具有死区的降压-升压调节器制造技术

技术编号:7048752 阅读:337 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本申请案涉及一种具有死区的降压-升压调节器。本文献提供经配置以例如在不同的输入或负载条件下在所要电压电平附近高效地调节输出电压的方法和设备。实例设备可包含调节器,所述调节器具有:升压控制器,其在所述输出电压或输入电压中的至少一者低于第一阈值电压时,向所述调节器的输出提供电压;以及降压控制器,其经配置以在所述输出电压或所述输入电压中的至少一者高于第二阈值电压时,向所述调节器的所述输出提供电压。此外,所述调节器可经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述调节器的所述输出处提供所述输入电压。在一些实例中,所述第一阈值低于所述第二阈值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子装置,尤其涉及电子装置的电力供应器”可用作

技术介绍
通常,由电池提供的电压随着电荷的耗尽而下降。负载条件也可致使电池电压变化。电子装置中的许多组件需要稳定的电压源,从而产生对在电池与其负载之间进行电压调节的需要。如果系统组件所需的电压处于电池的完全充电与放电电压之间,那么可使用电压调节器来在输出负载条件的范围上使电池电压降压(减小)或升压(增加)。
技术实现思路
本文献提供经配置以(例如)在不同的输入或负载条件下在所要电压电平附近高效地调节输出电压的方法和设备。实例设备可包含调节器,其具有升压控制器,所述升压控制器经配置以在输出电压或输入电压中的至少一者低于第一阈值电压时,向调节器的输出提供电压;以及降压控制器,所述降压控制器经配置以在输出电压或输入电压中的至少一者高于第二阈值电压时,向调节器的输出提供电压。另外,所述调节器可经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述调节器的输出处提供所述输入电压。在一些实例中,第一阈值低于第二阈值。在一实例中,一种设备可包含降压调节器和升压调节器,其共享共同的电感器。可将降压调节器的调节基准设定为高于升压调节器的调节基准。在方法实例中,在输入电压与负载电流的组合致使输出电压减小到过低,以致降压控制器无法维持降压调节基准下的调节时,降压控制的工作周期可为100%。举例来说,随着输出电压因输入电压和/或输出负载的进一步减小而减小,输出电压越过升压调节基准,从而致使升压调节器开始调节。升压调节器可增加输出电压,且防止输出电压减小到升压调节基准以下。本部分意在提供对本专利申请案的标的物的概述。本部分无意提供对本专利技术的专门或详尽阐释。包含详细描述是为了提供关于本专利申请案的进一步信息。附图说明图1展示根据本专利技术标的物的一个实施例的设备。图2 —般说明根据本专利技术标的物的一个实施例的方法的流程图。图3A —般说明降压-升压调节器的VIN、VOUT和切换信号。图;3B —般说明根据本专利技术标的物的一个实施例的降压-升压调节器的VIN、V0UT 和切换信号。具体实施例方式许多消费型电子装置均包含电力供应器,其允许装置在不从装置外部的源接收能量的情况下进行操作。此些电力供应器包含电池和电容器。在各种装置中,将电力供应器设计为在装置的整个使用寿命内可用。在一些装置中,电力供应器是可再充电的。电力供应器可具有或可不具有操作窗,在操作窗中电力供应器提供能够操作装置的所有电子器件的稳态电压。在一些装置中,提供调节器以辅助使用来自电力供应器的能量来供应有助于装置的一个或一个以上子组件的操作的所要电压。在各种装置中,调节器可(例如)通过升高或提升来自输入电力供应器的电压或者通过减小或降低来自输入电力供应器的电压以提供用以操作装置或装置的子组件的所要输出电压,来提供所要电压,即使来自电力供应器的电压不处于或不在用于装置的操作的所要电压范围内也是如此。举例来说,随着装置使用存储在电源中的能量,电源可具有不同的电压轮廓。随着存储在电池中的能量被使用,电池具有下降的电压轮廓,且随着存储在电池中的能量被再充电,电池具有上升的电压轮廓。因此,新的电池可供应可高于操作装置所需电压的初始电压。随着能量被使用,电池电压可下降,使得其低于操作装置所需的电压。降压/升压调节器可使用电源(例如电池)的能量来提供用以操作装置的所要电压,即使电源所供应的电压可变化。除提供恒定的操作电压之外,调节器还可允许更完全地使用电池的能量,即使电池接近其有用寿命或有用充电周期的结尾时也是如此。应理解,具有其它电压轮廓的电力供应器可与根据本专利技术标的物的电压调节器一起使用,且本文的教示不限于随着电力供应器的所储存能量被使用而下降的电力供应器电压轮廓。在其它实例中,装置操作条件还可致使电池或经充电电源的电压变化。举例来说, 随着供应更多的电流,电池电压降落是常见的。举例来说,在无线通信装置中,当装置的发射器经脉动时(例如,当装置正搜索信号时),所汲取的电流可极大地变化。在其它实例中, 电流可相对于发射器频率而变化。随着电力供应器所要求的电流变化,电压也可变化,从而需要调节以维持装置或装置的子组件的所要操作电压,所述子组件包含(但不限于)处理器、功能模块、显示器、存储器或者一个或一个以上其它装置子组件中的一者或一者以上。在一实例中,降压-升压调节器可调节由不同的电源供电的装置的操作电压。在某些实例中,降压-升压调节器可使用一个或一个以上开关来控制穿过耦合到负载的电感器的电流。对电流的控制允许在到调节器的供应电压不等于装置的所要操作电压时,将电荷调节到负载以维持所要的输出电压。如果到调节器的供应电压小于所要的操作电压,那么升压控制器可切换所述开关中的一者或一者以上,以引导电流穿过电感器来将较高电压供应到调节器的负载,从而维持大于供应电压的操作电压。如果供应电压大于所要的操作电压,那么降压控制器可切换所述开关中的一者或一者以上,以引导电流穿过电感器来将负载充电到刚好高出操作电压的所要电压,且在某些实例中,可在再次对负载充电之前允许负载放电。随着供应电压接近所要操作电压,降压和升压控制器可共享对开关的控制,以维持一致或经良好调节的所要输出电压。然而,当控制器共享对开关的控制时,调节器可引入切换损耗,其可显著减少电力供应器的充电寿命。本专利技术人已尤其认识到用以在供应电压处于所要操作电压附近时从电力供应器提供高效的经调节电压的设备和方法。图1说明根据本专利技术标的物的一个实施例的调节器100。调节器100包含升压控制器101、降压控制器102以及多个开关(例如,第一、第二、第三和第四开关Q1、Q2、Q3、Q4 等),以控制穿过电感器Ll的电流。对电感器电流的控制可在某一范围的负载下调制调节器100的输出103处的输出电压V0UT。在一些实例中,调节器100经配置以耦合到负载电容器Qm,以辅助调节输出电压V0UT。在各种实例中,调节器包含负载电容器COTT。在图1的实例中,升压控制器101耦合到开关中的一者或一者以上(例如,Q3、Q4 等),且可在输入电压VIN低于所要输出电压时,控制穿过电感器Ll的电流。降压控制器 102耦合到开关中的一者或一者以上(例如,Ql、Q2等),且可在输入电压VIN高于所要输出电压时,控制穿过电感器Ll的电流。电感器的一个原理是穿过电感器的电流阻止改变。在一实例中,升压控制器101 和降压控制器102可使用此原理来起始且接着重新引导流过电感器的电流,以控制调节器的输出处的电压。在某些实例中,调节器100可包含电容器,或可将电力供应到电容性负载,以增强对输出电压VOUT的调节。在一实例中,降压控制器102可来回切换各种开关,以控制流过电感器Ll的电流, 且调节输出电压V0UT。举例来说,在充电周期中,降压控制器102可接通第一和第三开关 QU Q3,以起始或维持穿过电感器Ll的电流,且可使用输入电压来对电感器Ll以及(在各种实施例中)负载电容器Qm充电。在充电周期结束时,可断开第一开关Q1,且可接通第二开关Q2,从而减小或放电穿过电感器Ll的电流。在降压控制器102的放电周期期间的某一点处,电感器Ll和电容器Cot两者可将电流供应到负载,直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压转换器,其包括:调节器,其包含经配置以接收输入电压的输入和经配置以提供输出电压的输出,所述调节器包含:升压控制器,其经配置以在所述输出电压或所述输入电压中的至少一者低于第一阈值电压时,向所述输出提供电压;以及降压控制器,其经配置以在所述输出电压或所述输入电压中的至少一者高于第二阈值电压时,向所述输出提供电压;且其中所述调节器经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述输出处提供所述输入电压,其中所述第一阈值电压低于所述第二阈值电压。

【技术特征摘要】
2010.07.02 US 12/830,0741.一种电压转换器,其包括调节器,其包含经配置以接收输入电压的输入和经配置以提供输出电压的输出,所述调节器包含升压控制器,其经配置以在所述输出电压或所述输入电压中的至少一者低于第一阈值电压时,向所述输出提供电压;以及降压控制器,其经配置以在所述输出电压或所述输入电压中的至少一者高于第二阈值电压时,向所述输出提供电压;且其中所述调节器经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述输出处提供所述输入电压,其中所述第一阈值电压低于所述第二阈值电压。2.根据权利要求1所述的电压转换器,其中所述升压控制器经配置以在所述输出电压低于第一阈值电压时,向所述输出提供电压;其中所述降压控制器经配置以在所述输出电压高于第二阈值电压时,向所述输出提供电压;且其中所述调节器经配置以在所述输出电压介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述输出处提供所述输入电压。3.根据权利要求1所述的电压转换器,其中所述升压控制器经配置以在所述输入电压低于第一阈值电压时,向所述输出提供电压;其中所述降压控制器经配置以在所述输入电压高于第二阈值电压时,向所述输出提供电压;且其中所述调节器经配置以在所述输入电压介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,在所述输出处提供所述输入电压。4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电压转换器,其中所述调节器经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,将所述输入耦合到所述输出。5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电压转换器,其中所述调节器包含经配置以耦合到电感器的多个开关;其中所述升压控制器经配置以使用所述多个开关中的至少一者来控制穿过所述电感器的电流,以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者低于所述第一阈值电压时,向所述输出提供高于所述输入电压的电压;其中所述降压控制器经配置以使用所述多个开关中的至少一者来控制穿过所述电感器的电流,以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者高于第二阈值电压时,向所述输出提供低于所述输入电压的电压;且其中所述调节器经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,维持所述多个开关中的每一者的状态。6.根据权利要求5所述的电压转换器,其中所述多个开关包含第一开关,所述第一开关经配置以将电压源耦合到所述电感器的第一端子。7.根据权利要求6所述的电压转换器,其中所述调节器经配置以在所述输出电压介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,使所述第一开关维持处于传导状态。8.根据权利要求5所述的电压转换器,其中所述多个开关包含第二开关,所述第二开关经配置以将接地耦合到所述电感器的第一端子。9.根据权利要求8所述的电压转换器,其中所述调节器经配置以在所述输出电压介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,使所述第二开关维持处于非传导状态。10.根据权利要求5所述的电压转换器,其中所述多个开关包含第三开关,所述第三开关经配置以将所述电感器的第二端子耦合到负载。11.根据权利要求10所述的电压转换器,其中所述调节器经配置以在所述输出电压介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,使所述第三开关维持处于传导状态。12.根据权利要求5所述的电压转换器,其中所述多个开关包含第四开关,所述第四开关经配置以将电感器的所述第二端子耦合到接地。13.根据权利要求12所述的电压转换器,其中所述调节器经配置以在所述输出电压介于所述第一阈值与第二阈值之间时,使所述第四开关维持处于非传导状态。14.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电压转换器,其包含旁路开关,所述旁路开关经配置以在所述输入电压或所述输出电压中的至少一者介于所述第一阈值电压与第二阈值电压之间时,将所述输入耦合到所述输出。15.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电压转换器,其中所述设备包含集成电路,所述集成电路包含所述调节器。16.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的电压转换器,其中所述升压控制器经配置以随着所述输入电压或所述输出电压中的至少一者从低于所述第一阈值的电压值接近所述第一阈值而降低升压切换频率。17.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:乔纳森·克莱因
申请(专利权)人:飞兆半导体公司
类型:发明
国别省市:US

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