电压发生器制造技术

本公开涉及一种电压发生器，用于根据接收的目标信号提供输出电压，所述电压发生器包括：谐振转换器，配置为接收输入电压，谐振转换器包括：第一开关；第二开关，与第一开关串联连接在输入电压和地之间；谐振储能电路，与第二开关相关联；输出电容器，耦合至谐振储能电路，并且配置为提供输出电压；以及整流器，配置为允许电荷在谐振储能电路与输出电容器之间沿单方向流动；以及控制器，配置为接收目标信号)并且根据与输出电压相关的输出值和目标信号之间的差值来设定谐振转换器的操作参数。

【技术实现步骤摘要】
电压发生器
本公开涉及电压发生器。具体地，用于根据接收的斜坡或目标信号提供输出电压的电压发生器。
技术介绍
一些应用需要从低电压源产生高电压(例如，3kV)信号，例如具有2.7V至4.2V的DC输出的锂离子电池。例如，针对移动设备应用的触觉反馈需要从低电压源产生高电压。这样的应用也可以要求特定速率的电压斜坡，使得产生的高电压与期望的触觉反馈级别有关。可以使用电容性电压倍增器来产生高电压发生器。在这样的电压发生器中，使用半桥配置产生针对倍增器的输入电压作为方波电压。可以通过改变半桥的方波输入电压的切换频率来控制输出电压的增加速率。这种电压发生器的缺点在于，需要大量电容级，以便提供高转换比率(Vout/Vin)。因此提供这样的电压倍增器涉及大量组件，并且占用相对大的PCB面积。这些缺点尤其与具有低输入电压的电压发生器相关。可以通过引入中间转换器、将输入电压提高到较高电平来减少电容性电压倍增器中的级数。这样的修改减少了倍增器级的数目，但是引入了附加级并且还引入了附加损耗，这是由于当转换比率非常高(上千的量级)时附加转换器的效率通常下降。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例，提供了一种根据接收的目标信号提供输出电压的电压发生器，电压发生器包括：谐振转换器，配置为接收输入电压，谐振转换器包括：第一开关；第二开关，与第一开关串联连接在输入电压和地之间；谐振储能电路，与第二开关相关联；输出电容器，耦合至谐振储能电路，并且配置为提供输出电压；以及整流器，配置为允许电荷在谐振储能电路与输出电容器之间沿单方向流动；以及控制器，配置为接收目标信号，并且根据与输出电压相关的输出值与接收的斜坡信号之间的差值来设定谐振转换器的操作参数。电压发生器使用谐振拓扑结构，并因此可以占用较少空间，并且要求比等价电容性电压倍增器电压发生器更少的组件。控制器可以提供使输出电压与目标信号(可以是斜坡信号)指定的期望电压一致的功能。斜坡信号可以由例如移动计算设备的触觉反馈应用提供。操作参数可以是第一开关或第二开关的状态。设定操作参数可以包括：来回切换第一开关和第二开关的状态。输出值可以是输出电压。控制器可以配置为根据与谐振储能电路中的电流相关的值和与差值相关的值之间的比较来设定操作参数。与谐振储能电路中的电流相关的值可以是谐振储能电路中的电流。控制器可以配置为当与谐振储能电路电流相关的值大于与差值相关的值时设定操作参数。控制器可以配置为在正弦谐振储能电路电流期间的特定时间点处操作第一和第二开关，使得操作参数是操作第一和第二开关的正弦谐振储能电路电流的相位。与差值相关的值可以是差值的模量。备选地，与差值相关的值可以是差值。控制器可以配置为根据具有切换频率的切换周期来操作第一和第二开关。操作参数可以是切换频率。控制器可以配置为将第一和第二开关的操作限制到切换频率大于或等于谐振储能电路的谐振频率。控制器可以配置为在输出值大于目标信号的情况下增加切换频率。控制器可以配置为在输出值小于目标信号的情况下减小切换频率。控制器可以配置为只有切换频率大于或等于谐振储能电路的谐振频率的情况下减小切换切换频率。操作参数可以是谐振转换器的输入电压。电压产生器可以包括：第一级转换器，配置为接收电源电压，并且提供谐振转换器的输入电压。控制器可以包括：切换控制器，配置为根据输出值与目标信号之间的差值来操作第一级转换器。第一级转换器可以是升压转换器。升压转换器可以包括具有第一端子和第二端子的升压电感器。第一端子可以连接至电源电压。升压转换器可以包括升压整流器。升压整流器可以连接至升压电感器的第二端子。升压整流器可以配置为提供谐振转换器的输入电压。升压转换器可以包括：升压开关，连接在升压电感器的第二端子与地之间。切换控制器可以配置为根据输出值与目标信号之间的差值来操作升压开关。根据本专利技术的另一方面，提供了一种包括电压发生器的移动计算设备。该移动计算设备可以是移动电话，可以具有需要触觉反馈的触摸屏。电压发生器也可以适合于提供用于驱动这种触觉反馈的输出电压。附图说明现在通过示例参照附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1示出了包括控制器的电压发生器的框图，该控制器配置为根据接收的目标信号设定谐振转换器的操作参数，以便提供期望输出电压；图2a示出了类似于图1的电压发生器的框图，其中操作参数是谐振转换器的切换频率；图2b示出了根据图2a的框图的电压发生器的示例电路图；图2c示出了用于图2b的电路的切换控制器的示例电路图；图3a示出了类似于图1的另一电压发生器的框图，其中操作参数是谐振转换器的开关的状态，并且控制器还根据谐振转换器内的电流确定何时操作开关；图3b示出了根据图3a的框图的电压发生器的示例电路图；图3c示出了图3b的电压发生器内的信号；图4a示出了类似于图1的包括初级转换器的另一电压发生器的框图，其中操作参数是初级转换器提供的谐振转换器的输入电压；以及图4b示出了根据图4a的框图的电压发生器的示例电路图。具体实施方式图1示出了电压发生器100的框图，电压发生器100配置为接收电源电压(Vsupply)106并根据接收的目标或斜坡信号110提供输出电压(Vout)108。电压发生器100可以用于根据目标信号110所指定的期望斜坡速率来产生高电压。可以使用这种电压产生器100的特定示例是在移动设备应用中提供触觉反馈。这样的示例可以受益于物理上较小的电路，物理上较小的电路可以从低电压电源提供期望波形的高电压波形。电压产生器100包括谐振转换器102和控制器104。控制器104配置为接收目标信号110和来自谐振转换器102的反馈信号109。反馈信号表示谐振转换器的输出值，在该示例中谐振转换器的输出值与输出电压(Vout)108相关。控制器104然后发送控制信号112，以根据反馈信号109和目标信号110之间的差值来设定谐振转换器102的操作参数。参照图2至4进一步描述电压发生器的多个优选和可选特征。可以使用现货供应的组件来提供本文描述的电压发生器。备选地，组件可以是定制的，以便缩减电压发生器的PCB占用面积。图2a和2b示出了类似于图的电压发生器200、200a，其中，由控制器设定的操作参数是谐振转换器202的切换频率212。图2a示出了电压发生器200的框图。由控制器204施加的控制信号212表示的切换频率与谐振转换器204的谐振频率之间的任何失配导致输出电压(Vout)208的较低增加速率。这是因为谐振转换器202在切换频率与谐振频率不匹配的情况下欠最优操作(在最大化输出电压方面)。控制器204使用该原理以确保谐振转换器202的输出电压(Vout)208对应于目标(斜坡)信号210指示的期望电压。可以参照图2b和2c更好地理解电压发生器的操作，图2b和2c示出了示例电压发生器200a的电路图。电压发生器200a包括谐振转换器202a和控制器204a。图2b的谐振转换器202a包括第一开关214、第二开关216、谐振储能电路218、整流器220和输出电容器222。在从电池产生高电压的应用中可以不需要谐振转换器202a的输入电压207与输出电压208之间的隔离。因此对于谐振转换器202a而言不必包括变压器。这样，由于节省了变压器的组件成本，因此可以节省空间。第一开关214与第二开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压发生器(100；200；300；400)，用于根据接收的目标信号(110；210；310；410)提供输出电压(108；208；308；408)，所述电压发生器(100；200；300；400)包括：谐振转换器(102；202；302；402)，配置为接收输入电压(106；207；307；407)，谐振转换器(102)包括：第一开关(214；314)；第二开关(216；316)，与第一开关(214；314)串联连接在输入电压(106；207；307；407)和地(GND)之间；谐振储能电路(218；318)，与第二开关(216；316)相关联；输出电容器(222；322)，耦合至谐振储能电路(218；318)，并且配置为提供输出电压(108；208；308；408)；以及整流器(220；320)，配置为允许电荷在谐振储能电路(218；318)与输出电容器(222；322)之间沿单方向流动；以及控制器(104；204；304；404)，配置为接收目标信号(110；210；310；410)，并且根据与输出电压(108；208；308；408)相关的输出值和目标信号(110；210；310；410)之间的差值来设定谐振转换器(102；202；302；402)的操作参数。...

【技术特征摘要】
2013.04.29 EP 13165828.81.一种包括电压发生器(100；200；300；400)的移动计算设备，用于根据接收与移动计算设备的应用所需的触觉反馈的级别相关的目标信号(110；210；310；410)来产生输出电压(108；208；308；408)以提供触觉反馈，所述电压发生器(100；200；300；400)包括：谐振转换器(102；202；302；402)，配置为接收输入电压(106；207；307；407)，谐振转换器(102)包括：第一开关(214；314)；第二开关(216；316)，与第一开关(214；314)串联连接在输入电压(106；207；307；407)和地(GND)之间；谐振储能电路(218；318)，与第二开关(216；316)相关联；输出电容器(222；322)，耦合至谐振储能电路(218；318)，并且配置为提供输出电压(108；208；308；408)；以及整流器(220；320)，与谐振储能电路直接相连，配置为允许电荷在谐振储能电路(218；318)与输出电容器(222；322)之间沿单方向流动；位于整流器与输出电容器之间的输出端，用于输出输出电压；以及控制器(104；204；304；404)，配置为接收目标信号(110；210；310；410)，并且根据与输出电压(108；208；308；408)相关的输出值和目标信号(110；210；310；410)之间的差值来设定谐振转换器(102；202；302；402)的操作参数；其中第一开关和第二开关是晶体管，第一开关和第二开关的各自的漏极-源极导电沟道是串联的，并且，第一开关和第二开关连接在半桥配置中，其中谐振储能电路连接在第一开关和第二开关之间。2.根据权利要求1所述的移动计算设备，其中，操作参数(212；312)是第一开关(214；314)或第二开关(216；316)的状态。3.根据权利要求2所述的移动计算设备，其中，设定操作参数(212；312)包括：来回切换第一开关(214；314)和第二开关(216；316)的状态。4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动计算设备，其中，控制器(304)配置为根据与谐振储能电路(318)中的电流相关的值(360)和与所述差值(334)相关的值之间的比较来设定操作参数(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗斯·潘谢尔，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL