包括自举电容器的降压转换器及其操作方法技术

提供了一种包括自举电容器的降压转换器及其操作方法。降压转换器包括：第一开关元件，将输入电压节点连接到开关节点；第二开关元件，将所述开关节点连接到接地节点；低压差(LDO)稳压器，连接到所述输入电压节点；脉宽调制(PWM)控制器，被配置为接收指示操作模式的模式信号并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第一开关元件的第一控制信号或用于接通所述第二开关元件的第二控制信号；自举充电器，被配置为接收所述模式信号并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号；以及自举电容器，将所述LDO稳压器的输出节点连接到所述开关节点。的输出节点连接到所述开关节点。的输出节点连接到所述开关节点。

【技术实现步骤摘要】
包括自举电容器的降压转换器及其操作方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年8月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
‑
2021
‑
0110313的优先权，该申请的公开内容通过引用整体地并入本文。


[0003]本专利技术构思涉及一种降压转换器，并且更具体地，涉及一种包括自举电容器的降压转换器及其操作方法。

技术介绍

[0004]随着电子技术的不断发展，已经使用了各种类型的电子设备。一个示例是诸如智能电话、膝上型电脑或可穿戴设备的移动设备。移动电子设备可以使用其中包括的电池设备来驱动。随着电子设备的功耗增加，电池容量也增加，因此，可以以各种速度对电池进行充电。

技术实现思路

[0005]本专利技术构思提供一种基于自举电容器的周期性充电来维持自举电容器的电压电平的装置和方法。
[0006]根据本专利技术构思的示例实施例，一种降压转换器包括：第一开关元件，所述第一开关元件将输入电压节点连接到开关节点；第二开关元件，所述第二开关元件将所述开关节点连接到接地节点；低压差(LDO)稳压器，所述LDO稳压器连接到所述输入电压节点；脉宽调制(PWM)控制器，所述PWM控制器被配置为接收指示操作模式的模式信号并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第一开关元件的第一控制信号或用于接通所述第二开关元件的第二控制信号；自举充电器，所述自举充电器被配置为接收所述模式信号并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号；以及自举电容器，所述自举电容器将所述LDO稳压器的输出节点连接到所述开关节点。
[0007]根据本专利技术构思的示例实施例，一种降压转换器的操作方法包括：接收模式信号并且标识操作模式；基于所述操作模式来触发用于接通第一开关元件的第一控制信号或用于接通第二开关元件的第二控制信号；以及触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号。
[0008]根据本专利技术构思的示例实施例，一种降压转换器包括：第一开关元件，所述第一开关元件将输入电压节点连接到开关节点；第二开关元件，所述第二开关元件将所述开关节点连接到接地节点；脉宽调制(PWM)控制器，所述PWM控制器被配置为接收指示操作模式的模式信号，并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第一开关元件的第一控制信号或用于接通所述第二开关元件的第二控制信号；自举充电器，所述自举充电器被配置为接收所述模式信号并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号；以及自举电容器，所述自举电容器将所述第一开关元件连接到所述开关节点。
附图说明
[0009]根据结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本专利技术构思的实施例，在附图中：
[0010]图1是图示根据本专利技术构思的示例实施例的电子设备和外部电源的框图；
[0011]图2是图示根据本专利技术构思的示例实施例的充电集成电路的详细框图；
[0012]图3是图示根据本专利技术构思的示例实施例的降压转换器的电路图；
[0013]图4是图示根据本专利技术构思的示例实施例的脉冲跳跃(pulse skip)模式的定时图；
[0014]图5是图示根据本专利技术构思的示例实施例的异步模式的定时图；
[0015]图6是图示根据比较示例的包括自举电容器的降压转换器的电路图；
[0016]图7A是图示根据比较示例的脉冲跳跃模式的定时图；
[0017]图7B是图示根据比较示例的脉冲跳跃模式的定时图；以及
[0018]图8是图示根据比较示例的异步模式的定时图。
具体实施方式
[0019]在下文中，参考附图详细地描述本专利技术构思的实施例。
[0020]图1是图示根据本专利技术构思的示例实施例的电子设备和外部电源的框图。
[0021]参考图1，示出了电子设备100和外部电源200。为了对包括在电子设备100中的电池130充电，电子设备100和外部电源200可以以有线或无线方式彼此连接。换句话说，可以使用有线或无线充电技术来对电池130充电。
[0022]在本专利技术构思的各种实施例中，电子设备100可以包括用户可以携带的各种电子装置。例如，电子设备100可以是诸如智能电话、平板个人计算机(PC)、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、可穿戴设备、全球定位系统(GPS)设备、电子书终端、数字广播终端、运动图片专家组(MPEG)音频第3层(MP3)播放器或数码相机的移动设备。作为另一示例，电子设备100可以是电动车辆。
[0023]电子设备100可以包括充电集成电路(IC)110，并且充电IC 110可以被称为“电池充电器”。例如，充电IC 110可以由IC芯片实现并且可以被安装在印刷电路板(PCB)上。充电IC 110可以从外部电源200接收电力，通过将该电力提供给电池130来对电池130充电，并且通过将电力提供给系统负载120来控制电子设备100执行各种功能。下面参考图2描述充电IC 110的特定配置。
[0024]另外，电子设备100可以包括电池130。电池130可以包括至少一个电池单元。例如，电池130可以对应于包括彼此串联连接的多个电池单元的多单元电池。作为另一示例，电池130可以对应于包括单个电池单元的单单元电池。当电子设备100连接到外部电源200时，电池130可以通过充电IC 110接收电力。当电子设备100未连接到外部电源200时，电池130可以向系统负载120提供电力以控制电子设备100执行各种功能。
[0025]另外，电子设备100可以包括系统负载120。系统负载120可以包括排除电子设备100中的充电IC 110和电池130之外的其余部件。例如，系统负载120可以包括显示器、应用处理器、通信处理器、扬声器、存储器等。换句话说，系统负载120可以包括电子设备100所包括的芯片、模块、操作块、功能块和知识产权(IP)块。系统负载120可以从外部电源200或电
210。
[0034]开关充电器114包括降压转换器，并且可以通过逐步降低输入电压并调节降压计数器的周期来调节充电电流。因为开关充电器114包括电感器，所以不能消除由于电感器的电阻分量而导致的开关损耗和传导损耗。因此，开关充电器114的充电效率可能低于直接充电器113的充电效率。下面参考图3描述降压转换器的特定操作。
[0035]直接充电器113可以通过电容(或电容式)分压器将输入电压直接提供给电池130。因为直接充电器113仅包括晶体管和电容器，所以可以节省由于电感器的电阻分量而导致的开关损耗和传导损耗。因为输入电压通过电容分压器被直接提供给电池130的节点，所以直接充电器113可以适用于高效充电系统。
[0036]电量计116可以感测电池130。例如，电量计116可以感测电池130的充电状态(SoC)、充电电压、充电电流和电池温度。SoC是电池130的当前容量与电池130的最大容量的比率并且可以由百分比(％)单位来定义。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降压转换器，包括：第一开关元件，所述第一开关元件将输入电压节点连接到开关节点；第二开关元件，所述第二开关元件将所述开关节点连接到接地节点；低压差稳压器，即LDO稳压器，所述LDO稳压器连接到所述输入电压节点；脉宽调制控制器，即PWM控制器，所述PWM控制器被配置为接收指示操作模式的模式信号，并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第一开关元件的第一控制信号或用于接通所述第二开关元件的第二控制信号；自举充电器，所述自举充电器被配置为接收所述模式信号，并且响应于所述模式信号触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号；以及自举电容器，所述自举电容器将所述LDO稳压器的输出节点连接到所述开关节点。2.根据权利要求1所述的降压转换器，其中，所述操作模式对应于脉冲跳跃模式，所述PWM控制器还被配置为在所述脉冲跳跃模式下去激活所述第一控制信号和所述第二控制信号，并且所述自举充电器还被配置为触发所述第三控制信号。3.根据权利要求2所述的降压转换器，其中，所述第三控制信号在充电时段内被触发预定次数，并且在所述充电时段之后的放电时段内维持逻辑低电平。4.根据权利要求3所述的降压转换器，其中，所述充电时段的长度、所述放电时段的长度和所述预定次数是基于所述自举电容器的泄漏电流的大小和所述自举电容器的电容值确定的。5.根据权利要求1所述的降压转换器，其中，所述操作模式对应于异步模式，所述PWM控制器还被配置为在所述异步模式下触发所述第一控制信号并且去激活所述第二控制信号，并且所述自举充电器还被配置为触发所述第三控制信号。6.根据权利要求5所述的降压转换器，其中，所述第三控制信号与所述第一控制信号交替被触发。7.根据权利要求6所述的降压转换器，其中，所述第三控制信号在充电时段内被触发预定次数，并且在所述充电时段之后的放电时段内维持逻辑低电平。8.根据权利要求7所述的降压转换器，其中，所述充电时段的长度和所述放电时段的长度是基于所述自举电容器的泄漏电流的大小和所述自举电容器的电容值确定的。9.根据权利要求8所述的降压转换器，其中，所述充电时段的所述长度与所述自举电容器的所述泄漏电流的所述大小成正比，并且所述放电时段的所述长度是与所述自举电容器的所述电容值成比例确定的。10.一种降压转换器的操作方法，所述操作方法包括：接收模式信号并且识别操作模式；基于所述操作模式来触发用于接通第一开关元件的第一控制信号或用于接通第二开关元件的第二控制信号；以及触发用于接通所述第二开关元件的第三控制信号。11.根据权利要求10所述的操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹启硕，高慧逢，苏津愚，吴亨锡，赵大雄，许晸旭，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：