用于电力管理的电压转换器制造技术

公开了一种用于电源管理的电压转换器。所述电压转换器包括转换电路和开关控制电路，其中，转换电路包括连接到开关节点的电感器、连接在开关节点和公共电压之间的第一开关装置和连接到开关节点的第二开关装置，其中，第一开关装置响应于控制信号对电感器充电并且使电感器放电，并且开关控制电路基于第一感测信号、第二感测信号和反馈信号通过执行PWM和PFM产生控制信号，并且当开关控制电路执行PFM时至少基于输入电源电压在时间基础上调整电感器的充电时间。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2015年05月06日提交到韩国知识产权局(KIPO)的第10-2015-0062888号韩国专利申请的优先权，所述韩国专利申请的内容通过引用完整地包含于此。
示例性实施例总体上涉及电源装置，更具体地讲，涉及电压转换器和包括电压转换器的电力管理装置。
技术介绍
通常，使用电源装置来提供用于电子装置的操作的电压。一种类型的电源装置为电压转换器(诸如DC-DC转换器)。DC-DC转换器用于各种类型的电子装置以根据输出负载有效地提供稳定的电源电压。
技术实现思路
本专利技术构思的示例性实施例提供一种能够提高电源转换效率并且执行稳定的模式转换的电压转换器。示例性实施例提供一种包括所述电压转换器的电源管理装置。根据示例性实施例，电压转换器包括转换电路和开关控制电路。转换电路包括：电感器，连接到开关节点；第一开关装置，连接在开关节点和公共电压之间；第二开关装置，连接在开关节点和输出节点之间。第一开关装置响应于驱动控制信号将输入电源电压充入电感器并且使电感器放电。开关控制电路基于第一感测信号、第二感测信号和反馈电压通过执行脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)产生驱动控制信号。第一感测信号和第二感测信号基于流经第一开关装置的感测电流，反馈电压通过对在输出节点处的输出电压进行分压而得到。开关控制电路当开关控制电路执行PFM时的至少基于输入电压在时间基础上调整电感器的充电时间。在示例性实施例中，开关控制电路可包括导通时间控制器、脉冲产生电
路、模式控制器和驱动控制器。导通时间控制器可基于输入电源电压和参考电压产生调整电感器的充电时间的导通时间控制脉冲。脉冲产生电路可基于参考电压、第一感测信号、第二感测信号、反馈电压和导通时间控制脉冲通过执行PWM产生第一脉冲信号并且可通过执行PFM产生第二脉冲信号，并且可产生表示参考电压与反馈电压之差的模式信号。第一感测信号可表示感测电流的电平，第二感测信号可表示感测电流的零电平。模式控制器可根据模式信号和基于导通时间控制脉冲的操作模式选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号。驱动控制器可基于输出脉冲信号产生驱动控制信号。模式控制器可基于将第一导通时间与第二导通时间进行比较来选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号。第一导通时间可对应于第一脉冲信号的第一激活区间，第二导通时间可对应于第二脉冲信号的第二激活区间。当第一导通时间小于第二导通时间达到参考次数或阈值时，模式控制器可将操作模式从PWM模式改变到PFM模式。导通时间控制器可包括使能信号产生器、电流镜电路和导通时间脉冲产生器。使能信号产生器可基于来自外部的控制信号和参考脉冲信号产生第一使能信号和第二使能信号。电流镜电路可响应于第一使能信号通过对参考电流进行镜像来产生充电电流。导通时间脉冲产生器可基于第一使能信号、第二使能信号、充电电流和参考电压以及输入电源电压产生导通时间控制脉冲。使能信号产生器可包括第一与门、第二与门和反相器。第一与门可对参考脉冲信号和控制信号的校准使能信号执行与运算。第二与门可对第一与门的输出和控制信号的控制器使能信号执行与运算来输出第一使能信号。控制器使能信号可指示导通时间控制器的激活。反相器可对第一使能信号进行反相来输出第二使能信号。导通时间脉冲产生器可包括第一电容器、第一开关、至少一个第二开关和至少一个第二电容器、比较器和触发器。第一电容器可连接在连接到电流镜电路的第一节点和公共电压之间，并且可存储充电电流。第一开关可与第一电容器并联地连接在第一节点和公共电压之间，并且第一开关可响应于第二使能信号而进行切换。所述至少一个第二开关和所述至少一个第二电容器可串联连接在第一节点和公共电压之间。比较器可将第一节点处的斜坡电压
与参考电压进行比较。触发器可具有接收第一使能信号的设置端、接收比较器的输出的重置端和提供导通时间控制脉冲的输出端。所述至少一个第二开关可响应于外部开关控制信号而进行切换，所述至少一个第二电容器可存储输入电源电压和与校准码相应的补偿电压中的至少一个。导通时间控制脉冲的导通时间可根据斜坡电压的电平而被改变。脉冲产生电路可包括第一脉冲产生器和第二脉冲产生器。第一脉冲产生器可基于参考电压、反馈电压和第一感测信号产生第一脉冲信号。第二脉冲产生器可基于参考电压、反馈电压、第二感测信号和导通时间控制脉冲产生第二脉冲信号。第二脉冲产生器可包括第一迟滞比较器、第二迟滞比较器、第一或门、第二或门和触发器。第一迟滞比较器可产生与反馈电压和参考电压之差相应的PFM信号，并且可具有可变的迟滞窗。第二迟滞比较器可产生与参考电压和反馈电压之差相应的模式信号。第一或门可对PFM信号和第二感测信号执行或运算。第二或门可对模式信号和导通时间控制脉冲执行或运算。触发器可具有接收第一或门的输出的设置端、接收第二或门的输出的重置端和提供第二脉冲信号的输出端。模式控制器可包括时间比较器、计数器、信号产生器和选择电路。时间比较器可将与第一脉冲信号的激活区间相应的第一导通时间和与第二脉冲信号的第二激活区间相应的第二导通时间进行比较来输出时间比较信号。计数器可对具有第一逻辑电平的时间比较信号进行计数以输出计数输出信号。信号产生器可基于计数输出信号和模式信号产生重置信号和选择信号。选择电路可响应于选择信号选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号。当时间比较器将时间比较信号连续输出为第一逻辑电平达参考次数时，计数器可输出计数输出信号为第一逻辑电平。当模式信号具有第一逻辑电平并且计数输出信号具有第一逻辑电平时，信号产生器可输出选择信号为第一逻辑电平。在示例性实施例中，第一开关装置可包括n沟道电源开关，第二开关装置可包括连接在开关节点和输出节点之间的二极管，电压转换器可以是异步升压转换器。在示例性实施例中，第一开关装置可包括n沟道电源开关，第二开关装置可包括连接在开关节点和输出节点之间的p沟道电源开关，电压转换器可以是同步升压转换器。在示例性实施例中，转换电路还可包括第三开关装置。第三开关装置可连接在输入电源电压和电感器之间，并且第三开关装置可响应于升压控制信号将输入电源电压切换到电感器。第三开关装置可包括p沟道电源开关。根据示例性实施例，电压转换器包括转换电路和开关控制电路。转换电路包括连接到开关节点的电感器、连接到开关节点的第一开关装置和连接在开关节点与输出节点之间的第二开关装置。第一开关装置响应于第一驱动控制信号在电感器中充入输入电源电压，第二开关装置响应于第二驱动控制信号使电感器放电。开关控制电路基于第一感测信号、第二感测信号和反馈电压通过执行脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)产生第一驱动控制信号和第二驱动控制信号。第一感测信号和第二感测信号基于流经电感器的电感器电流，反馈电压通过对输出节点处的输出电压进行分压而得到。开关控制电路当开关控制电路执行PFM时至少基于输入电压在时间基础上调整电感器的充电时间。在示例性实施例中，开关控制电路可包括导通时间控制器、脉冲产生电路、模式控制器和驱动控制器。导通时间控制器可基于输入电源电压和参考电压产生调整电感器的充电时间的导通时间控制脉冲。脉冲产生电路可基于参考电压、第一感测信号、第二感测信号、反馈电压和导通时间控制脉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压转换器，包括：转换电路，包括电感器、第一开关装置和第二开关装置，电感器连接到开关节点，第一开关装置连接在开关节点和公共电压之间，第二开关装置连接在开关节点和输出节点之间，第一开关装置被配置为响应于驱动控制信号将输入电源电压充入电感器或使电感器放电；开关控制电路，被配置为：基于第一感测信号、第二感测信号和反馈电压通过执行脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)来产生驱动控制信号，第一感测信号和第二感测信号基于流经第一开关装置的感测电流，反馈电压通过对在输出节点处的输出电压进行分压而得到，其中，开关控制电路被配置为当开关控制电路执行PFM时基于输入电压调整电感器的充电时间。

【技术特征摘要】
2015.05.06 KR 10-2015-00628881.一种电压转换器，包括：转换电路，包括电感器、第一开关装置和第二开关装置，电感器连接到开关节点，第一开关装置连接在开关节点和公共电压之间，第二开关装置连接在开关节点和输出节点之间，第一开关装置被配置为响应于驱动控制信号将输入电源电压充入电感器或使电感器放电；开关控制电路，被配置为：基于第一感测信号、第二感测信号和反馈电压通过执行脉冲宽度调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)来产生驱动控制信号，第一感测信号和第二感测信号基于流经第一开关装置的感测电流，反馈电压通过对在输出节点处的输出电压进行分压而得到，其中，开关控制电路被配置为当开关控制电路执行PFM时基于输入电压调整电感器的充电时间。2.如权利要求1所述的电压转换器，其中，开关控制电路包括：导通时间控制器，被配置为基于输入电源电压和参考电压产生调整电感器的充电时间的导通时间控制脉冲；脉冲产生电路，被配置为基于参考电压、第一感测信号、第二感测信号、反馈电压和导通时间控制脉冲通过执行PWM产生第一脉冲信号并且通过执行PFM产生第二脉冲信号，被配置为产生表示参考电压与反馈电压之差的模式信号，其中，第一感测信号表示感测电流的电平，第二感测信号表示感测电流为零电平；模式控制器，被配置为根据模式信号和基于导通时间控制脉冲的操作模式选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号；驱动控制器，被配置为基于输出脉冲信号产生驱动控制信号。3.如权利要求2所述的电压转换器，其中，模式控制器被配置为基于将第一导通时间与第二导通时间进行比较，来选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号，其中，第一导通时间对应于第一脉冲信号的第一激活区间，第二导通时间对应于第二脉冲信号的第二激活区间。4.如权利要求3所述的电压转换器，其中，模式控制器被配置为：当第一导通时间小于第二导通时间至少参考数量时，将操作模式从PWM模式改
\t变到PFM模式。5.如权利要求2所述的电压转换器，其中，导通时间控制器包括：使能信号产生器，被配置为基于来自外部的控制信号和参考脉冲信号产生第一使能信号和第二使能信号；电流镜电路，被配置为响应于第一使能信号通过对参考电流进行镜像来产生充电电流；导通时间脉冲产生器，被配置为基于第一使能信号、第二使能信号、充电电流和参考电压以及输入电源电压产生导通时间控制脉冲。6.如权利要求5所述的电压转换器，其中，导通时间脉冲产生器包括：第一电容器，连接在连接到电流镜电路的第一节点和公共电压之间，其中，第一电容器存储充电电流；第一开关，与第一电容器并联地连接在第一节点和公共电压之间，其中，第一开关响应于第二使能信号而进行开关；至少一个第二开关和至少一个第二电容器，串联地连接在第一节点和公共电压之间；比较器，被配置为将第一节点处的斜坡电压与参考电压进行比较；触发器，具有接收第一使能信号的设置端子、接收比较器的输出的重置端子和提供导通时间控制脉冲的输出端子。7.如权利要求6所述的电压转换器，其中，导通时间控制脉冲的导通时间根据斜坡电压的电平而被改变。8.如权利要求2所述的电压转换器，其中，脉冲产生电路包括：第一脉冲产生器，被配置为基于参考电压、反馈电压和第一感测信号产生第一脉冲信号；第二脉冲产生器，被配置为基于参考电压、反馈电压、第二感测信号和导通时间控制脉冲产生第二脉冲信号。9.如权利要求8所述的电压转换器，其中，第二脉冲产生器包括：第一迟滞比较器，被配置为产生与反馈电压和参考电压之差相应的PFM信号，其中，第一迟滞比较器具有可变的迟滞窗；第二迟滞比较器，被配置为产生与参考电压和反馈电压之差相应的模式信号；第一或门，对PFM信号和第二感测信号执行或运算；第二或门，对模式信号和导通时间控制脉冲执行或运算；触发器，具有接收第一或门的输出的设置端子、接收第二或门的输出的重置端子和提供第二脉冲信号的输出端子。10.如权利要求2所述的电压转换器，其中，模式控制器包括：时间比较器，被配置为将与第一脉冲信号的第一激活区间相应的第一导通时间和与第二脉冲信号的第二激活区间相应的第二导通时间进行比较，以输出时间比较信号；计数器，被配置为对具有第一逻辑电平的时间比较信号进行计数以输出计数输出信号；信号产生器，被配置为基于计数输出信号和模式信号产生重置信号和选择信号；选择电路，被配置为响应于选择信号来选择第一脉冲信号和第二脉冲信号之一作为输出脉冲信号。11.如权利要求10所述的电压转换器，其中，计数器被配置为：当时间比较...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京真，金荷娜，吴亨锡，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR