一种在开关稳压器中降低静态电流的电路制造技术

一种在开关稳压器中降低静态电流的电路，提供了一种工作在降低了静态电流水平的开关式稳压电路。该电压稳压器包括一个控制电路和连接、断开滤波电路的控制电路的开关元件。当稳压器在待机模式下，控制电路中的误差放大器放置在一个微操作状态来降低静态电流。

【技术实现步骤摘要】
一种在开关稳压器中降低静态电流的电路
:本专利技术涉及一种电压稳压器。更特别地，本专利技术涉及降低开关稳压器的静态电流的电路和方法。
技术介绍
:一个电压稳压器的目的是通过一个不具体指定的脉动电压源提供给负载一个预定的、大致上恒定的输出电压。一种常用来完成这项任务的电压稳压器是一种开关稳压器。开关稳压器通常安装有一个开关元件(例如，一个功率晶体管)和耦合电压源与负载之间的电感器。开关稳压器由开关元件的开启和关闭调节负载两端的电压，电源通过开关元件，且以不连续的电流脉冲形式传送到电感。然后电感和输出电容器将这些脉冲电流转变为稳定负载电流，以达到负载电压的调节。为了产生一股电流脉冲，开关稳压器包括命令开关元件的打开和关闭控制电路。开关元件的占空比(即开关元件打开的时间，相对于一个开/关周期的数量)，控制着负载电流的流动，可以用各种方法改变。例如占空比可以通过改变脉冲流的频率、改变每个电流脉冲打开或者关闭的时间、或通过改变每个电流脉冲打开或者关闭的时间和改变脉冲流的频率。因为开关稳压器能够在高水平的效率下运转，所以他们经常用在电池的供电系统，如笔记本电脑、移动电话、手持仪器。在这样的系统中，当电路提供接近其额定输出电流，整个电路的效率通常很高。然而，这种效率大体上都是当开关稳压器提供少量的电流，输出电流减小的功能体现。这种效率的降低是由于关于开关稳压器工作的损耗。这些损耗包括，除其他外，静态电流的损耗，在开关稳压器的控制电路处的损耗，开关元件处的损耗，开关元件驱动的损耗，和电感/变压器绕组和铁心的损耗。低输出电流的开关稳压器的效率降低是电路设计者们所关心的。这是因为它是常见的电池供电设备中的短时间高功率使用经历(即，较大的电流必须提供给负载的一段时间)，其次是低功率长时间使用(即，“待机”的时间是在一个很小的负载电流下，但是必须保持可控的输出电压的时间)。如果待机时间远远超过使用周期，静态电流(即，当输出空载，但仍然在电压调节中的，流入开关稳压器的输入电流)将确定电池的有效寿命。因此，降低静态电流消耗来尽可能延长电池寿命是可取的。在过去，许多技术已被用来减少开关稳压器在待机期间的静态电流损失，使用一个控制电路，包括用于监测调节输出信号的比较器电路，误差放大器。当误差放大器的输出低于阈值电压，稳压器关闭它的一些内部电路来降低静态电流水平。点放模式降低静态电流，认为一个典型的开关稳压器的效率下降，当负载减少，因为在一个不依赖于负载大小的开关驱动电路中的固定电源是一种浪费。这些开关稳压器通过保持开关晶体管关闭来减少静态电流，并且当负载电流下降到低于某一定值时，关闭不必要的内部电路。如图1所示，一个现有技术的典型的电流模式降压开关稳压器100使用点放模式操作。电压稳压器100包括一个输出电路110，控制电路130和滤波电路125。图1的电压稳压器的操作如下，开关定时电路101 (可以是一个单触发，一个振荡器，或任何其他合适的电路)在控制电路130提供控制信号开关打开，来置位一个锁存器104。当锁存器104被置位时,开关驱动器106提供了一个信号输出电路110,使开关108输出电路110打开，并从输入电压源Vin提供电流到输出节点117。锁存器104保持置位状态直到一个电流比较器102的输出信号使锁存器104复位。在复位后,锁存器104使开关108关闭，电流不再是从Vin流出。电流比较器102通过比较输出电路110的电流信号(IJ和由一个误差放大器122的控制电路130产生(在下面更详细的讨论)的电流阈值(Ith)复位锁存器104。输出电路110的主要目的是在控制电路130导向下提供电流脉冲，和将电流脉冲转化为恒定输出电流。输出电路110包括耦合到Vin和节点109的电源开关108，耦合节点109和地电势的一个钳位二极管112，耦合到节点109和输出节点117的电感114，耦合到输出节点117和地电势的电容116，并通过电阻118和120耦合到节点117和地电势，形成一个电压分频器。虽然图1和图2中的开关元件108被描述为一个场效应晶体管(FET)，如果需要的话，也可以使用其他合适的开关元件。输出电路110的操作可分为两个阶段。第一是当电源开关108打开，第二个是当电源开关关闭时。在打开的期间内，电流从Vin通过开关108流过电感器114到输出节点117。这一时间里，二极管112反向偏置。然而，在108关闭电源开关之后，仍有电流流过电感114。之前从Vin通过开关108的电流路径现在是开路，使电压节点109下降，钳位二极管112正向偏置，并且开始导通。这保持闭合回路电流通过负载(未显示)。当电源开关108再次打开，节点109电压升高，二极管112反向偏置，变成截止状态。如图1所示，误差放大器122控制电路130中，通过电阻118和120产生的反馈信号VFB，感测稳压器100的输出电压。误差放大器122也被连接到放大器122，是一个很好的跨导放大器，将Vfb与一个连接到放大器122的参考电压(Vkef)进行比较。在比较后产生一个输出信号ITH。信号Ith被由I禹合到电流比较器102的输入的电阻126和电容器124组成的滤波电路125过滤。用Ith的值设置电流比较器102的回差电压。控制电路130中的一个滞回比较器128，还耦合到误差放大器122的输出并且接收滤波信号ITH。滞回比较器128显示Ith，作为负载电流的指示和比较滤波信号、和另一个滞回比较器128的输入端连接的电压\。当它理想地保持稳压器100在正常工作模式，V1通常设置为代表最小电流的值。这是通常电流稳压器的100的最大额定输出的一小部分。当Ith与下降到或低于V1的值时，滞回比较器128回差，发送一个休眠信号到电流比较器和开关102定时电路101的关闭使能输入。这种关闭电流比较器和开关102定时电路101使开关108保持关闭，因此使得电压稳压器100处于待机模式，从而降低静态电流。在待机模式时，电容器116支持负载并且无切换损失。当输出电压Vtot已经慢慢地消失，在滞回比较器128滞后作用下，造成Ith电压的增加，取消滞回比较器128的输出的休眠状态，恢复正常运作。当一个大的荷载阶跃施加电压稳压器100，引起稳压器100产生电流的增加。这会产生轻微的Vfb值的减少，反过来，Ith增加。Ith的增加抬高了电流比较器102的阈值点，从而导致稳压器为匹配负载电流提供的所需的电流的增加。然而，当需求负载电流减小，在控制电路130的导向下，每个周期开关元件108将继续打开，但是为了使开关元件108在更低的电流下关闭，Ith值会减少。因此开关元件108继续在同一频率工作，但它因为负载电流减小而产生更小的电流，使开关损耗成为一个占较大的比例输出功率。当负载电流进一步降低，Ith周期性地低于V1并且电压稳压器100开始进入待机时间。当负载电流下降的需求更进一步，待机时间变长。最后，电压稳压器100进入延长待机状态，基本上没有电流供给负载。当这种情况发生时，操作的时间间隔变得非常少，电压稳压器100的输入电流是仅仅由基本的静态电流定义。一个非常重要的限制电压稳压器100的静态电流量减少的条件是，当从待机模式转换到正常操作模式，需要误差放大器122快速转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在开关稳压器中降低静态电流的电路，其特征是：（1）提供一个稳定的电压输出端（2）能够在低静态电流待机模式操作，开关稳压器电路包括：输出电路耦合到一个输入端并且在输出端产生一个指示稳定电压的反馈信号，所述的输出电路包括第一开关元件；一个控制电路耦合到所述输出电路，接收反馈信号，响应于所述的第一开关元件控制占空比的反馈信号，所述控制电路产生了一个第一控制信号；滤波电路响应于第二控制信号，当稳压器在待机模式下运行时，降低控制电路的电流负载消耗。

【技术特征摘要】
1.一种在开关稳压器中降低静态电流的电路，其特征是:(1)提供一个稳定的电压输出端(2)能够在低静态电流待机模式操作，开关稳压器电路包括:输出电路I禹合到一个输入端并且在输出端产生一个指示稳定电压的反馈信号，所述的输出电路包括第一开关元件；一个控制电路耦合到所述输出电路，接收反馈信号，响应于所述的第一开关元件控制占空比的反馈信号，所述控制电路产生了一个第一控制信号；滤波电路响应于第二控制信号，当稳压器在待机模式下运行时，降低控制电路的电流负载消耗。2.根据权利要求1所述的一种在开关稳压器中降低静态电流的电路，其特征是:所述的第二控制信号产生时，稳压器工作在待机模式；其中所述第二控制信号响应于第一控制信号，当第一控制信号表明提供到输出端的电流低于稳压器的最大额定输出电流；其中控制电路还包括一个误差放大器电路，可以选择地放置在一个微操作模式；为了降低稳压器的静态电流，当该误差放大器电路放置在微操作模式时，生成第二控制信号；控制电路还包括具有滞回比较电路，当所述的第一控制信号低于阈值电平时，所述的比较电路产生第二控制信号；其中滤波电路进一步包括一个第二开关元件；其中所述第二开关元件包括至少一个传输门；其中所述第二开关元件具有至少一个第一和一个第二开关位置，所述第二开关元件响应于第二控制信号；当所述的第二开关元件在第一位置时，所述的滤波电路耦合到所述控制电路；当第二开关元件的开关从所述第一开关位置切换到到所述第二开关位置，所述控制电路中的电流负载减少；当所述第二控制信号产生，所述第二开关元件的开关从该第一开关位置切换到第二开关位置；第二开关元件的第二开关位置，所述滤波电路被耦合到一个停止电压，使滤波电路保持充电到等于所述停止电压；其中控制电路还包括一个误差放大器电路，所述误差放大电路可以被选择地放置在一个微操作模式下，该误差放大器响应所述第二控制信号，当所述第二开关元件切换到所述第二开关位置时，误差放大器被放置在微操作模式，以减少稳压器的静态电流；所述停止电压大于阈值电压，所以当滤波电路不改变稳压器的正常操作模式回到待机模式，第二开关元件的开关从所述第二开关的位置切换到所述第 一开关位置。3.根据权利要求1所述的一种在开关稳压器中降低静态电流的电路:一个开关稳压器电路向负载提供稳压，所述开关稳压器电路包括:一个I禹合到一个输入端和一个输出端的输出电路，来提供一个指示调节电压的反馈信号，包括第一开关元件的输出电路；控制电路耦合到所述输出电路接收该反馈信号，所述的输出电路包括一个第一开关元件；一个耦合到所述输出电路以接收反馈信号的第一控制电路，所述的控制电路向所述的输出电路提供在所述第一开关元件的反馈信号响应下的控制信号来控制占空比；耦合到所述控制电路的滤波电路，所述控制电路包括一个第二开关元件，连接和断开所述滤波电路；所述控制电路包括:一个误差放大器电路，它的一个输出耦合到所述滤波电路，它的一个输入耦合到所述反馈信号，它的第二输入耦合到一个参考电压；一个比较器电路，拥有一个输出，一个第一输入和第二输入,所述第一输入稱合到所述误差放大器的输出端，所述的第二输入端I禹合到一个阈值电压；所述第...

【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：