基准补偿单元及开关型电压调整电路制造技术

提出了一种开关型电压调整电路及基准补偿单元。该开关型电压调整电路具有内部参考地，该内部参考地相对于接地引脚具有与该开关型电压调整电路的输出电流成第一比例系数的平均偏移电压。基准补偿单元接收相对于内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号及与输出电流成第二比例系数的基准补偿信号，并且基于采用该第二补偿信号对第二参考信号进行补偿以提供第一参考信号，并使该第一参考信号相对于接地引脚的平均偏移电压实质上被抵消。该基准补偿单元利用开关型电压调整电路中已有的模块提供基准补偿信号，在不增加电路复杂度和成本的情况下便可实现降低/消除平均偏移电压对第一参考信号及电路负载调整率的影响，改善电路性能。

【技术实现步骤摘要】
基准补偿单元及开关型电压调整电路
本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及功率变换器中的基准补偿电路。
技术介绍
开关型电压调整电路被广泛用于为各种电子设备提供电源。由开关型电压调整电路供电的电子设备通常可以看作该开关型电压调整电路的负载。开关型电压调整电路一般通过控制开关单元的周期性开关切换以将输入电压转换为合适且稳定的输出电压提供给负载，同时调整传输给负载的功率。通常，开关型电压调整电路中包括控制单元，该控制单元基于反映开关型电压调整电路的输出电压的反馈信号和表征该输出电压期望值的参考信号控制开关单元的开关切换，以根据负载变化对输出电压进行及时调整。该参考信号通常由基准单元产生。然而，大多数开关型电压调整电路中，控制单元、基准单元与开关单元集成在同一或不同的裸晶上，并被封装在一个芯片中。封装于芯片内部的各电路单元（例如控制单元、基准单元与开关单元）均以芯片的内部参考地为参考地电势，该内部参考地通常通过阻性连接元件，例如焊线（bondwire）等连接至芯片的封装接地引脚。在开关单元的周期性开关切换过程中，会产生开关切换电流，该切换电流经连接内部参考地和接地引脚的阻性连接元件流至接地引脚，将导致芯片的内部参考地和其接地引脚之间具有偏移电压。由于参考信号是由集成于开关型电压调整电路芯片内部的基准单元提供，是以内部参考地为参考地电势的，相对于接地引脚具有所述偏移电压。当开关型电压调整电路的负载电流变化时，开关单元的切换电流随即变化，从而引起所述偏移电压变化，那么用于为调节输出电压作基准的参考信号相对于接地引脚也在变化，使开关型电压调整电路的负载调整率变差。该偏移电压会导致开关型电压调整电路的负载调整率变差，直接对该开关型电压调整电路根据其负载的变化调节其输出电压的精确性和稳定性造成不良的影响。开关型电压调整电路的负载调整率通常指当该电压转换电路的负载电流变化时其输出电压相应的变化情况，通常以输出电流从零变化到额定最大电流时，输出电压的变化量和输出电压的百分比值来表示，是衡量电压转换电路的稳压性能的一项重要指标。因而，希望提供解决方案，以消除以上偏移电压对开关型电压调整电路的不良影响。现有的一种解决方案是在芯片封装层面上为芯片内部的开关单元提供独立于其它电路单元（例如控制单元、基准单元等）的接地引脚。由此，相对较大的开关切换电流不再流经其它电路单元的接地引脚，则其它电路单元的内部参考地与其接地引脚之间的压差基本可以忽略，使参考信号不再受负载电流变化的影响。然而这一解决方案需要为开关单元增加独立的接地引脚，使开关型电压调整电路的芯片尺寸增大、封装成本走高。现有的另一种解决方案是通过芯片级规模封装或者倒装芯片封装以减小芯片内部参考地与封装接地引脚之间的阻性连接元件的阻值。然而芯片级规模封装或者倒装芯片封装单位面积的实现成本昂贵，而使所述阻性连接元件的阻值减小并不明显。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供开关型电压调整电路及基准补偿单元。在本公开的一个方面，提出了一种开关型电压调整电路，包括：输入端，用于接收供电电压；输出端，用于提供输出电压及输出电流；内部参考地，通过阻性连接元件耦接至接地引脚，相对于所述接地引脚具有与所述输出电流成比例的平均偏移电压，该平均偏移电压与输出电流的比例系数为第一比例系数；开关单元，具有第一端，耦接至所述输入端，第二端，耦接至所述输出端，第三端，耦接至所述内部参考地，以及第四端，被电耦接以接收控制信号，该开关单元被配置以基于该控制信号进行导通和关断切换，从而将所述供电电压转换为所述输出电压；控制单元，被电耦接以接收表征所述输出电压的反馈信号，并接收表征所述输出电压之期望值的第一参考信号，该控制单元至少部分地基于该反馈信号和该第一参考信号提供所述控制信号；以及基准补偿单元，被电耦接以接收相对于内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号，并接收与所述输出电流成比例的基准补偿信号，该基准补偿信号与输出电流的比例系数为第二比例系数，该基准补偿单元基于采用所述基准补偿信号对所述第二参考信号进行补偿以产生所述第一参考信号，使第一参考信号以接地引脚为参考时的平均偏移电压实质上被抵消。在本公开的再一方面，提出了一种基准补偿单元，用于开关型电压调整电路，其中所述开关型电压调整电路具有内部参考地，该内部参考地相对于所述接地引脚具有与开关型电压调整电路的输出电流成比例的平均偏移电压，该平均偏移电压与输出电流的比例系数为第一比例系数。该基准补偿单元包括：第一输入端，被电耦接以接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号；第二输入端，被电耦接以接收与所述输出电流成比例的基准补偿信号，该基准补偿信号与输出电流的比例系数为第二比例系数；以及输出端，被电耦接以提供第一参考信号；该基准补偿单元被构建以基于采用所述基准补偿信号对所述第二参考信号进行补偿使所述第一参考信号以所述接地引脚为参考时，所述平均偏移电压实质上被抵消。利用上述方案，根据本公开实施例的基准补偿单元提供第一参考信号，用作调整开关型电压调整电路的输出电压的基准信号，并使该第一参考信号以接地引脚为参考时不受偏移电压的影响，从而改善电路的负载调整率。并且该基准补偿电路实现简单，利用开关型电压调整电路中已有的模块提供基准补偿信号，在不增加电路复杂度和成本的情况下便可实现降低/消除平均偏移电压对第一参考信号及电路负载调整率的影响，改善电路性能。包括该负载调整电路的开关型电压调整电路具有良好的负载调整率，并且无需为开关单元设置独立于电路中的其它电路单元的接地引脚，电路尺寸和成本均得以降低。附图说明下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。图1示出了根据本公开一个实施例的开关型电压调整电路100的电路架构示意图；图2示出了根据本公开一个实施例的基准补偿单元105的电路架构示意图；图3示出了根据本公开一个实施例的开关型电压调整电路200的电路架构示意图；图4A示出了图3实施例中基准补偿单元105的分压电路1051和叠加电路1053在仅施加第二参考信号时的等效电路架构图；图4B示出了图3实施例中基准补偿单元105的分压电路1051和叠加电路1053在仅施加第二补偿信号时的等效电路架构图；图5示出了可以用作图3所示开关型电压调整电路200中之基准补偿单元105的又一实施例的电路架构示意图；图6示出了根据本公开一个实施例的开关型电压调整电路300的电路架构示意图；图7示出了图6实施例中基准补偿单元105的分压电路1051在仅施加第二参考信号时的等效电路架构图；图8示出了可以用作图6所示开关型电压调整电路300中之基准补偿单元105的又一实施例的电路架构示意图；图9示出了本公开的开关型电压调整电路300的一变型实施例的电路架构示意图；图10示出了可以用作图9所示开关型电压调整电路300中之基准补偿单元105的又一实施例的电路架构示意图。具体实施方式下面将详本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关型电压调整电路，包括：输入端，用于接收供电电压；输出端，用于提供输出电压及输出电流；内部参考地，通过阻性连接元件耦接至接地引脚，相对于所述接地引脚具有与所述输出电流成比例的平均偏移电压，该平均偏移电压与输出电流的比例系数为第一比例系数；开关单元，具有第一端，耦接至所述输入端，第二端，耦接至所述输出端，第三端，耦接至所述内部参考地，以及第四端，被电耦接以接收控制信号，该开关单元被配置以基于该控制信号进行导通和关断切换，从而将所述供电电压转换为所述输出电压；控制单元，被电耦接以接收表征所述输出电压的反馈信号，并接收表征所述输出电压之期望值的第一参考信号，该控制单元至少部分地基于该反馈信号和该第一参考信号提供所述控制信号；以及基准补偿单元，被电耦接以接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号，并接收与所述输出电流成比例的基准补偿信号，该基准补偿信号与输出电流的比例系数为第二比例系数，该基准补偿单元基于采用所述基准补偿信号对所述第二参考信号进行补偿以产生所述第一参考信号，使所述第一参考信号以所述接地引脚为参考时，所述平均偏移电压实质上被抵消。

【技术特征摘要】
2013.03.15 US 13/837,1631.一种开关型电压调整电路，包括：输入端，用于接收供电电压；输出端，用于提供输出电压及输出电流；内部参考地，通过阻性连接元件耦接至接地引脚，相对于所述接地引脚具有与所述输出电流成比例的平均偏移电压，该平均偏移电压与输出电流的比例系数为第一比例系数；开关单元，具有第一端，耦接至所述输入端，第二端，耦接至所述输出端，第三端，耦接至所述内部参考地，以及第四端，被电耦接以接收控制信号，该开关单元被配置以基于该控制信号进行导通和关断切换，从而将所述供电电压转换为所述输出电压；控制单元，被电耦接以接收表征所述输出电压的反馈信号，并接收表征所述输出电压之期望值的第一参考信号，该控制单元至少部分地基于该反馈信号和该第一参考信号提供所述控制信号；以及基准补偿单元，被电耦接以接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号，并接收与所述输出电流成比例的基准补偿信号，该基准补偿信号与输出电流的比例系数为第二比例系数，该基准补偿单元基于采用所述基准补偿信号对所述第二参考信号进行补偿以产生所述第一参考信号，使所述第一参考信号以所述接地引脚为参考时，所述平均偏移电压实质上被抵消。2.根据权利要求1所述的开关型电压调整电路，其中，所述基准补偿单元包括：分压电路，具有分压输入端和分压输出端，分压输入端用于接收所述第二参考信号，该分压电路用于以第三比例系数对该第二参考信号进行分压，从而在分压输出端提供第三参考信号，该第三参考信号与所述第二参考信号的比例系数为第三比例系数；增益缓冲器，具有增益缓冲器输入端和增益缓冲器输出端，增益缓冲器输入端用于接收所述基准补偿信号，该增益缓冲器用于对该基准补偿信号施加与第四比例系数相等的增益，并在增益缓冲器输出端提供第二补偿信号，使该第二补偿信号与所述基准补偿信号的比例系数为第四比例系数；叠加电路，具有第一叠加输入端、第二叠加输入端和叠加输出端，第一叠加输入端用于接收所述第三参考信号，第二叠加输入端用于接收所述第二补偿信号，该叠加电路用于将所述第二补偿信号与所述第三参考信号叠加以在所述叠加输出端提供所述第一参考信号。3.根据权利要求2所述的开关型电压调整电路，其中，所述开关单元的导通和关断切换使流经所述阻性连接元件的切换电流进行流通和切断切换，该切换电流的流通导致所述平均偏移电压，所述基准补偿单元进一步包括：传输器件，耦接于所述增益缓冲器输出端与所述第二叠加输入端之间，用于在所述切换电流流通的期间将所述第二补偿信号传输至所述第二叠加输入端。4.根据权利要求3所述的开关型电压调整电路，其中所述基准补偿单元进一步包括：滤波器，耦接于所述第二叠加输入端与内部参考地之间，以对传输至该第二叠加输入端的第二补偿信号进行滤波平整。5.根据权利要求2所述的开关型电压调整电路，其中，该开关型电压调整电路为降压型开关电压调整电路，其中，所述平均偏移电压相对于接地引脚为负；所述控制单元包括运算放大器，该运算放大器用于分别接收所述反馈信号和所述第一参考信号，并对该反馈信号和该第一参考信号进行运算处理以提供表征该反馈信号和该第一参考信号之差值的差值信号；所述基准补偿信号包括所述差值信号；并且所述叠加电路用于将所述第二补偿信号和所述第三参考信号进行“加”运算以提供所述第一参考信号。6.根据权利要求5所述的开关型电压调整电路，其中，所述分压电路包括第一电阻和第二电阻；所述叠加电路包括该第一电阻、该第二电阻和第三电阻；其中，该第一电阻耦接于所述分压输入端和第一节点之间；该第二电阻耦接于该第一节点和第二节点之间；该第三电阻耦接于该第二节点和内部参考地之间；所述第二补偿信号送至该第二节点；并且所述第一参考信号由所述第一节点提供。7.根据权利要求2所述的开关型电压调整电路，其中该开关型电压调整电路是开关型升压电压调整电路，其中所述平均偏移电压相对于接地引脚为正；所述控制单元包括运算放大器，该运算放大器用于分别接收所述反馈信号和所述第一参考信号，并对该反馈信号和该第一参考信号进行运算处理以提供表征该反馈信号和该第一参考信号之差值的差值信号；所述基准补偿信号包括所述差值信号；并且所述叠加电路用于将所述第二补偿信号和所述第三参考信号进行“减”运算以提供所述第一参考信号。8.根据权利要求7所述的开关型电压调整电路，其中：所述分压电路包括第一电阻和第二电阻，该第一电阻耦接于所述分压输入端和第一节点之间，该第二电阻耦接于该第一节点和内部参考地之间；所述增益缓冲器包括增益放大器、晶体管和第三电阻，该增益放大器提供的增益为所述第四比例系数，并且具有第一输入端、第二输入端和输出端，其第一输入端用于耦接基准补偿信号、第二输入端耦接至第二节点；该晶体管具有第一端、第二端及控制端，其第一端耦接至所述第一节点，第二端耦接至所述第二节点，控制端耦接至增益放大器的输出端；该第三电阻具有第一端和第二端分别耦接于所述第二节点和内部参考地；所述叠加电路包括所述第一节点；以及所述第二补偿信号耦接至所述第二节点，并且所述第一参考信号由所述第一节点提供。9.根据权利要求2所述的开关型电压调整电路，其中该开关型电压调整电路是开关型升压电压调整电路，其中所述平均偏移电压相对于接地引脚为正；所述控制单...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·尤纳坦恩，郭王瑞，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51