本發(fā)明涉及電子電路，并且更具體地涉及包括dc-dc轉(zhuǎn)換器電路的電力轉(zhuǎn)換器電路和用于這樣的轉(zhuǎn)換器電路的限流電路。
背景技術(shù)：
：：1、許多電子產(chǎn)品、特別是移動計算和/或通信產(chǎn)品和部件(例如，筆記本計算機、超級本計算機、平板設(shè)備、lcd和led顯示器)需要多個電壓電平。例如，射頻(rf)發(fā)射器功率放大器可能需要相對高的電壓(例如，12v或更高)，而邏輯電路系統(tǒng)可能需要低電壓電平(例如，1v至2v)。還有其他電路系統(tǒng)可能需要中間電壓電平(例如，5v至10v)。2、電力轉(zhuǎn)換器通常用于從公共電源例如電池生成較低或較高的電壓。一種類型的電力轉(zhuǎn)換器包括轉(zhuǎn)換器電路(例如，基于開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)的電荷泵)、控制電路系統(tǒng)、以及在一些實施方式中諸如偏置電壓發(fā)生器、時鐘發(fā)生器、電壓調(diào)節(jié)器、電壓控制電路等的輔助電路系統(tǒng)。如在本公開內(nèi)容中使用的，術(shù)語“電荷泵”是指被配置成將vin升壓或降壓至vout的開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)。這樣的電荷泵的示例包括級聯(lián)乘法器開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)、迪克森開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)、梯形(ladder)開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)、串-并聯(lián)開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)、斐波那契(fibonacci)開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)和倍增器(doubler)開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)，所有的這些開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)可以被配置為多相或單相網(wǎng)絡(luò)。開關(guān)電容器網(wǎng)絡(luò)dc-dc轉(zhuǎn)換器通常是可以具有一些外部部件(例如電容器)的集成電路(ic)，并且在大多數(shù)情況下被表征為具有固定的vin與vout轉(zhuǎn)換比率(例如，2分壓或3分壓)。如本領(lǐng)域中已知的，可以通過例如以下操作根據(jù)dc-dc電力轉(zhuǎn)換器來構(gòu)建ac-dc電力轉(zhuǎn)換器：首先，將ac輸入整流成dc電壓；然后將dc電壓施加到dc-dc電力轉(zhuǎn)換器。3、為了給系統(tǒng)設(shè)計人員提供更大的靈活性，并且為了處理其中電源可能需要不同轉(zhuǎn)換比率(例如，當(dāng)電池放電并輸出較低電壓時，或者當(dāng)設(shè)備的電源在電池與ac-dc電力線源之間切換時)而變化的應(yīng)用，利用具有可選擇轉(zhuǎn)換比率的dc-dc電力轉(zhuǎn)換器是有用的。例如，2019年4月16日公布的題為“selectable?conversion?ratio?dc-dc?converter”的轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且通過此引用并入于此的美國專利第10,263,514b1號，描述了可以在2分壓(div2)操作模式與3分壓(div3)操作模式之間切換的迪克森dc-dc電力轉(zhuǎn)換器。作為另一示例，2015年12月1日公布的題為“controller-driven?reconfiguration?of?switched-capacitor?power?converter”的、現(xiàn)在轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并且通過此引用并入于此的美國專利第9,203,299b2號，描述了具有可重新配置的轉(zhuǎn)換比率的其他dc-dc電力轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。4、許多基于fet的dc-dc電力轉(zhuǎn)換器架構(gòu)的普遍問題是，在電力轉(zhuǎn)換器的啟動期間需要避免過大的電流涌入。例如，對于美國專利第10,263,514b1號中所示類型的可選擇轉(zhuǎn)換比率dc-dc轉(zhuǎn)換器，缺少足夠的保護(hù)電路系統(tǒng)，當(dāng)輸入電壓vin首次被施加時，沒有一個電容器(有時被稱為“飛跨電容器”)會被初始充電，并且因此電流涌入電路中。例如，如果fet電力開關(guān)的導(dǎo)通電阻ron是1毫歐姆(0.001歐姆)，并且vin是10v，那么由于歐姆定律v＝i×r，涌入電流將是大約10,000安培的尖峰。在集成電路實現(xiàn)方式中，存在寄生電感(例如，由于管芯上的導(dǎo)體布線和印刷電路板導(dǎo)體布線)，這些寄生電感根據(jù)以下電感器理論將電流尖峰變換為電壓尖峰：v＝l×di/dt。這樣的電壓尖峰使電荷泵電力開關(guān)受電應(yīng)力過大，從而影響其可靠性，可能引起破壞。對于在電荷泵電力開關(guān)兩端產(chǎn)生10v的1ns?100a脈沖，寄生電感僅需要大約100ph。所產(chǎn)生的10v尖峰可能超過fet開關(guān)中的許多fet開關(guān)的擊穿電壓，并且當(dāng)然，對于相同的寄生電感，更大的電流尖峰導(dǎo)致更大的電壓尖峰。5、當(dāng)dc-dc電力轉(zhuǎn)換器的飛跨電容器不平衡時出現(xiàn)相關(guān)問題，這意味著在通過電力開關(guān)連接的飛跨電容器之間存在電荷差。如果沒有保持電荷平衡，則會出現(xiàn)電流尖峰和由此產(chǎn)生的破壞性電壓尖峰。6、另一設(shè)計挑戰(zhàn)是獲得高效率，這對于具有受限的電池空間的設(shè)備(例如，蜂窩電話、“智能”手表和健身可穿戴設(shè)備)尤為重要。7、因此，能夠在實現(xiàn)高效率的同時減輕或消除電力轉(zhuǎn)換器中可能被表征為“潛在破壞性事件”的事件(例如，可能由于各種原因出現(xiàn)的破壞性電流尖峰，這些原因包括涌入電流、電荷轉(zhuǎn)移電流、短路、emi事件等)將是有用的。技術(shù)實現(xiàn)思路1、本發(fā)明提供了用于可選擇轉(zhuǎn)換比率電力轉(zhuǎn)換器的電路和方法，該可選擇轉(zhuǎn)換比率電力轉(zhuǎn)換器包括低壓差(ldo)電力供應(yīng)件，該低壓差電力供應(yīng)件適于在實現(xiàn)高效率的同時基于所選擇的轉(zhuǎn)換比率來選擇電壓輸入。ldo電力供應(yīng)件限制通過電力轉(zhuǎn)換器的功率fet的電流，從而減輕或消除潛在破壞性事件。這樣的電路和方法提供針對潛在破壞性事件，例如在電力轉(zhuǎn)換器的“軟啟動”期間和在動態(tài)電荷平衡期間的電流尖峰的保護(hù)，而不需要針對這些功能的添加的電路系統(tǒng)。2、本發(fā)明認(rèn)識到，將到電力轉(zhuǎn)換器的所有非頂級電力開關(guān)的柵極電壓基于vin或類似的電壓電平是低效的，因為這些供應(yīng)電壓高于切換較低電平的功率fet所需的電壓。因此，本發(fā)明的一個方面是利用電力轉(zhuǎn)換器自身的內(nèi)部電壓節(jié)點來有效地為較低電平的電力開關(guān)的柵極供電。使用這樣的內(nèi)部電壓節(jié)點的復(fù)雜因素是電力轉(zhuǎn)換器的分壓比率可以動態(tài)地切換，由于一些功率fet(例如，電力開關(guān)s2)的切換相位的變化，這影響了在所利用的內(nèi)部電壓節(jié)點中的一些處可用的電壓。此外，在div2和div3操作之間的轉(zhuǎn)變期間，不正確的ldo配置會導(dǎo)致級聯(lián)效應(yīng)，這會損壞電力轉(zhuǎn)換器。因此，本發(fā)明的另一方面是自適應(yīng)電路架構(gòu)，其在功能上允許在用于為相關(guān)聯(lián)的電平移動器和預(yù)驅(qū)動器供電的ldo和用于為相關(guān)聯(lián)的最終驅(qū)動器供電的ldo的不同電壓供應(yīng)源之間的動態(tài)切換。3、在一個實施方式中，本發(fā)明包括雙低壓差電路配置，該雙低壓差電路配置包括：包括被配置成耦接在第一電壓源與目標(biāo)電路之間的fet電路的第一低壓差電路，該第一低壓差電路被配置成選擇性地向目標(biāo)電路的電壓輸入節(jié)點施加第一電壓；以及包括被配置成耦接在第二電壓源與目標(biāo)電路之間的fet電路的第二低壓差電路，該第二低壓差電路被配置成選擇性地向目標(biāo)電路的電壓輸入節(jié)點施加第二電壓。4、在一些實施方式中，第一低壓差電路和第二低壓差電路是具有“線或”輸出的全柵極驅(qū)動ldo，其可以例如向目標(biāo)電路，例如耦接至功率fet的柵極的預(yù)驅(qū)動器(以及可選的電平移位器)提供電力。在一些實施方式中，第一低壓差電路和第二低壓差電路是具有“線或”輸出的降低的柵極驅(qū)動ldo，其可以例如向耦接至功率fet的柵極的最終驅(qū)動器提供電力。一些實施方式，具有“線或”輸出的雙全柵極驅(qū)動ldo向目標(biāo)電路，例如耦接至功率fet的柵極的預(yù)驅(qū)動器(以及可選的電平移位器)提供電力，而具有“線或”輸出的雙降低的柵極驅(qū)動ldo向耦接至功率fet的柵極的最終驅(qū)動器提供電力。5、本發(fā)明的一個或更多個實施方式的細(xì)節(jié)在下面附圖和描述中被闡述。根據(jù)描述和附圖以及根據(jù)權(quán)利要求書，本發(fā)明的其他特征、目的和優(yōu)點將是明顯的。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12