混合功率转换器制造技术

本发明专利技术涉及功率转换器的电路、结构以及控制方法。依据本发明专利技术适合实施例的一混合功率转换器包括：（１）由一控制信号控制的第一开关装置；（２）与所述第一开关装置和一输出端连接的一电感装置；（３）一控制电路，用于接收输出端反馈信号，并产生所述控制信号来控制所述第一开关装置；所述控制电路包括第一探测电路，用于监测第一输出状态和第二输出状态；当监测到第一输出状态时，所述控制电路根据所述控制信号控制第一开关装置以开关模式工作；当监测到第二输出状态时，控制第一开关装置以线性控制模式工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及导体器件领域。更具体的说，涉及一种功率转换器。
技术介绍
电压调节器，例如DC-DC电压转换器，用于为各种各样的电子系统提供 稳定的电压源。低压设备(如笔记本电脑、手机等)的电池管理尤其需要高 效率的DC-DC变换器。开关型电压调节器通过^4t入直流电压转换成高频斩波电压，然后再对 其进行滤波而产生直流输出电压。具体来说，开关调节器包括一个开关，以 使直流输入电压源(如电池)和负载(如集成电路IC)交替性的连接和断开 连接。 一个输出滤波器，典型地包括一个电感和电容，连接到被斩波的输入 电压和负载之间，以对输出进行滤波，进而提供直流输出电压。 一个控制器 (如脉宽调节器，脉冲频率调节器等)，用以控制开关获得基本恒定的直流 输出电压。另 一类型的转换器为线性调节器，适用于输入和输出电压差较小的转换 器，也同样适用于输入和输出电压的差别较大、但功率较低的应用场合。在 输入电压比输出电压大很多的降压应用中，由于线性调节器较大的功率损耗， 开关型调节器一般会比线性调节器有更高的效率。然而，开关型调节器由于 开关工作也会导致功率损耗(比如功率器件开关转换、驱动损耗等)。另外， 开关型调节器的控制一般要比线性调节器复杂，所以其静态损^^更大。因此， 在相对低的负载输出状态下，开关型调节器的效率会降低，甚至可能比相应 的线性调节器效率更低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种容纳开关型调节器和线性调节器的高效率的混 合转换器，以在相对较宽的负载范围内实现较高的转换效率。本专利技术的另一目的是提供一种电压调节控制方法，其集合了开关调节和 线性调节，以在相对较宽的负载范围内实现较高的转换效率。本专利技术的又一目的是提供一种电压转换装置，其同时容纳开关型调节器 和线性调节器的高效率的混合转换器，以在相对较宽的负载范围内实现较高 的转换效率。在依据本专利技术的一个实施例中，混合转换器包括(1)由一控制信号控 制的第一开关装置；(2)与所述第一开关装置和一输出端连接的一电感装置； (3)—控制电路，用于接收输出端反馈信号，并产生所述控制信号来控制所 述第一开关装置；所述控制电路包括第一探测电路，用于监测第一输出状态 和第二输出状态；当监测到第一输出状态时，所述控制电路根据所述控制信 号控制第一开关装置以开关模式工作；当监测到第二输出状态时，控制第一 开关装置以线性模式工作。在依据本专利技术的另一实施例中， 一种电压调节控制方法包括(l)监测 混合转换器的输出，所述混合转换器将输入电压转换成输出电压，被监测的 输出提供用于调节输出电压的反馈信息；(2)当监测到第一输出状态时，控 制所述混合转换器的第一开关装置，使其在第一时间段内闭合，在第二时间 段内断开；(3)当检测到第二输出状态时，控制混合转换器的第一开关装置 工作在线性模式。在依据本专利技术的一实施例的一种电压转换装置，包括(l)输出监测装 置，用于检测输出并提供反馈用以调节输出电压；(2)第一控制装置，用于 在检测到第一输出状态时，控制第一开关装置在第一时间段内闭合，在第二 时间段内断开；(3)第二控制装置，当检测到第二输出状态时，控制第一开 关装置以线性模式工作。依据本专利技术的实施例可以方便地实现一种高效率的功率转换电源调节 器。进一步，依据本专利技术的实施例可以容纳开关型调节器和线性调节器，以 在相对宽的负载范围内，取得较高的电源转换效率。本专利技术的上述和其它有 益效果通过以下优选实施例的描述会更显而易见。附图说明图1A为一示例开关型调节器的原理框图，所述开关型调节器为降压拓朴 结构；图1B为 一 示例线性调节器的原理框图2为依据本专利技术的实施例的第一示例混合转换器的原理方框图； 图3为根据本专利技术的实施例的第二示例混合转换器的原理方框图； 图4为根据本专利技术的实施例的第三示例混合转换器的原理方框图； 图5A为根据本专利技术的实施例的第四示例混合转换器的原理方框图； 图5B为依据本专利技术的实施例的图5A所示的电路变形结构的原理方框图； 图6为根据本专利技术的实施例的第五示例混合转换器的原理方框图； 图7A为根据本专利技术的实施例的第六示例混合转换器的原理方框图； 图7B为依据本专利技术的实施例的图7A所示的电路变形结构的原理方框图； 图8为依据本专利技术实施例的使用混合拓朴结构的一示例功率转换方法流 程图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不 仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、 修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本发 明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些 细节的描述也可以完全理解本专利技术。另外，为了避免对本专利技术的实质造成不 必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。下面以相关
人员所熟知的过程、流程、逻辑模块、功能模块， 处理，电路图、代码、数据位、数据流、信号，或者计算机、处理器、控制 器、存储器波形的形式对本
技术实现思路
进行详尽描述。这些过程、流程、逻辑块、功能等， 一般被认为是达到理想或者预期的 结果的步骤或指示的自洽序列。步骤一般包括物理量的物理操纵。通常情况 下，尽管不一定是，这些数量常采取电、磁、光学或量子信号等形式，它们 能够被储存，转让，合并，比较，并以其他方式被计算机或数据处理系统所 控制。事实证明，有时候为了方便起见，鉴于共享的原因，把这些信号称作为位、波、波形、流、值、元素、符号、字母、术语、数字等类似的名称， 在计算机程序或软件中称之为代码(可能是目标代码，源代码或二进制代码)。但是应当指出，所有这些术语以及其类似的术语都与相应的物理量或者 信号有关，并且仅^L是方便于这些物理量或者信号的标识。除非特别声明， 否则在以下的描述中，所使用的术语诸如处理，操作，，，计算，决定，，，操纵，变换，，以及类似的均指计算机或数据处理系统中的行为和进程， 或类似的处理装置(例如， 一个电子，光学或量子计算或处理装置或电路)， 由计算机、数据处理系统或者类似处理装置操纵和变换以物理量表示(如电 子)的数据。这些术语把控制和变换电路、系统或结构(例如，寄存器、存 储器、其他这样的信息存储、传输或显示设备)元件中的物理量的处理设备 的行为和进程看作为其他相似的数据，并用相同或者不同的系统或结构的组 成部分之中的物理量表示。此外，在本应用中，电线、绕线、引线、信号、导线，，和总 线指的是任何已知的结构、构造、布局、技术、方法或者过程以用来在物 理上把电路中的信号从一个点传到另一个点。除另有说明否则使用文本的上 下文中，通常情况下，已知、固定、给定、肯定和预定指的是一个值另有说明的除外；数量、参数、约束条件、条件、状态、流程、过程、 方法、实施，或各种组合等在理论上是可变的，但是提前设定后，在后续使 用中保持不变。开关型调节器在轻载输出状态时的效率较低的问题，可以通过在轻载输 出状态的大部分时间内关断开关型调节器的方法来解决。在这种情况下，输出 电压会较高，而且没有被严格地调制，输出电压会逐渐漂回调节的电压范围。 然而，在某些工作状态下，如从睡眠模式到满载模式的过渡，会导致相对高的 输出噪声和相对慢的暂态响应。在一种实现方案中，开关型调节器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合功率转换器，用于将输入电压转换为输出电压以驱动外部负载，其特征在于，包括：　（１）由一控制信号控制的第一开关装置；　（２）与所述第一开关装置和一输出端连接的一电感装置；　（３）一控制电路，用于接收输出端反馈信号，并 产生所述控制信号来控制所述第一开关装置；所述控制电路包括第一探测电路，用于监测第一输出状态和第二输出状态；当监测到第一输出状态时，所述控制电路根据所述控制信号控制第一开关装置以开关模式工作；当监测到第二输出状态时，控制第一开关装置以线性控制模式工作。

【技术特征摘要】
US 2008-11-20 12/313,4571、一种混合功率转换器，用于将输入电压转换为输出电压以驱动外部负载，其特征在于，包括(1)由一控制信号控制的第一开关装置；(2)与所述第一开关装置和一输出端连接的一电感装置；(3)一控制电路，用于接收输出端反馈信号，并产生所述控制信号来控制所述第一开关装置；所述控制电路包括第一探测电路，用于监测第一输出状态和第二输出状态；当监测到第一输出状态时，所述控制电路根据所述控制信号控制第一开关装置以开关模式工作；当监测到第二输出状态时，控制第一开关装置以线性控制模式工作。2、 根据权利要求1所述的混合功率转换器，其特征在于，进一步包括第 二开关装置，当监测到所述第二输出状态时，所述控制电路控制所述第二开 关装置以线性控制模式工作。3、 根据权利要求2所述的混合功率转换器，其特征在于，所述控制电路 进一步包括第二探测电路，用于在第二输出状态时确定所述第二开关装置何 时以线性控制模式工作，何时以开关控制模式工作。4、 根据权利要求1所述的混合功率转换器，其特征在于，所述第一开关 装置包括一组并联的器件，当监测到第一输出状态时，所述控制电路控制第 一开关装置闭合或者关断，当监测到第二输出状态时，所述控制电路关断第 一开关装置中并联的一组器件中的第 一数量的器件，并且驱动所述第一开关 装置中的并联器件的剩余部分工作在线性控制模式。5、 根据权利要求1所述的混合功率转换器，其特征在于，进一步包括由 一组并联器件组成的第二开关装置，当监测到第二输出状态时，所述控制电 路关断第二开关装置中的一组并联的器件中的第一数量的器件，并且控制所 述第二开关装置中的并联器件的剩余部分器件工作在线性控制;^莫式。6、 根据权利要求1所述的混合功率转换器，其特征在于，进一步包括由 一组并联器件组成的第二开关装置，当监测到第二输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔格林，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，矽力杰公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]