一种开关稳压电路制造技术

一种开关稳压电路，用于控制一个开关稳压器，此开关稳压器具有（1）包括一个或多个开关晶体管的开关，（2）包括一个输出电容的在稳定的电压下给负载供给电流的输出。当输出端的电压由于输出电容的充电能够基本上保持在调节后的电压时，上述控制电路生成一个或多个控制信号以关断开关晶体管。这样的控制电路尤其在低电流水平下可提高稳压器电路的工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种开关稳压电路
:本专利技术涉及一种开关稳压器电路。更具体地，本专利技术涉及开关稳压电路中可在宽电流范围内保持高效的控制电路和方法。
技术介绍
:电压调节器的目的是为负载提供一种预定的和恒定的输出电压，而输入电压源可能是波动的。一般来说，有两种不同类型的稳压器:串联稳压器和开关稳压器。串联稳压器采用与负载串联耦合在一起的元件(例如功率晶体管)，以控制该元件两端的电压降，从而调节出现在负载端的电压。与此相反，开关稳压器采用的开关(例如功率晶体管)与负载串联或并联耦合连接。稳压器控制开关的开启和关闭，以调节供给负载的功率。开关稳压器采用电感能量存储元件，从而将电流脉冲转换成稳定的负载电流。因此，开关稳压器的功率以离散的电流脉冲形式被发送，而在一个串联稳压器中，稳压器的功率以稳定的电流形式被发送。为了产生电流脉冲，开关稳压器通常包括控制电路，以打开和关闭开关。开关的占空比(它控制向负载提供的功率)可以通过多种方法来改变。例如，占空比可以通过以下方法改变:(I)固定脉冲频率而改变各脉冲的占空比，(2)固定各脉冲的占空比而改变脉冲频率。不管采用哪种方法控制占空比，开关稳压器一般都比串联稳压器的效率更高。在串联稳压器中，旁路元件一般工作在其线性区域，在线性区域内，旁路元件连续导通电流。这将导致晶体管连续的功率耗散。相反，在开关稳压器中，开关处于断开状态(这种状态下没有功率耗散)或导通状态(低阻抗状态，这种状态下有较小的功率耗散)。这种差异在操作时通常会导致开关稳压器的平均功耗的减少。当稳压器的输入-输出端电压差较大时，上述效率上的差异将更加清晰。例如，等效功能下，串联稳压器的效率低于25%，而开关稳压器的效率可以大于75%。由于开关稳压器与串联稳压器相比有更高的效率，开关稳压器通常采用电池供电系统，如便携式笔记本电脑和手持式仪器。在这样的系统中，当开关稳压器的电流接近额定值时(例如笔记本电脑的磁盘和硬盘驱动器都在工作时)，整个电路的效率可以很高。然而，效率通常是一个与输出电流相关的函数，并且输出电流减小时功率减小。这种效率的降低一般是由于操作开关稳压器造成的损失。这些损失包括:稳压器中控制电路的静态电流损耗、开关损耗(开关驱动的电流损耗和电感/变压器的绕组和磁芯损耗)。在电池供电的系统中，开关稳压器在低输出电流时效率的减少便很重要，这将使电池的寿命最大化。鉴于上述情况，提供高效率的开关稳压器是需要的。在开关稳压电路中，提供在宽电流范围(包括低输出电流)内保持高效的控制电路和方法也是需要的。
技术实现思路
:因此，本专利技术的一个目的是提供一种高效的开关稳压器。本专利技术的另一个目的是在开关稳压电路中，提供在宽电流范围(包括低输出电流)内保持闻效的控制电路和方法。本专利技术的技术解决方案:根据上述和其它的目的，本专利技术提供了一种电路和方法用于控制一个开关稳压器，它包括(I)包括一个或多个开关晶体管的开关，(2)适于在一个稳定的电压下为负载供给电流的输出，它包括一个输出电容。当输出端的电压由于输出电容的充电能够基本上保持在调节后的电压时(例如低输出电流时)，上述控制电路生成一个或多个控制信号以关断开关晶体管。在这个期间，负载不从输入功率源消耗功率。因此，稳压器的将效率增加。如果需要的话，开关稳压器中的其它元件也可以被特地关断以节省功耗。本专利技术的这种额外功能可以进一步提闻整体稳压器电路的效率。本专利技术的电路和方法可用于控制开关稳压器电路中多种类型的开关，包括使用一个或多个功率晶体管的开关。此外，本专利技术的电路和方法可用于不同类型的开关稳压器中，包括电压降、电压升和极性反转电路。此外，响应于开关稳压器的输入电压和输出电压，本专利技术的电路和方法可以改变开关晶体管的关断时间。在低输入电压情况下，本专利技术的这一特征可以降低从开关稳压器获得的可听噪声。在一些稳压器的输出电压短路期间，它也减少了潜在的电流失控。对比专利文献:CN202385004U —种电源稳压开关电路201220019682.7，CN203251234U 开关电源稳压电路 201320245393.3【附图说明】:图1是一个典型的现有技术的开关稳压器电路示意图，包括一对同步切换的MOSFET 开关；图2是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的高效控制电路来驱动开关，包括一对同步切换的MOSFET ；图3是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的高效控制电路来驱动开关，包括一个开关MOSFET和一个开关二极管；图4是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的高效控制电路以“用户激活”形式来驱动开关，包括一对同步切换的MOSFET ；图5是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的可变关断时间控制电路；图6是图5中可变关断时间控制电路的一个详细不意图；图7是一个详细的开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的可变关断时间和高效控制电路来驱动开关，包括一对同步切换的MOSFET ；图8是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术的一个电路防止输出电感中电流的极性反转；图9是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术升压配置的高效控制电路来驱动开关;图10是一个开关稳压器电路示意图，通过本专利技术极性反转配置的高效控制电路 来驱动开关。【具体实施方式】:图1是一个典型的现有技术的开关稳压器电路示意图，采用推挽开关。参照图1，电路10被用来在端子12提供调节过的直流输出电压Vtot (例如5伏)，用于驱动负载14，其中，负载14可能是一个便携式计算机或其它电池供电的系统。电路10从端子14连接到未经稳压的电源电压Vin(例如一个12伏的电池)。电路10包括推挽式开关15、驱动电路20、输出电路30和控制电路35。驱动器电路20用来驱动推挽式开关15，它包括两个同步交换功率M0SFET16(p沟道)和17 (η沟道)，它们在电源Vin和地之间串联。推挽式开关15与驱动电路20相结合，通常被称为“半桥”配置。M0SFET16和17被用来交替地将电流提供给输出电路30，该电路包括电感32 (LI)和输出电容34 (C0ut)o输出电路30将供给的交流电变得平滑，从而使负载12得到一个调节电压VQUT。为了供给交流电流，M0SFET16和17分别由P沟道驱动器26和N沟道驱动器27驱动，而后者都由控制电路35控制。控制电路35包括:单触发电路25，它提供一个恒定的关断脉冲(例如2至10微秒)，在此期间，M0SFET16和M0SFET17分别由驱动器26和27保持关断和导通。否则，单触发电路25提供一个导通脉冲，在这段时间内，MOSFET16和M0SFET17分别被保持导通和关断。因此，单触发电路25交替地导通和关断M0SFET16和17，从而为输出电路30提供一个交替的电流供应，单触发电路25的占空比由电流比较器39控制。控制电路35通过电阻分压器网络R1/R2 (36A/36B)监测输出电压VQUT，以提供与输出电压Vtm成比例的反馈电压VFB。控制电路35还监测通过电感LI的电流Iy以提供一个与电感电流込成比例的反馈电流Ifb。电路10通过控制电感电流Iy使得反馈电压Vfb调节到基本上等于由参考电路37提供的参考电&VKEF。随着反馈电压Vfb被调节，输出电压Vout被调节到更高的电压比率(R1+R2与R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关稳压电路，其特征是：控制电路控制一个开关电压调节器，在一个稳定的电压下向负载供给电流，上述调节器包括一个用于接收输入电压的开关电路、一个开关晶体管、一个二极管、一个电感元件、包括一个输出电容的输出电路，上述控制电路包括：一个误差放大器，它的输入端耦合到参考端和上述输出电路；一个电流比较器电路，它的输入端耦合到上述误差放大器的一个输出端和一个电感元件的电流反馈信号；一个偏置源耦合到上述电流比较器电路的一个输入端，上述偏置源为电流比较器电路设置一个最小反馈电流阈值，这个最小反馈电流阈值决定了一个最小电流以触发上述电流比较器，而这个最小电流的值由上述开关晶体管和电感元件决定；一个迟滞比较器的第一个输入端耦合到参考端，第二个输入端耦合到上述输出电路和一个输出端，当第一和第二输入端以预定的方式进行比较时，上述输出从第一状态改变为第二状态；一个逻辑电路耦合到上述迟滞比较器和开关晶体管间，当迟滞比较器的输出是上述第二状态时，逻辑电路防止上述开关晶体管导通。

【技术特征摘要】
1.一种开关稳压电路，其特征是:控制电路控制一个开关电压调节器，在一个稳定的电压下向负载供给电流，上述调节器包括一个用于接收输入电压的开关电路、一个开关晶体管、一个二极管、一个电感元件、包括一个输出电容的输出电路，上述控制电路包括:一个误差放大器，它的输入端稱合到参考端和上述输出电路；一个电流比较器电路，它的输入端耦合到上述误差放大器的一个输出端和一个电感元件的电流反馈信号；一个偏置源耦合到上述电流比较器电路的一个输入端，上述偏置源为电流比较器电路设置一个最小反馈电流阈值，这个最小反馈电流阈值决定了 一个最小电流以触发上述电流比较器，而这个最小电流的值由上述开关晶体管和电感元件决定；一个迟滞比较器的第一个输入端耦合到参考端，第二个输入端I禹合到上述输出电路和一个输出端，当第一和第二输入端以预定的方式进行比较时，上述输出从第一状态改变为第二状态；一个逻辑电路耦合到上述迟滞比较器和开关晶体管间，当迟滞比较器的输出是上述第二状态时，逻辑电路防止上述开关晶体管导通。2.根据权利要求1所述的一种开关稳压电路，其特征是:一个补偿电压建立在上述误差放大器的输入端和迟滞比较器的输入端之间，此补偿电压抑制上述迟滞比较器在高负载电流时输出状态的变化。3.根据权利要求1所述的一种开关稳压电路，其特征是:上述电流比较器被耦合到一个单稳态电路，此单稳态电路的一个输出被耦合到上述逻辑电路。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州贝克微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：