二电感的第一端连接，所述控制器分别与所述第十六开关管的第一端及所述第十七开关管的第一端连接；所述电压转换电路还包括依次级联的a个横向扩展支路，每个所述横向扩展支路包括第三扩展开关管、第四扩展开关管、第五扩展开关管、第六扩展开关管、第七扩展开关管、第八扩展开关管、第三扩展电容、第四扩展电容与第一扩展电感，其中，a为≥1的整数；其中，所述横向扩展支路中的第三扩展开关管的第三端与所述第一电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第三扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的第三端及所述横向扩展支路中的第三扩展电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端及所述横向扩展支路中的第五扩展开关管的第三端连接，所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第二端分别与所述横向扩展支路中的第四扩展电容的第一端及所述横向扩展支路中的第六扩展开关管的第三端连接，所述横向扩展支路中的第六扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第七扩展开关管的第三端及所述第六电容的第一端连接，所述横向扩展支路中的第七扩展开关管的第二端分别与所述横向扩展支路中的第八扩展开关管的第三端及所述横向扩展支路中的第四扩展电容的第二端连接，所述横向扩展支路中的第五
扩展开关管的第二端及所述横向扩展支路中的第八扩展开关管的第二端均接地；当a=1时，所述横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第九电容的第二端与所述横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接；当1≤b＜a时，所述a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接，所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展电容的第二端与所述第一电感的第一端连接，所述第九电容的第二端与所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第一扩展电感的第一端连接。15.根据权利要求14所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：当a=1时，控制所述第一开关管和所述第十七开关管的组合、所述第十六开关管和所述横向扩展支路中的第四扩展开关管的组合以及所述横向扩展支路中的第三扩展开关管与所述第一开关管的组合以相同的占空比错相120度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断，控制所述第四开关管以与所述第十七开关管互补的方式导通与关断，控制所述横向扩展支路中的第五扩展开关管以与所述横向扩展支路中的第四扩展开关管互补的方式导通与关断；当1≤b＜a时，控制所述第一开关管和所述第十七开关管的组合、所述第十六开关管和所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路的第四扩展开关管的组合、所述a个横向扩展支路中的第b个横向扩展支路的第三扩展开关管与所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路的第四扩展开关管的组合以及所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管与所述第二开关管的组合，以相同的占空比错相360/（2+a）度交替地导通与关断；控制所述第三开关管以与所述第二开关管互补的方式导通与关断，控制所述第四开关管以与所述第十七开关管互补的方式导通与关断，控制所述a个横向扩展支路中各个横向扩展支路中的第五扩展开关管以与同一个横向扩展支路中的第四扩展开关管互补的方式导通与关断。16.根据权利要求14所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：当a=1时，控制所述第一开关管、所述第十七开关管、所述第十六开关管、所述横向扩展支路中的第四扩展开关管、所述横向扩展支路中的第三扩展开关管和所述第一开关管以相同的占空比错相60度交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述横向扩展支路中的第三扩展开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述横向扩展支路中的第三扩展开关管关断时导通；控制所述第四开关管在所述第十七开关管或所述第一开关管导通时关断，及在所述第十七开关管和所述第一开关管关断时导通；控制所述横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述第十六开关管或所述横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述第十六开关管和所述横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通；当1≤b＜a时，控制所述第一开关管、所述第十七开关管、所述第十六开关管、所述a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路的第三扩展开关管、所述a个横向扩展支路中的每一个横向扩展支路的第四扩展开关管、所述第二开关管以相同的占空比错相180/（2+a）度
交替地导通与关断；控制所述第三开关管在所述第二开关管或所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管导通时关断，及在所述第二开关管和所述a个横向扩展支路中的第a个横向扩展支路中的第三扩展开关管关断时导通；控制所述第四开关管在所述第十七开关管或所述第一开关管导通时关断，及在所述第十七开关管和所述第一开关管关断时导通；控制所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述第十六开关管或所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述第十六开关管和所述a个横向扩展支路中的第一个横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通；控制所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第五扩展开关管在所述a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管或所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管导通时关断，及在所述a个横向扩展支路中的b个横向扩展支路中的第三扩展开关管和所述a个横向扩展支路中的第（b+1）个横向扩展支路中的第四扩展开关管关断时导通。17.根据权利要求14-16任意一项所述的电压转换电路，其特征在于，所述控制器还用于：控制所述第八开关管与所述第十开关管的组合与所述第九开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述第十一开关管与所述第十三开关管的组合与所述第十二开关管以互补的方式交替导通与关断；控制所述a个横向扩展支路中的每个横向扩展支路中的第六扩展开关管与第八扩展开关管的组合与统一横向扩展支路中的第七扩展开关管以互补的方式交替导通与关断；其中，所述第八开关管、所述第十一开关管及所述a个横向扩展支路中每个横向扩展支路中的第六扩展开关均以第二转换支路的开关频率和相同的占空比错相360/（2+a）度导通与关断。18.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-17任意一项所述的电压转换电路。

技术总结
本申请公开了一种电压转换电路与电子设备，涉及电子电路技术领域。电压转换电路包括第一转换支路、第二转换支路与控制器。第一转换支路分别与输入电源及第二转换支路连接，控制器分别与第一转换支路及第二转换支路中的各开关管连接。控制器用于控制第一转换支路中的各开关管的导通与关断，以产生至少两路电压幅度为输入电源的电压一半的脉冲信号，并基于至少两路脉冲信号分别生成至少两个电流源为第二转换支路提供电流。控制器还用于控制第二转换支路中的各开关管周期性地导通与关断，以基于至少两个电流源提供的电流生成输出电压。通过上述方式，能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。能够提高电压转换效率。


技术研发人员：刘锐 杨松楠 陶海
受保护的技术使用者：希荻微电子集团股份有限公司
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/9/19