使用开关调节器和电压限制器的电压倍增器制造技术

电压倍增器电路配置包括：具有可变输入电压和调节的电压的开关调节器；以及利用开关调节器的调节的电压的电压倍增器电路。电压倍增器电路包括：输出电容器，其从电压倍增器电容器接收升高的电压；以及电钳，其限制电压倍增器电容器不超过调节的电压。输出电压是调节的电压的两倍减去电路损耗。

Voltage multiplier with switch regulator and voltage limiter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用开关调节器和电压限制器的电压倍增器相关申请的交叉引用本申请要求2017年8月14日提交的美国临时专利申请第62/545,208的权益，并且出于所有目的通过引用将其全部内容合并于此。
本原理涉及电路，尤其涉及电压倍增器电路。
技术介绍
传统的电压倍增器电路的输出电压基于输入电压可变。如果输入电压变化，则倍增后的输出电压也变化。电压倍增器的某些应用要求更一致的输出电压来抵消输入电压的变化。美国专利No.6,776,772教导了一种双输出直流电压转换器，其具有电荷泵电路以及开关功率转换器。但是，电荷泵电路的输出电压仍然取决于输入电压的值。如果输入电压变化，则电荷泵的电压输出也会变化。期望一种不那么依赖输入电压变化的电压倍增器电路。图1描绘传统的电荷泵电压倍增器配置100。开关控制电路110控制开关S1和S2的接通和关断。开关S1和S2在图1中被示为通用场效应晶体管(FET)，但是可以是任何合适的开关元件技术，例如MOSFET，UJT，双极晶体管等。在操作中，开关控制电路110无重叠地交替接通S1和S2，以控制电容器C1的充电状态。当S1被接通(导通)并且开关S2关断(不导通)时，电容器C1与开关点115的连接使得将电容器C1的负极端子切换至Vinput。类似地，当S2接通并且开关S1关断时，电容器C1的负端子切换到接地130。在图1中，当通过开关电路110的动作闭合开关S2时，输入电压105(Vinput)通过二极管D1将电容器C1充电至Vinput的值减去跨越二极管D1的压降(VD1)。因此电容器C1被充电到Vinput-VD1。当开关S2开路(停止导通)并且开关S1闭合(导通)时，电容器C1上的电压被添加到Vinput(Vinput+Vinput-VD1)并且通过二极管D2对输出电容器C2充电。这将输出电容器C2充电至2xVinput-VD1-VD2的输出电压(Voutput125)。因此，图1的电荷泵的输出为：Voutput＝2xVinput-VD1-VD2。上式包括二极管压降VD1和VD2。这些压降，连同开关S1和S2上的压降可以被认为是较小的电路损耗。假设这种损耗可以忽略不计，则Voutput电压的近似值为Voutput＝2xVinput-电路损耗或大约Voutput＝2xVinput然而，该输出电压显然取决于Vinput。如果Vinput改变，则Voutput也将改变。如果Vinput变化，则图1的电荷泵将产生也变化的2倍Vinput的可变输出。
技术实现思路
提供本
技术实现思路
以简化的形式介绍构思的选择，作为稍后呈现的更详细描述的序言。该
技术实现思路
既不旨在标识关键或必要特征，也不旨在描绘所要求保护的主题的范围。在本公开的实施例中，电路配置包括具有可变输入电压和调节的电压的开关调节器。开关调节器提供在可变输入电压和地之间进行交替连接的开关点。包括电压倍增器电路，该电压倍增器电路连接到开关调节器的调节的电压以对电压倍增器电容器充电。电压倍增器电路连接到该开关点。电压倍增器电路具有输出电容器，该输出电容器从电压倍增器电容器接收电荷。该电路配置跨越输出电容器产生输出电压。当开关点接地时，电压倍增器电容器从调节的电压充电，而当开关点连接到可变输入电压时，电压倍增器电容器上的电压升高。电压倍增器电容器上的升高的电压提供给输出电容器(C2)，以提供输出电压。输出电压是可变输入电压加上调节的电压的两倍减去电路损耗。在本公开的另一实施例中，电路配置包括具有可变输入电压和调节的电压的开关调节器。开关调节器提供在可变输入电压和地之间进行交替连接的开关点。包括电压倍增器电路，该电压倍增器电路连接到开关调节器的调节的电压以对电压倍增器电容器充电，电压倍增器电路连接到开关点。电压倍增器电路具有输出电容器，该输出电容器从电压倍增器电容器接收电荷。还包括连接到开关点和开关调节器的调节的电压的限制电路，该限制电路连接到电压倍增器电路的电压倍增器电容器。限制电路用作限制(钳位)跨越电压倍增器电容器的电压不超过调节的电压。该电路配置产生跨越输出电容器的输出电压。当开关点接地时，电压倍增器电容器从调节的电压充电，而当开关点连接到可变输入电压时，电压倍增器电容器上的电压升高。电压倍增器电容器上的升高电压被提供给输出电容器以提供输出电压。输出电压是调节的电压的两倍减去电路损耗。输出电压在可变输入电压范围内保持稳定。根据下面参考附图进行的说明性实施例的详细描述，其他特征和优点将变得明显。附图是出于说明本公开的概念的目的，并且不一定是用于说明本公开的唯一可能的配置。除非另有说明，否则各种附图的特征可以组合。附图说明当结合附图阅读时，将更好地理解前述概述以及示例性实施例的以下详细描述，附图以示例的方式而不是以限制本原理的方式被包括在内。在附图中，相似的数字表示相似的元素。图1是典型的电压倍增器电路拓扑；图2描绘具有本公开的方面的电压倍增器电路拓扑；图3描绘根据本公开的方面的具有电压限制特征的电压倍增器电路拓扑；图4描绘根据本公开的方面的具有快速充电特征的电压倍增器电路拓扑；图5描绘所公开的电路拓扑的典型电响应特征；以及图6描绘所公开的电压倍增器电路的典型应用。具体实施方式在各种示例性实施例的以下描述中，参考附图，这些附图形成描述的一部分，并且在附图中通过说明的方式示出如何实现各种实施例。应当理解，在不脱离本原理的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行结构和功能的修改。对图1的一种修改可以包括易于使用的开关源，用于开关控制110以驱动开关点115(电容器C1的负端子)。一个开关源是稳压电源的输出，该稳压电源从输入电压Vinput产生某一较低的电压Vreg。稳压电源的示例包括DC/DC转换器，例如降压(buck)调节器。这些降压调节器包括开关同步降压调节器类型，并且在电子产品的许多设计中通常用作开关电源调节器，以从为电子设备或产品供电的通用DC电源创建所需的局部轨(localrail)。在本公开的一个方面，这种开关电源调节器可以用于为电荷泵电压倍增器提供开关控制110和开关点115。图2描绘电路配置200，该电路配置200是图1的修改，其使用开关电源调节器(开关调节器)的开关控制电路210来驱动也称为电压倍增器的电压电荷泵。图2描绘连接到开关调节器235的电压倍增器240的实施例。开关调节器块235(虚线)包括开关控制电路210，开关S1和S2，电感器L1和电容器C3。这些物件形成开关调节器的电源路径。开关调节器块235在C3处提供调节的电压Vreg。该电压被用在反馈环中以激励开关控制电路210。也可以被称为增加电压的电路的电压倍增器块240包括二极管D1，D2以及电容器C1和C2。在图2中，开关调节器235的开关点215(开关节点)连接到电感器L1和电容器C3的滤波器组合。连接到开关点125(开关节点)的L1和C3的组合可以是设计的降压调节器类型的DC/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n调节器，包括用于可变输入电压的输入端和用于调节的电压的输出端，调节器包括被配置为在用于可变输入电压的输入端和地之间交替连接的开关节点；和/n增加电压的电路，该电路耦接至调节器的调节的电压的输出端以对第一电容器充电，该电路耦接至开关节点，并且该电路包括从第一电容器接收电荷的输出电容器，该装置产生跨越输出电容器的输出电压。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170814 US 62/545,2081.一种装置，包括：
调节器，包括用于可变输入电压的输入端和用于调节的电压的输出端，调节器包括被配置为在用于可变输入电压的输入端和地之间交替连接的开关节点；和
增加电压的电路，该电路耦接至调节器的调节的电压的输出端以对第一电容器充电，该电路耦接至开关节点，并且该电路包括从第一电容器接收电荷的输出电容器，该装置产生跨越输出电容器的输出电压。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，第一电容器被配置为当开关节点耦接到地时从调节的电压充电，并且第一电容器上的电压被配置为当开关节点耦接到用于可变输入电压的输入端时逐步增加。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的装置，其中，第一电容器上的逐步增加的电压被配置为被提供给输出电容器以提供所述输出电压。


4.根据权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，输出电压被配置为实质上是可变输入电压加上调节的电压的两倍减去电路损耗。


5.根据权利要求1所述的装置，还包括：
限制电路，耦接到开关节点并且耦接到调节器的调节的电压，该限制电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：J克拉克，
申请(专利权)人：交互数字CE专利控股公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR