双向电源转换器制造技术

本发明专利技术提供了用于双向电源转换的电路和方法，它允许移动设备和其它设备产生适于支持多个工作模式的电源。本发明专利技术的双向电源转换器可以在升压和降压设置下工作，而不是仅具有单个专一的转换功能，并且本发明专利技术的双向电源转换器可以使用许多相同的部件，从而降低了转换器的大小和复杂度。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】
技术介绍
本专利技术涉及双向电源转换器。更具体地讲，本文所述的专利技术涉及构造可用于沿两个不同方向转换电源的双向电源转换器的系统和方法。电源转换电路可以在几乎每种需要用电的设备中找到。电源转换电路的目的是通常通过特定的调理和调节电路从电源向负载传送电力。电源转换电路的通常应用是将由市电提供的交流电转换为适用于消费电子产品的调节直流电压。尽管电源转换电路常常用作独立系统，但是通常它们被构造为集成电路(IC)并且用于不同应用中，如通信系统和计算系统。一种类型的常用电源转换器是直流-直流转换器，它将一个直流电压电平变为另一个直流电压电平。例如，减压或降压转换器提供了一种将较高直流电压转换为较低直流电压的有效方式，这在某些电子系统中是需要的。例如，手提电脑可以具有提供12V直流电的电池和需要5V直流电的处理器。降压转换器，用作IC与一些外部部件，可用于以最小的能量损耗将12V电池电压转换为处理器所需的5V。另一种类型的直流-直流转换器是升压或增压转换器。所述转换器用于增大从电源向负载供应的电压。例如，LED可能需要3.3V直流电来发光。LED可以由单个1.5伏电池，通过使用可以使电池电压升高到LED所需电平的升压转换器来进行供电。升压转换器还用于提供对荧光灯和阴极射线管供电所需的较高电压。在许多情况下，消费电子设备需要既使用升压又使用降压转换器。便携式通信设备如移动电话或PDA通常是电池供电的，并且具有明亮的多色显示屏。当便携式设备，例如黑莓(BlackBerry)，在电池电源下工作时，用于驱动显示屏的电池电压通过升压转换器升压。当设备被插入墙式插座并且其电池处于充电阶段时，电池充电电路可依靠降压转换器来降低电压，提供适当的充电电压并且增大电流，以便对电池进行更快充电。通常PDA或其它便携式通信设备通过使用通用的互连链路例如USB链路进行充电。例如，黑莓可以将USB连接上提供的电力用于工作电源和对其电池进行充电。在这里，降压转换器用于调节供应电压，它通常设定为略高于电池电压的值，以便使充电器中的功率消耗最小化并且将电流保持在USB规范内。实现这个任务的所述设备的一个例子是由Milpitas, CA的Linear Technology Corporat1n，即本专利申请的受让人生产的LTC4088 ο互连链路例如USB链路通常在两种模式下工作。主模式或从模式。当设备(如PDA)通过USB链路连接到PC上时，PC充当主机并且提供对USB链路供电和管理USB链路的控制功能。相反地，PDA中的USB端口以从模式工作，并且需要PC供电和管理通信，从而两个设备可以彼此通信。不过，在许多情况下，PDA或其它移动设备中的USB链路不具备在主模式下工作和驱动USB链路的能力。尽管移动设备可能具有必需的控制器电路以管理USB通信，它没有提供驱动USB链路所需电力的能力。这通常是由于它的电池提供相对较低的电压，以及移动设备没有能力将该电压转换到适于驱动USB链路的电平。结果，如果移动设备连接到仅能用作USB从机的设备，如记忆棒，则移动设备不能向USB链路供电，阻止了设备间进行彼此通信。因此，由于上述原因，需要提供双向电源转换的电路和方法，它允许移动设备和其它设备产生电力，适于支持多种应用。
技术实现思路
提供了双向电源转换的电路和方法，它允许移动设备和其它设备产生电力，适于支持多种工作模式。本专利技术的双向电源转换器可以在升压和降压设置工作，而不是仅有单个专一转换功能，并且使用许多相同的部件，从而减小了转换器大小和复杂度。在本专利技术的一个实施例中，提供了一种双向电源转换器，它在第一方向用作降压转换器，而在第二方向用作升压转换器，并且包括电抗元件，用于在第一方向和第二方向工作时储存能量，多个开关元件，用于选择性地将一个电抗元件连接到两个或多个电源中的一个，和模式选择电路，用于在用作降压转换器时选择性地将双向电源转换器连接到第一电源，而在用作升压转换器时选择性地将双向电源转换器连接到第二电源，使得当双向电源转换器用作升压转换器时，双向电源转换器被设置向包括功率部件的通信链路输电。【附图说明】在结合附图考虑下文的详细说明后，本专利技术的上述以及其它目的和优点将变得显而易见，其中附图中相似的附图标记表示类似的部件，其中:图1A是根据本专利技术的原理，双向电源转换器的一个实施例的总体框图；图1B是图1A所示双向电源转换器配置在移动设备中的示意性实施例；图2是根据本专利技术的原理，双向电源转换器的一个实施例的总体示意图；图3是图2所示双向电源转换器的更详细示意图；图4是图2所示双向电源转换器的更详细示意图；图5是图2所示双向电源转换器在降压/减压模式下工作的更详细示意图；和图6是图2所示双向电源转换器在升压/增压模式下工作的更详细示意图。【具体实施方式】图1A示出了根据本专利技术原理构造的双向电源转换器的一个实施例的总体框图。如图所示，系统10包括双向电源转换器，它可以在至少两个模式下工作。所述模式可以包括降压模式(即减压)和升压模式(即增压)。转换器10可以根据输入信号所施加的位置从一种工作模式切换到另一种工作模式。例如，当跨接线端11和13施加电压Vl时，转换器10可用作降压转换器(由上部箭头所表示的方向)。在这种情况下，转换器10使电压Vl降低并且在接线端15和17处产生降低的输出电压V2。相反地，当跨接线端15和17施加电压V2时，转换器10可用作升压转换器(由底部箭头所表示的相反方向)。在这种情况下，电压由转换器10升高，它在接线端11和13处产生增大量值的输出电压VI。一般而言，转换器10在任何给定时间以两种模式中的一种工作。在本专利技术的优选实施例中，转换器10在降压和升压模式使用许多(或所有)的相同部件(这将在下文中详细介绍)。这是希望的，有若干个原因，包括转换器的大小和复杂度降低，以及消除了需要提供两种不同的专用单向转换器，各自需要不同组的部件，以提供相同的功能性。另外，转换器10的小尺寸使它理想地用作集成电路并因此可易于配置到移动设备，例如PDA，移动电话，数码相机，作为独立的转换器，以及用于其它需要电压转换的便携式可充电设备中，例如手电筒等。转换器10的一种应用包括适用于驱动移动设备的不同内部和/或外部应用的电源转换。例如，根据本专利技术的一个方面，转换器10可安装在移动设备20上(如PDA)，并用于进行两种转换功能。这种情况的总体说明在图1B中示出。一种转换功能可能涉及被认为是“内部”应用的应用，而另一种可能涉及被认为是“外部”应用(尽管其它组合是可行的，如仅是内部或外部的，多种其它转换模式等)。一种内部应用可以包括调节来自外部电源的电力，例如直接来自墙式插座或通过具有功率部件的通用通信链路，例如USB链路。如图1B所示，当连接到外部电源23时，转换器10可以在降压模式下工作并且用作电压调节器，向移动设备20供电并且对它的电池进行充电(通过链路33，它可以是通信链路，如USB链路或任何其它适合的电力管道)。当移动设备20从外部电源23断开时，它依靠电池来为其供电。当移动设备20在电池供电下工作时，转换器10还可用于某些外部(或其它内部)应用，所述应用需要的电压电平高于电池所能提供的电压电平。例如，移动设备可以连接到外部设备，例如扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向电源转换器，包括：通信终端，用于连接至受电的通信链路；电池终端，用于连接至电池；电源终端，用于向负载输送输出功率；和开关电路：在降压模式期间：利用电抗元件降低从受电的通信链路输送到通信终端的电压；和将降低的电压输送到：电池终端以给电池充电；和电源终端以向负载供电；在升压模式期间：将在电池终端从电池接收到的电力输送到电源终端以向负载供电；和利用电抗元件升高在电池终端从电池接收到的电压；和将升高的电压输送到通信终端以向受电的通信链路供电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·沃特，S·达斯，
申请(专利权)人：凌特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US