升压直流/直流转换器及其电子装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供升压直流／直流转换器及其电子装置，具体提供一种用于将一个输入直流电压转换为一个输出直流电压的直流／直流转换器。该直流／直流转换器包括至少一个开关，与该至少一个开关相连接的一个电感和可提供一个控制信号的一个控制器。该至少一个开关响应处于一个第一状态的该控制信号，进入一个闭合状态且该状态维持一个闭合时间段，该闭合时间段依赖于该输入直流电压和一个常量。本实用新型专利技术可减小元件尺寸可用来节省空间，元件的成本也低于采用现有技术设计时采用超大元件的成本。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及直流/直流转换器，更具体的是涉及升压型直流/直流转换器及其控制器。
技术介绍
直流/直流转换器用于将一个输入直流电压转换为一个输出直流电压。升压转换器是直流/直流转换器中的一种，它可将一个输入直流电压转换为一个更高的输出直流电压。这种升压转换器可用于各种电子装置，包括由电池供电的便携式电子装置。通常，输出电压被调节至一个所需值，但是由于电池放电或不同的负载电流，输入电压会改变。升压转换器的输出电压由一个控制器控制，此控制器控制一个或多个开关的状态。一种提供给开关的控制信号为脉宽调制(PWM)信号，改变PWM信号的占空比可控制开关状态。对于使用PWM控制信号的升压转换器，该升压转换器的相关电感的电流纹波取决于PWM控制信号的占空比(D)。当D＝0.5时，电感电流纹波最大；当D＞0.5或者D＜0.5时，电感电流纹波减小。当设计这种升压转换器时，需要考虑最坏情况下的电感电流极限。这就需要有一个电感承载峰值电流而不饱和铁芯。对于由PWM控制信号控制的升压转换器，必须根据D＝0.5时的峰值电流设计该电感的尺寸，D＝0.5时的输入电压满足VIN＝VOUT/2。对于其他输入电压，峰值电流减小，因此电感未充分使用。同样的未充分使用影响到所有的升压转换器元件，包括电源开关，输出和输入滤波电容，这些电容用于平滑输出电压和对输入电压进行滤波。这些会对该升压转换器的成本、尺寸和效率产生负面影响。其他类型的控制信号，例如改变频率的脉冲频率调制控制信号(PFM)，会产生同一个PWM控制信号控制的该升压转换器类似的缺点。
技术实现思路
本技术提供一种升压直流/直流转换器，用于将一个输入直流电压转换为一个输出直流电压，所述升压直流/直流转换器包括至少一个开关；一个电感，与所述至少一个开关中的每一个相连接；和一个控制器，所述控制器与所述至少一个开关相连接，该控制器可提供一个第一控制信号，所述至少一个开关响应该第一控制信号，所述至少一个开关进入一个闭合状态且该状态持续一个第一时间，所述第一时间依赖于所述输入直流电压和一个第一常量。本技术还提供一个电子装置，所述电子装置包括直流电压源；负载；和一个升压直流/直流转换器，用于将一个输入直流电压转换为一个输出直流电压，所述升压直流/直流转换器输入端连接于直流电压源，输出端连接于负载，述升压直流/直流转换器包括至少一个开关；一个电感，与所述至少一个开关中的每一个相连接；和一个控制器，所述控制器与所述至少一个开关相连接，该控制器可提供一个第一控制信号，所述至少一个开关响应该第一控制信号，所述至少一个开关进入一个闭合状态且该状态持续一个第一时间，所述第一时间依赖于所述输入直流电压和一个第一常量。本技术还提供一种升压直流/直流转换器，用于将一个输入直流电压转换为一个高于所述输入直流电压的输出直流电压，其特征在于所述直流/直流转换器包括一个高侧开关和一个低侧开关；一个电感，与所述高侧和低侧开关相连接；和一个控制器，与所述高侧和低侧开关相连接，所述控制器控制所述高侧和低侧开关处于三种状态闭合时间状态，断开时间状态和跳跃时间状态，在所述闭合时间状态，所述控制器切换所述高侧开关至断开状态并切换所述低侧开关至闭合状态，所述低侧开关保持一个闭合时间段的闭合状态，所述闭合时间段依赖于所述输入直流电压和一个第一常量，在所述断开时间状态，所述控制器切换所述高侧开关至闭合状态并切换所述低侧开关至断开状态，所述控制器预测所述电感上的电流达到零时，控制所述高侧和低侧开关至所述跳跃时间状态，所述控制器切换所述高侧开关至断开状态并切换所述低侧开关至断开状态。本技术可减小元件尺寸可用来节省空间，元件的成本也低于采用现有技术设计时采用超大元件的成本。附图说明图1A示出了具有一个升压转换器的一个电子装置的简化框图；图1B示出了图1A所示升压转换器的一个实施例的框图；图1C示出了图1B所示实施例的一个时序图；图1D示出了图1B所示实施例的另一个时序图，此时序图对工作在重载和轻载情况进行了对比；图2A示出了图1A所示升压转换器的另一个实施例的框图；图2B示出了图2A所示升压转换器在连续电流模式下工作的时序图；图2C示出了图2A所示升压转换器在不连续电流模式下工作的时序图；图3示出了图2A所示压控电流源的电路图；图4示出了图3所示压控电流源的一个潜在实施例的电路图；图5示出了图2A所示压控可切换电流沉的电路图； 图6示出了图5所示压控可切换电流沉的一个潜在实施例的电路图；图7示出了图2A所示Vcap、ndr和pdr在连续电流模式下的波形图；图8示出了图2A所示Vcap、ndr和pdr在不连续电流模式下的波形图；图9示出了图2A所示反馈控制电路的一个实施例的电路图；图10示出了图2A所示几个元件的电压和电流的波形图；图11示出了图2A所示电流检测电路的一个实施例的电路图。具体实施方式虽然如下详细描述将参考示例性实施例展开，但是对于本领域的技术人员，显然，他们会认识到本技术存在许多同等物、修订和变更描述。因此，希望可以更宽泛的理解本技术。图1A示出了一个实施例的一个电子装置190，该电子装置具有一个升压转换器100。该电子装置190可以是任何一种电子装置，包括但不限于服务器、台式计算机、笔记本电脑、手机、个人数字助理、电源工具等。电子装置190可以从任何一种电源获取电能，例如一个直流电源180。该直流电源可以是任何一种电源，例如交流/直流(AC/DC)适配器、直流“香烟”(“cigarette”)型适配器、电池或者可充电电池。一个可充电电池包括任何一种可充电电池，例如锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池或者类似电池。该升压转换器100可以接收一个直流输入电压VIN，并向一个负载170提供一个输出直流电压VOUT，输出电压VOUT大于输入电压VIN。图1B更详细地示出了图1A所示升压转换器100的一个实施例100a的框图。通常，升压转换器100a接收一个输入直流电压VIN，并提供所需的输出直流电压VOUT，输出电压VOUT大于输入电压VIN。升压转换器100a通常包括一个电感112、一个主开关SW2和电流检测电路113、一个同步开关SW1109、一个整流二极管110和一个输出电容111。嵌入电路113的开关SW1 109和电流检测电路可能在一些实施例中被略去。本文所使用的电路包括，例如，硬连线电路、可编程电路、状态机电路、和/或存储可编程电路所执行指令的固件，这些电路可单独使用或者任意结合使用。驱动和先断后接(BBM)电路116通过路径115可断开和闭合开关SW2，并且该电路116还可通过路径114断开和闭合开关SW1 109。电路116包括可防止开关SW1和SW2同时导通的BBM电路。当开关SW2闭合时，电感112的电流按斜率VIN/L线性增加。电流增加的幅度与SW2的导通时间成正比。当SW2断开后，电流可通过二极管110或者开关SW1 109传输到输出线103。反馈电路108可监测输出电压VOUT，当开关SW1 109断开时，可直接从输出线103监测输出电压，或者当SW1闭合时，从节点128监测输出电压，并向比较器107提供反馈信息，例如，路径130上的电压Vfb。该反馈信息除了具有一个电压成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种升压直流／直流转换器，用于将一个输入直流电压转换为一个输出直流电压，其特征在于所述升压直流／直流转换器包括：　　　　至少一个开关；　　　　一个电感，与所述至少一个开关中的每一个相连接；和　　　　一个控制器，所述控制器与所述至少一个开关相连接，该控制器可提供一个第一控制信号，所述至少一个开关响应该第一控制信号，所述至少一个开关进入一个闭合状态且该状态持续一个第一时间，所述第一时间依赖于所述输入直流电压和一个第一常量。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王佛贤，韩洺光，法拉米哈伊坡贝斯库斯塔内斯缇，
申请(专利权)人：美国凹凸微系有限公司，
类型：实用新型
国别省市：US[美国]