混合型电路的直流电能降压变换装置制造方法及图纸

一种混合型电路的直流电能降压变换装置，包括将输入电能线性地降压变换为所需输出电压的LDO变换模块和直接斩波降压的Buck变换模块，以及选择上述两变换模块择一投入工作的控制电路子模块；控制电路子模块依据其负载电流取样电阻检测到的负载电流模拟量分别输出相反控制信号到LDO变换模块和Buck变换模块，令其在大负载时运行高效率的Buck变换模块实施降压变换；在小负载或零负载时运行LDO变换模块实施降压变换，以减少电压变换电路自身的功耗。所述降压变换装置兼顾了重负载时的电压变换高效率和轻负载时降压电路本身的低功耗，特别适用于电池降压输出的恒定电压控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压变换电路或控制装置；尤其涉及小、微容量直流电能的高效率降压变换电路。
技术介绍
现有技术用于小、微容量直流电源电压变换和稳压的电路包括线性调整器（LINEAR REGULATOR）和开关调整器（SWITCHING REGULATOR）；现有技术常用的MOS，即金属-氧化物半导体工艺线性调整器被称为低压差调整器（LOW DROPOUT REGULATOR，通常简称为LDO），局限于MOS工艺和电路特点，通常的线性降压LDO电路，因为工作于线性状态，致使电压转换效率低，输出电流小，发热量大，但可做到相对较低的静态工作电流，典型值是10μA级别。现有技术常用的开关调整器在降压应用中，是直接斩波降压的开关调整器，即BUCK REGULATOR，通常简称为BUCK。现在BUCK电路也使用MOS工艺。开关型降压BUCK电路，由于工作于开关状态，在轻载或者空载待机时，驱动电路及开关器件的功耗并未明显降低，特别是高效率同步整流的BUCK电路，驱动技术更复杂，待机功耗更高。LDO电路相对BUCK电路在轻载或者空载待机时功耗较低，即在低输出电流或静态时，LDO电路相对BUCK电路更省电。现有技术在某些应用场景，比如锂离子二次电池的降压输出控制，如果仅使用一种降压变换电路，显然不能同时满足电池待机功耗低和带载能力大的要求。仅使用BUCK电路降压，在电池待机时，降压电路仍然工作在斩波开关状态，电路自身的功耗大，不适合便携式的电池对降压电路的低功耗要求。仅使用LDO电路降压，在电池满载工作时，降压电路自身的功耗升高了，降压变换效率低，且输出能力受限，会限制便携式电池的适用范围。现有技术对降低开关型降压变换待机功耗，通常的办法之一就是关闭电源变换芯片“使能”，通过芯片的使能引脚，使整个电源变换处于停止工作状态。但是在某些后端需要永久供电的应用场合，比如电池的输出电压控制电路中，关闭电源变换芯片会使得电池失去输出能力，无法维持电路正常的电压输出。现有技术对降低开关型降压变换的低负载时功耗这一技术问题，解决方案通常是采用脉冲宽度调制-脉冲频率调制，即PWM-PFM模式，重载时工作于PWM，在轻载或者待机时，工作于PFM模式，尽可能降低工作频率或进入打嗝模式；但不管怎么降低工作频率，还是处于开关状态。开关电路的振荡器，驱动电路，开关电路还是需要工作，所以待机功耗仍然是较大的，通常静态电流很难小于数十μA级，典型值是100μA级。名词解释：LDO是英文LOW DROPOUT REGULATOR的缩写，中文含义为低压降线性稳压器；BUCK电路在本申请中的含义为采用BUCK REGULATOR方式的降压DC/DC变换电路；PWM是英文Pulse Width Modulation的缩写，中文含义为脉冲宽度调制；脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的；PFM是英文Pulse Frequency Modulation的缩写，中文含义为脉冲频率调制；脉冲频率调制的（PFM）开关型稳压电路是“等宽调频”方式，即调整电路的斩波频率从而达到稳定输出电压的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于避免上述现有技术对于直流电能降压变换电路无法同时具备大负载时变换效率高，低负载时降压变换电路功耗也低的不足之处而提出一种混合电路型的降压变换电路，在需要大负载电流时启动BUCK电路进行电压变换，在低负载电流时启动LDO降压电路，降低降压电路本身的功耗。解决上述技术问题采用的技术方案是一种混合型电路的直流电能降压变换装置，包括将输入电能线性地降压变换为所需输出电压的LDO变换模块和将所述输入电能直接斩波降压为所需输出电压的Buck变换模块；尤其是，还包括选择LDO变换模块或Buck变换模块投入工作的控制电路子模块；所述控制电路子模块包括令LDO模块投入工作的使能控制信号输出引脚即、令Buck模块投入工作的使能控制信号输出引脚即；所述控制电路子模块依据其负载电流取样电阻检测到的负载电流模拟量，分别从其LDO使能控制信号引脚即和Buck使能控制信号引脚输出互相相反的逻辑电平；若负载电流大于等于预设在控制电路子模块内的参考电流值，即，则控制电路子模块的Buck使能控制信号输出引脚即输出使Buck变换模块投入工作的使能信号，运行Buck变换模块实施降压变换；同时控制电路子模块的LDO使能控制信号输出引脚即输出使LDO变换模块使能无效的信号，停止LDO变换模块实施降压变换； 若负载电流小于预设在控制电路子模块内的参考电流值，即，则该控制电路子模块的Buck使能控制信号输出引脚即输出使Buck变换模块使能无效的逻辑电平，停止Buck变换模块实施降压变换；而同时该控制电路子模块的LDO使能控制信号输出引脚即输出使LDO变换模块投入工作的逻辑电平，运行LDO变换模块实施降压变换；从而在负载电流有任何值时都能获得较高的电压变换效率。所述LDO变换模块包括从外部输入电能的电源输入引脚即、用于令LDO变换模块投入工作的使能引脚即和用于所述LDO变换模块将变换后电压输出的电源输出引脚即；所述Buck变换模块包括从外部输入电能的电源输入引脚即用于令Buck变换模块投入工作的使能引脚即和用于该Buck变换模块将变换后电压输出的电源输出引脚即；所述控制电路子模块还包括负载检测引脚即；所述LDO电源输入引脚 即与Buck电源输入引脚即电连接，同时用做待降压变换的电能输入端；所述LDO电源输出引脚 即和Buck模块电源输出引脚 即电连接并与所述控制电路子模块的负载电流取样电阻的非负载侧连接端子，也即同控制电路子模块的负载检测引脚 电连接；所述LDO变换模块的使能引脚即与所述控制电路子模块的LDO使能控制信号输出引脚即电连接；所述Buck变换模块的使能引脚即与所述控制电路子模块的Buck使能控制信号输出引脚即电连接；该Buck使能控制信号输出引脚即输出的逻辑电平控制信号是所述控制电路子模块的LDO使能控制信号输出引脚 即输出的逻辑电平控制信号的逻辑反演，也称逻辑“非”，即。所述控制电路子模块还包括比较器、非门和共模运算放大器；所述负载电流取样电阻的一端与所述LDO电源输出引脚即和Buck电源输出引脚即电连接；该负载电流取样电阻的另一端则连接所述直流电能降压变换装置降压变换后的电能输出端；所述共模运算放大器的反相输入端和同相输入端分别与所述负载电流取样电阻的两端电连接；所述共模运算放大器的输出端与所述比较器的一个输入端连接，该比较器的另一输入端则输入同所述参考电流对应的模拟参考电压；所述比较器的输出端与所述Buck变换模块的Buck使能引脚即电连接；所述比较器的输出端还与所述非门的输入端电连接；该非门的输出端与所述LDO变换模块的LDO使能引脚即电连接。所述的直流电能降压变换装置还包括一输出滤波储能电容器，所述负载电流取样电阻 连接所述直流电能降压变换装置降压变换后输出电能的一端与该输出滤波储能电容器的一端连接，该输出滤波储能电容器的另一端接地。所述LDO变换模块和Buck变换模块以及控制电路子模块共同制作在同一片半导体衬底上，封装为单片集成电路，或者将所述LDO变换模块和Buck变换模块以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合型电路的直流电能降压变换装置，包括：将输入电能线性地降压变换为所需输出电压的LDO变换模块(60)和将所述输入电能直接斩波降压为所需输出电压的Buck变换模块(80)；尤其是，还包括选择LDO变换模块(60)或Buck变换模块(80)投入工作的控制电路子模块(90)；所述控制电路子模块(90)包括令LDO模块投入工作的使能控制信号输出引脚(91)即、令Buck模块投入工作的使能控制信号输出引脚(92)即；所述控制电路子模块(90)依据其负载电流取样电阻(96)检测到的负载电流模拟量，分别从其LDO使能控制信号引脚(91)即和Buck使能控制信号引脚(92)输出互相相反的逻辑电平；若负载电流大于等于预设在控制电路子模块(90)内的参考电流值，即，则控制电路子模块(90)的Buck使能控制信号输出引脚(92)即输出使Buck变换模块(80)投入工作的使能信号，运行Buck变换模块(80)实施降压变换；同时控制电路子模块(90)的LDO使能控制信号输出引脚(91)即输出使LDO变换模块(60)使能无效的信号，停止LDO变换模块(60)实施降压变换；若负载电流小于预设在控制电路子模块(90)内的参考电流值，即，则该控制电路子模块(90)的Buck使能控制信号输出引脚(92)即输出使Buck变换模块(80)使能无效的逻辑电平，停止Buck变换模块(80)实施降压变换；而同时该控制电路子模块(90)的LDO使能控制信号输出引脚(91)即输出使LDO变换模块(60)投入工作的逻辑电平，运行LDO变换模块(60)实施降压变换；从而在负载电流有任何值时都能获得较高的电压变换效率。...

【技术特征摘要】
1.一种混合型电路的直流电能降压变换装置，包括：将输入电能线性地降压变换为所需输出电压的LDO变换模块(60)和将所述输入电能直接斩波降压为所需输出电压的Buck变换模块(80)；尤其是，还包括选择LDO变换模块(60)或Buck变换模块(80)投入工作的控制电路子模块(90)；所述控制电路子模块(90)包括令LDO模块投入工作的使能控制信号输出引脚(91)即、令Buck模块投入工作的使能控制信号输出引脚(92)即；所述控制电路子模块(90)依据其负载电流取样电阻(96)检测到的负载电流模拟量，分别从其LDO使能控制信号引脚(91)即和Buck使能控制信号引脚(92)输出互相相反的逻辑电平；若负载电流大于等于预设在控制电路子模块(90)内的参考电流值，即，则控制电路子模块(90)的Buck使能控制信号输出引脚(92)即输出使Buck变换模块(80)投入工作的使能信号，运行Buck变换模块(80)实施降压变换；同时控制电路子模块(90)的LDO使能控制信号输出引脚(91)即输出使LDO变换模块(60)使能无效的信号，停止LDO变换模块(60)实施降压变换；若负载电流小于预设在控制电路子模块(90)内的参考电流值，即，则该控制电路子模块(90)的Buck使能控制信号输出引脚(92)即输出使Buck变换模块(80)使能无效的逻辑电平，停止Buck变换模块(80)实施降压变换；而同时该控制电路子模块(90)的LDO使能控制信号输出引脚(91)即输出使LDO变换模块(60)投入工作的逻辑电平，运行LDO变换模块(60)实施降压变换；从而在负载电流有任何值时都能获得较高的电压变换效率。2.根据权利要求1所述的直流电能降压变换装置，其特征在于，所述LDO变换模块(60)包括从外部输入电能的电源输入引脚(61)即、用于令LDO变换模块(60)投入工作的使能引脚(62)即和用于所述LDO变换模块(60)将变换后电压输出的电源输出引脚(63)即；所述Buck变换模块(80)包括从外部输入电能的电源输入引脚(81)即用于令Buck变换模块(80)投入工作的使能引脚(82)即和用于该Buck变换模块(80)将变换后电压输出的电源输出引脚(83)即；所述控制电路子模块(90)还包括负载检测引脚(93)即；所述LDO电源输入引脚(61)即与Buck电源输入引脚(81)即电连接，同时用做待降压变换的电能输入端；所述LDO电源输出引脚(63)即和Buck模块电源输出引脚(83) 即电连接并与所述控制电路子模块(90)的负载电流取样电阻（96）的非负载侧连接端...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈健，于和平，
申请(专利权)人：深圳市华芯邦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44