一种低静态电流的开关型调节器制造技术

依据本发明专利技术的一种低静态电流的开关型调节器，通过计时电路控制功率级电路中的开关管的导通时间，并利用电流过零检测电路和输出电压检测电路实现功率级电路中的开关管的零电流导通及其对输出电压在一定的范围内的调节。其中的电流过零检测电路通过检测功率级电路中开关结点电压以判断电感电流是否过零，而其他部分的电路结构也比较简单，因而控制电路需要的元器件较少，易于实现，且控制逻辑简单，在实现低静态电流的同时，减小了其芯片面积，更适合单芯片的集成并降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关型调节器，尤其涉及一种低静态电流的开关型调节器。
技术介绍
目前，随着人们对便携式消费类电子产品的使用频率越来越高，为了实现其电池系统更长时间的待机工作，降低系统电路的静态工作电流成为研究的重点。通过将功率器件与控制电路的高密度集成，能够在很大程度上能够降低电路的静态工作电流，在此基础上采用不同的控制策略也可以进一步把静态工作电流降低。比较典型的例子如采用单芯片功率调节器，其包括同步降压型电压调节器和非同步降压型电压调节器，其控制策略可以选择电压模式控制或定频峰(谷)值电流模式控制。 相对而言，传统的电压模式控制其实现简单，但仍需要单独的电流检测及过流保护电路，这些电路额外增加了静态工作电流；定频峰(谷)值电流模式控制有天然的过流保护功能，更有利于系统的稳定，但是其所必需的电感电流峰(谷)值采样电路、峰(谷)值比较电路、 时钟电路及电压闭环调节电路，也都在一定程度上增加了静态工作电流的消耗。同时，无论是同步降压型电压调节器还是非同步降压型电压调节器，其作为上管的NMOS管需要较为复杂的浮驱动电路，增加了静态电流；而下管PMOS管虽然不需要复杂的浮驱动电路，但需要较大的芯片面积才能实现与NMOS相同的导通电阻，其实现成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种低静态电流的开关型调节器，通过计时电路控制功率级电路中的开关管的导通时间，并利用电流过零检测电路和输出电压检测电路实现功率级电路中的开关管的零电流导通及其对输出电压在一定的范围内的调节，以解决现有技术中要求电路结构简单，低生产成本与低静态工作电流之间无法同时满足的问题。依据本专利技术一实施例的一种低静态电流的开关型调节器，其包括功率级电路，控制电路和驱动电路，其中所述控制电路包括一电流过零检测电路，接收功率级电路中开关结点电压信号，用以检测功率级电路中电感的电流过零点，并输出一过零信号；—输出电压检测电路，其接收所述功率级电路的输出电压反馈信号，并将所述输出电压反馈信号分别与一输出电压上限阈值和一输出电压下限阈值进行比较以产生一使能控制信号；当所述输出电压反馈信号从所述输出电压下限阈值上升至所述输出电压上限阈值的过程中，所述使能控制信号为有效状态；在输出电压反馈信号从所述输出电压上限阈值下降至所述输出电压下限阈值的过程中，所述使能控制信号为无效状态；一计时电路，用以在所述功率级电路中开关管的导通时刻开始计时，并且在一设定的时间间隔后输出一计时信号；一逻辑电路，接收所述过零信号，使能控制信号以及计时信号；当所述使能控制信号有效，并且所述过零信号有效时，导通所述功率级电路中的开关管；当所述计时信号有效时，关断所述功率级电路中的开关管；在所述使能控制信号为无效状态时，保持所述功率级电路中开关管为关断状态；所述驱动电路接收所述逻辑电路输出的控制信号，并根据所述控制信号产生相应的驱动信号，来驱动所述功率级电路中开关管的开关动作以在其输出端得到一恒定的电信号。进一步的，所述开关型调节器进一步包括一上电启动电路，与所述控制电路连接， 用以在上电初始时刻，保证所述功率级电路中开关管处于导通状态。优选的，所述电流过零检测电路包括第一比较器，用以比较接收到的所述功率级电路中开关结点电压信号和第一基准电压，其输出信号作为所述过零信号。优选的，所述输出电压检测电路包括一第二比较器，所述第二比较器为一滞回比较器，具有第二基准电压，其将所述输出电压反馈信号和第二基准电压相比较，其输出信号作为所述使能控制信号。优选的，所述计时电路控制所述功率级电路的开关管的导通时间为恒定的，其包括第一开关管，由恒定电流源和第一电容组成的充电电路，第三比较器和第一单稳态触发器；其中所述第一开关管接收所述逻辑电路输出的控制信号，以控制所述充电电路的充放电动作；所述第三比较器将第一电容电压与一第三基准电压进行比较，其输出通过所述第一单稳态触发器后，作为所述计时信号输入至所述逻辑电路。优选的，所述计时电路控制所述功率级电路中的开关管的导通时间随着所述功率级电路的输入电压和输出电压的变化而变化，用以提高所述功率级电路的带载能力；其包括第二开关管，由一电压控制电流源和第二电容组成的充电电路，第四比较器和第二单稳态触发器；其中，所述第二开关管接收所述逻辑电路输出的控制信号，以控制所述充电电路的充放电动作；所述第四比较器将所述第二电容电压与一第三基准电压进行比较，其输出通过所述第二单稳态触发器后，作为所述计时信号输入至所述逻辑电路；所述电压控制电流源的输入电压为所述功率级电路的输入电压和输出电压的差值，所述电压控制电流源的输出电流与其输入电压成比例关系，以此控制所述充电电路的充电时间，进而控制所述功率级电路中开关管的导通时间。优选的，所述逻辑电路包括第一 RS触发器，第二 RS触发器、第三单稳态触发器和一与门；其中所述与门的第一输入端接收所述过零信号，第二输入端接收所述使能控制信号， 其输出信号通过所述第三单稳态触发器后，输入至所述第一 RS触发器的S端和所述第二 RS 触发器的R端；所述第一 RS触发器的R端与所述第二 RS触发器的S端连接，并接收所述计时信号，其输出信号控制所述功率级电路中的开关管的导通和关断；所述第二 RS触发器的输出信号用以控制所述计时电路在所述功率级电路中开关管开通时开始计时工作，在其关断时停止计时。优选的，所述功率级电路的拓扑结构为非隔离型同步降压调节器、非隔离型非同步降压调节器、非隔离型升降压调节器、非隔离型升压调节器或隔离型升降压调节器。 依据本专利技术的实施例，电流过零检测电路通过检测功率级电路中开关结点电压以判断电感电流是否过零，而其他部分的电路结构也比较简单，因而控制电路需要的元器件较少，易于实现，且控制逻辑简单，在实现低静态电流的同时，减小了其芯片面积，更适合单芯片的集成并降低了生产成本。另外，依据本专利技术的实施例适用于非隔离型同步降压调节器、非隔离型非同步降压调节器、非隔离型升压调节器、非隔离型升降压调节器、隔离型降压调节器、或隔离型升降压调节器等多种功率级电路。通过下文优选实施例的具体描述，本专利技术的上述和其他优点更显而易见。附图说明图1所示为依据本专利技术的开关型调节器的第一实施例的原理框图；图2所示为依据本专利技术的开关型调节器的第二实施例的原理框图；图3所示为图2所示的开关型调节器的工作波形图；图4所示为依据本专利技术的开关型调节器的第三实施例的原理框图；图5所示为依据本专利技术的开关型调节器的第四实施例的原理框图；图6所示为依据本专利技术的开关型调节器的第五实施例的原理框图；图7所示为依据本专利技术的开关型调节器的第六实施例的原理框图；图8所示为依据本专利技术的开关型调节器的第七实施例的原理框图；图9所示为依据本专利技术的开关型调节器的第八实施例的原理框图。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，在以下本专利技术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。参考图1，所示为依据本专利技术的开关型调节器的第一实施例的原理框图；其中功率级电路的拓扑结构为非隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，
申请(专利权)人：杭州矽力杰半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：