可消除反向线圈电流对电源进行再充电的开关调整器电路制造技术

实现一种可高效率操作的同步整流型开关调整器电路，且流经线圈的反向电流不再给电源充电。在这种同步整流型的开关调整器电路中，一个电容被加在此开关调整器电路的输入端，第三开关元件被插入在诸如电源的电池和电容之间，通过交替地闭合／断开第一开关元件来控制此开关调整器中的线圈电流和与整流二极管并接的第二开关元件，而且，当第一开关元件闭合时，第三开关元件也闭合，反之，当第一开关元件断开时，第三开关元件也断开。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及一种由可高效操作的简单电路组成的开关调整器电路(以下称为SW调整电路)。具体地讲，本专利技术是针对这样一种开关调整器电路，它可以消除流经线圈的反向电流所引起的电源再充电作用。图8示出了一种常规的增强型SW(开关)调整电路。在这种增强型SW调整电路中，电源10与线圈11的一端相连，而开关元件(以下记为SW元件)13和二极管12都与线圈11的另一端相连。二极管12的另一端则组成该SW调整电路的输出端。电容14与负载15均连在此输出端上，而SW调整控制电路20则控制着SW元件13的闭合与断开来使得输出端输出的电压是一个确定不变的值“Vout”。在图8所示的SW调整电路中，因为有电流流经二极管12，所以有损耗存在。为了减少这种损失，图9所示的同步整流型SW调整器引入了一个额外的SW元件16与二极管12并联，而且SW元件13与SW元件16按附图说明图10所示的互补模式工作。因此，一般而言，同步整流型SW调整器的转换效率可提高大约5％。在该同步整流型SW调整器中，线圈11的电流在与电流连续模式不同的电流模式(即电流不连续模式，线圈电流减至为0)下经由SW元件16沿着反方向流动，结果是该反向线圈电流给电源10充电，这可能引起问题。该SW元件16是与二极管12并联的。本专利技术是为了解决上述问题，因此，目的便是依据本专利技术提供一种开关调整器电路，其特征在于，在线圈和电源之间加上一个开关元件，在线圈与地之间连上一个大电容，以及此开关元件被闭合／断开。这样可使流经线圈的反向电流对电源的再充电作用被中断，而反向电流则给大电容充电。具体地讲，这种开关调整器电路的特征在于，依据本专利技术的第一方面，这样一种同步整流型的开关调整器电路通过交替地闭合／断开第一开关元件来控制此开关调整器中的线圈电流和与整流二极管并接的第二开关元件，其中一个电容被加在此开关调整器电路的输入端；第三开关元件连在诸如电池的电源和电容之间；而且当第一开关元件闭合时，第三开关元件也闭合，反之当第一开关元件断开时，第三开关元件也断开。此外，这种开关调整器电路的特征还在于，依据本专利技术的第二方面，这种同步整流型的开关调整器电路还带有检测线圈电流的装置，以便通过交替地闭合／断开第一开关元件来控制此开关调整器中的线圈电流和与整流二极管并接的第二开关元件，其中一个电容被加在此开关调整器电路的输入端；第三开关元件连在诸如电池的电源和电容之间；而且当线圈电流降低到小于或等于预先选定的电流值时，第三开关元件断开，反之，当线圈电流增加到大于或等于预先选定的电流值时，第三开关元件持续闭合。通过采用这样的电路设计，这种开关调整器电路可实现高效率工作，而电源也不会被线圈的反向电流充电。为了更好的理解本专利技术，可以参考结合附图的详细描述，其中图1示出的是依据本专利技术实施方案1的开关调整器电路；图2示出的是依据本专利技术实施方案1的开关调整器电路的第一种操作；图3示出的是依据本专利技术实施方案1的开关调整器电路的第二种操作；图4示出的是依据本专利技术实施方案2的开关调整器电路；图5示出的是依据本专利技术实施方案2的开关调整器电路的第一种操作；图6示出的是依据本专利技术实施方案2的开关调整器电路的第二种操作；图7描述的是依据本专利技术实施方案1的减压型开关调整器电路；图8示出的是常规开关调整器电路；图9示出的是常规同步整流型开关调整器电路；图10描述了常规同步整流型开关调整器电路的一种操作。现在参看附图，将详细描述本专利技术的多种优选实施方案。图1是依据本专利技术实施方案1的开关调整器(SW调整器)电路。在此SW调整电路中，电源10、线圈11、二极管12、输出电容14、负载15以及SW元件13／16在互补模式下闭合／断开，并与那些在常规SW调整电路中使用的SW元件相似。根据本专利技术实施方案1的SW调整电路，其特征是开关元件(SW元件)31插在线圈11和电源10之间，以及电容32被添加在SW元件31与线圈11之间的结点上。SW调整控制电路30控制上述3组SW元件13、16和31的闭合／断开。电容32是电容值很大的电双层电容，例如，一般采用大于或等于0．0001F(100μF)的电容。与在常规SW调整电路中的开关操作相似，为了保持输出端的电压Vout是一个常数，实施方案1的SW调整电路操作如下当SW调整控制电路30控制SW元件13闭合／断开时，该SW调整控制电路30以与SW元件13互补的方式控制SW元件16的闭合／断开。在该实施方案1中，SW调整控制电路30同步地闭合／断开SW元件13和31。此处控制闭合／断开的操作如图2所示。因为SW元件13的闭合／断开与SW元件31同步，所以当SW元件13和31闭合时，能量便被储存在线圈11中，与此同时，电容32的电压便变为电源10的电压“Vin”，这类似于常规的SW调整电路。接着，当SW元件13和31断开时，储存在线圈11中的能量经由SW元件16被放电。因为SW元件16除了没有整流功能外与二极管没什么不同，所以电流可以从线圈11流向Vout端，此外，反向电流也可从Vout端流向线圈11。图3表示的便是SW元件13和16之间闭合／断开操作的关系，“IL”是流经线圈11的电流。在图3中，将由线圈11流向Vout端的电流定为“+”。当SW元件13和31都闭合时，SW元件31的闭合电阻在此情况下非常小可以忽略，假设线圈11的电感值为“L”，电源10的电压为“Vin”，则线圈11的电流IL随时间“t1”的增加如下IL=Vin／L×t1+IL(t1=0)上式中，时间“t1”是指SW元件13闭合的持续时间，符号IL(t1=0)表示在t1=0时线圈11的电流。当SW元件13和31都断开时，假设电容32足够大，则电容32的电压与Vin没有实质上的不同，线圈11的电感值为“L”，则线圈11的电流IL随时间“t2”的降低如下IL=IL(t2=0)-(Vout-Vin)／L×t2上式中，时间“t2”是指SW元件13断开的持续时间，符号IL(t2=0)表示在t2=0时线圈11的电流。SW元件13闭合时间的变化依赖于电源电压Vin、输出电压Vout以及负载15的情况。结果如图3所示，显然有些情况可使线圈11的电流降低到0以下。换句话说，线圈11的电流由Vout端流向线圈(即线圈电流沿反方向流动)是有可能的。不过，在图1所示的SW调整电路中，当SW元件断开时反向电流的一部分被用于给电容32充电。结果便是有可能制止反向电流对电源10充电。在图1所示的SW调整电路中，因为反向电流大约有一半被用于给电容32充电，所以流向电源10的全部反向电流大约有1／2能被最终消除。图5表示的是SW元件13和16之间闭合／断开操作的关系，以及在与图3不同的情况下线圈11的电流IL。与图3相似，对图5中所示的线圈电流IL也做出如下假定电流由线圈11流向Vout端为+(正)。在图5所示的情况下，线圈11的电流IL总是为+(正)，连续地由线圈11流向Vout端。在此情况下，即使当SW元件13和16按互补方式闭合／断开时，线圈电流也绝不会沿着反方向流动。在图4所示的电路中，在线圈11的电流被电流检测电路41检测时，如果线圈电流变得大于或等于一个确定的正(+)值，则SW元件31仍然保持闭合状态。如果线圈电流下降到小于此确定的正(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流型开关调整器电路，它通过交替地闭合／断开第一开关元件来控制此开关调整器中的线圈电流和与整流二极管并接的第二开关元件，其中： 一个电容被加在此开关调整器电路的输入端； 第三开关元件被插入在诸如电池的电源和电容之间； 当第一开关元件闭合时，第三开关元件也闭合，反之当第一开关元件断开时，第三开关元件也断开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：须藤稔，
申请(专利权)人：精工电子有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]