具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器制造技术

本发明专利技术公开一种具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器。飞驰电容以及输出电感的第一端连接开关电路。输出电容的两端分别连接输出电感的第二端以及接地。误差放大器的一输入端连接输出电容与输出电感之间的节点。误差放大器的另一输入端耦接参考电压。误差放大器依据节点的电压与参考电压以输出误差放大信号。比较电路接收斜波信号。斜波信号的斜率与飞驰电容的电压成正比。比较电路比对斜波信号与误差放大信号输出比较信号。驱动电路依据比较信号驱动开关电路。驱动开关电路。驱动开关电路。

【技术实现步骤摘要】
具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器


[0001]本专利技术涉及电源转换器，特别是涉及一种具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器。

技术介绍

[0002]随着超高速网络以及物联网概念的普及兴盛，需要直流-直流降压转换器以实现电路组件间的能量传递。传统二阶直流-直流减压转换器需要采用耐高压功率组件以因应互补金属氧化物半导体先进制程的考虑，提高了产品成本。相比之下，三阶直流-直流转换器具有更小的纹波电压，更低的纹波电感电流，开关组件的闸极的驱动电压减半等特性，因而能提供更低杂信的输出电压。然而，由于制程变异和开关组件寄生效应等因素，多阶直流-直流转换器的飞驰电容(Flying Capacitor)存在电压不平衡问题以及开关组件导通不稳定等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器，包含开关电路、飞驰电容、输出电路、误差放大器、比较电路以及驱动电路。开关电路耦接输入电压。飞驰电容连接开关电路。输出电路包含输出电容以及输出电感。输出电感的第一端连接至开关电路。输出电容的两端分别连接输出电感的第二端以及接地。误差放大器的第一输入端连接至输出电容以及输出电感之间的输出节点。误差放大器的第二输入端耦接参考电压。误差放大器配置以依据输出节点的输出电压与参考电压以输出误差放大信号。比较电路连接误差放大器，配置以比对误差放大信号与一斜波信号，以输出比较信号，其中斜波信号的斜率与飞驰电容的电压成正比，并且输入电压与飞驰电容的电压的差值正比于斜波信号的斜率。驱动电路连接比较电路以及开关电路，配置以依据比较信号，以驱动开关电路。
[0004]在一实施方案中，电源转换器还包含逻辑电路。逻辑电路连接在驱动电路以及比较电路之间。逻辑电路配置以依据比较信号输出一逻辑信号。驱动电路依据逻辑信号输出驱动开关电路。
[0005]在一实施方案中，开关电路包含第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管。第一晶体管的第一端耦接输入电压。第二晶体管的第一端和第二端分别连接第一晶体管的第二端以及第三晶体管的第一端。第四晶体管的第一端和第二端分别连接第三晶体管的第二端以及接地。第二晶体管的第二端以及第三晶体管的第一端之间的节点连接输出电感的第一端。驱动电路连接第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管的控制端。飞驰电容的第一端连接第一晶体管的第二端以及第二晶体管的第一端之间的节点。飞驰电容的第二端连接第三晶体管的第二端以及第四晶体管的第一端之间的节点。
[0006]在一实施方案中，驱动电路包含第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器以及第六反相器。第一反相器、第二反相器、第三反相器和第四反相器的负
端分别连接第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管的控制端。第一反相器和第二反相器的正端分别连接第五反相器和第六反相器的负端。第三反相器、第四反相器、第五反相器和第六反相器的正端连接比较电路的输出端。
[0007]在一实施方案中，比较电路包含第一比较器以及第二比较器。第一比较器和第二比较器的第一输入端连接误差放大器以接收误差放大信号。第一比较器和第二比较器的第二输入端分别接收斜波信号所包含的第一斜波信号以及第二斜波信号。第一比较器的输出端连接第四反相器和第五反相器的正端。第二比较器的输出端连接第三反相器和第六反相器的正端。
[0008]在一实施方案中，所述具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器还包含逻辑电路，连接在驱动电路以及比较电路之间。逻辑电路包含第一正反器以及第二正反器。第一正反器的两输入端分别连接第一比较器的输出端以及接收一第一时脉信号。第一正反器的输出端连接第四反相器和第五反相器的正端。第二正反器的两输入端分别连接第二比较器的输出端以及接收一第二时脉信号。第二正反器的输出端连接第三反相器和第六反相器的正端。
[0009]在一实施方案中，所述具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器还包含斜波信号产生器，连接第一比较器和第二比较器的第二输入端。斜波信号产生器配置以依据输入电压以及飞驰电容的电压，以产生第一斜波信号以及第二斜波信号分别输入第一比较器和第二比较器的第二输入端。
[0010]在一实施方案中，所述具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器还包含分压电路，连接至输出节点以及误差放大器的第一输入端。分压电路配置以将输出节点的输出电压分压成反馈电压输入误差放大器的第一输入端。误差放大器配置以依据反馈电压与参考电压以输出误差放大信号。
[0011]在一实施方案中，分压电路包含第一分压电阻以及第二分压电阻。误差放大器的第一输入端连接至第一分压电阻以及第二分压电阻之间的反馈节点。反馈节点具有反馈电压。
[0012]如上所述，本专利技术提供一种具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器及方法，其利用具有与飞驰电容的电压成正比的斜率的斜波信号，调整用以控制开关电路的信号的工作周期，以平衡飞驰电容的电压维持为输入电压的二分之一。
[0013]为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本专利技术加以限制。
附图说明
[0014]图1为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的电路布局图。
[0015]图2为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的第一和第三晶体管开启、第二和第四晶体管关闭时的电流流向示意图。
[0016]图3为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器在第一时间的信号波形图。
[0017]图4为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的第三和第
四晶体管开启、第一和第二晶体管关闭时的电流流向示意图。
[0018]图5为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器在第二时间的信号波形图。
[0019]图6为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的第一和第三晶体管关闭、第二和第四晶体管开启时的电流流向示意图。
[0020]图7为本专利技术第一实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器在第三时间的信号波形图。
[0021]图8为本专利技术第二实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的电路布局图。
[0022]图9为本专利技术第二实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的逻辑信号的工作周期与总时间的比值小于0.5以及飞驰电容的电压大于二分之一输入电压时的信号波形图。
[0023]图10为本专利技术第二实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的逻辑信号的工作周期与总时间的比值小于0.5以及飞驰电容的电压小于二分之一输入电压时的信号波形图。
[0024]图11为本专利技术第二实施例的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器的逻辑信号的工作周期与总时间的比值大于0.5以及飞驰电容的电压大于二分之一输入电压时的信号波形图。
[0025]图12为本专利技术第二实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器，其特征在于，所述具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器包含：开关电路，耦接输入电压；飞驰电容，连接所述开关电路；输出电路，包含输出电容以及输出电感，所述输出电感的第一端连接至所述开关电路，所述输出电容的两端分别连接所述输出电感的第二端以及接地；误差放大器，所述误差放大器的第一输入端连接至所述输出电容以及所述输出电感之间的输出节点，所述误差放大器的第二输入端耦接参考电压，所述误差放大器配置以依据所述输出节点的输出电压与所述参考电压以输出误差放大信号；比较电路，连接所述误差放大器，配置以比对所述误差放大信号与斜波信号以输出比较信号，其中所述斜波信号的斜率与所述飞驰电容的电压成正比，并且所述输入电压与所述飞驰电容的电压的差值正比于所述斜波信号的斜率；以及驱动电路，连接所述比较电路以及所述开关电路，配置以依据所述比较信号，以驱动所述开关电路。2.根据权利要求1所述的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器，其特征在于，所述具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器还包含逻辑电路，所述逻辑电路连接在所述驱动电路以及所述比较电路之间，配置以依据所述比较信号输出逻辑信号，所述驱动电路依据所述逻辑信号输出驱动所述开关电路。3.根据权利要求1所述的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器，其特征在于，所述开关电路包含第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管以及第四晶体管；所述第一晶体管的第一端耦接所述输入电压，所述第二晶体管的第一端和第二端分别连接所述第一晶体管的第二端以及所述第三晶体管的第一端，所述第四晶体管的第一端和第二端分别连接所述第三晶体管的第二端以及接地；所述第二晶体管的第二端以及所述第三晶体管的第一端之间的节点连接所述输出电感的第一端；所述驱动电路连接所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管以及所述第四晶体管的控制端；所述飞驰电容的第一端连接所述第一晶体管的第二端以及所述第二晶体管的第一端之间的节点，所述飞驰电容的第二端连接所述第三晶体管的第二端以及所述第四晶体管的第一端之间的节点。4.根据权利要求3所述的具有飞驰电容自动平衡机制的电源转换器，其特征在于，所述驱动电路包含第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器以及第六反相器；所述第一反相器、所述第二反相器、所述第三反相器和所述第四反相器的负端分别连接所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第三晶体管和所述第四晶体管的控制端；所述第一反相器和所述第二反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈富权，
申请(专利权)人：茂达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：