一种开关电源制造技术

一种开关电源，包括：第一开关电路、至少一个第二开关电路、开关控制电路、第一电感切换电路、耦合电感、电压输入端和电压输出端。开关电源中的耦合电感可连接第一开关电路，因此耦合电感和第一开关电路之间实现信号传输，且该耦合电感在第一电感切换电路的控制下可以和第二开关电路实现信号传输，或者该耦合电感在第一电感切换电路的控制下断开和第二开关电路的信号传输。因此根据第一电感切换电路的不同控制方式，耦合电感可根据连接的不同开关电路形成不同的电感参数，耦合电感向电压输出端注入的电流也不同，因此可以根据不同的负载需求分别进行不同电感性能的配置，从而可以实现不同的负载需求，例如可以实现大负载范围内的高转换效率。高转换效率。高转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种开关电源
[0001]本申请要求于2020年2月5日提交的、申请号为202080001361.1、专利技术名称为“一种开关电源”的专利申请的分案申请。


[0002]本申请实施例涉及电路
，尤其涉及一种开关电源。

技术介绍

[0003]开关电源广泛应用于各种电子产品，特别是手机、笔记本电脑等移动设备。这些移动设备对开关电源的小型化和大负载范围内的电源转换效率提升有非常强烈的需求。以手机上应用的开关电源为例，开关电源需要在很小的空间内给手机内的多种电子模块或元件供电，而开关电源的转换效率会影响散热性能，保持良好的散热性能和开关电源的器件小型化变得非常迫切。
[0004]目前的开关电源可以包括：芯片集成控制电路、功率管、电容和电感。其中，电感具有输入端和输出端，电感的输入端连接芯片集成控制电路，电感的输出端连接电容，在芯片集成控制电路的控制下，功率管输出的电能经过电感之后形成输出电压。若需要实现开关电源在轻负载区间的高转换效率，开关电源中需要使用一个大感值的电感，若需要实现开关电源在中重负载区间的高转换效率，开关电源中需要使用一个小感值的电感。因此开关电源中无论选用哪种感值的电感，开关电源都只能实现一段负载范围内的高转换效率，而无法实现大负载范围内的高转换效率。基于上述描述可知，如何实现大负载范围内的高转换效率，仍是目前未解决的问题。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种开关电源，用于实现在大负载范围内的高转换效率。
[0006]为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种开关电源，包括：第一开关电路、至少一个第二开关电路、开关控制电路、第一电感切换电路、耦合电感、电压输入端和电压输出端；其中，所述第一开关电路，与所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，用于接收由所述电压输入端输入的电源电压和由所述开关控制电路输入的第一开关控制信号，并在所述第一开关控制信号的控制下对所述耦合电感注入第一电流；所述至少一个第二开关电路中的每个第二开关电路，与所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，用于接收所述电源电压和由所述开关控制电路输入的第二开关控制信号，并在所述第二开关控制信号的控制下对所述耦合电感注入第二电流；所述第一电感切换电路，与所述每个第二开关电路连接，用于接收第一切换控制信号，并响应于所述第一切换控制信号保持所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输；所述开关控制电路，与所述第一开关电路、所述每个第二开关电路和所述电压输出端连接，用于收集反馈信号，根据所述反馈信号向所述第一开关电路输出所述
第一开关控制信号和向所述每个第二开关电路输出所述第二开关控制信号，所述反馈信号用于指示所述电压输出端的输出电压；所述耦合电感，与所述第一开关电路、所述每个第二开关电路和所述电压输出端连接，用于向所述电压输出端注入所述第一电流，或者向所述电压输出端注入所述第一电流和所述第二电流。在上述方案中，在开关电源中第一电感切换电路与每个第二开关电路连接，该第一电感切换电路可接收第一切换控制信号，并响应于第一切换控制信号保持每个第二开关电路与耦合电感的信号传输，或者断开每个第二开关电路与耦合电感的信号传输。由于开关电源中的耦合电感可连接第一开关电路，因此耦合电感和第一开关电路之间实现信号传输，且该耦合电感在第一电感切换电路的控制下可以和第二开关电路实现信号传输，或者该耦合电感在第一电感切换电路的控制下断开和第二开关电路的信号传输。因此耦合电感在第一电感切换电路的控制下有两种信号传输，一种是只与第一开关电路的信号传输，另一种是与第一开关电路、第二开关电路的信号传输。因此根据第一电感切换电路的不同控制方式，耦合电感可根据连接的不同开关电路形成不同的电感参数，耦合电感向电压输出端注入的电流也不同，因此可以根据不同的负载需求分别进行不同电感性能的配置，从而可以实现不同的负载需求，例如可以实现大负载范围内的高转换效率。
[0008]在一种可能的实现方式中，所述第一开关电路包括：第一上功率管和第一下功率管；所述第一上功率管分别连接所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感，所述第一下功率管分别连接所述耦合电感、所述开关控制电路和接地端。在上述方案中，第一开关电路中可以包括两个功率管，每个功率管都可以包括：栅极、源极和漏极。根据两个功率管在开关电路中不同的位置，分别称为第一上功率管和第一下功率管，第一上功率管分别连接电压输入端、开关控制电路和耦合电感，例如第一上功率管的栅极可以连接开关控制电路，第一上功率管的漏极连接耦合电感，第一上功率管的源极连接电压输入端。第一下功率管分别连接耦合电感、开关控制电路和接地端，例如第一下功率管的栅极可以连接开关控制电路，第一下功率管的源极连接接地端，第一下功率管的漏极连接耦合电感。通过第一开关电路中的第一上功率管和第一下功率管，可以实现向耦合电感注入第一电流，使得耦合电感可以存储电能。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述每个第二开关电路包括：第二上功率管和第二下功率管；所述第二上功率管分别连接所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感，所述第二下功率管分别连接所述耦合电感、所述开关控制电路和接地端。在上述方案中，第二开关电路中可以包括两个功率管，每个功率管都可以包括：栅极、源极和漏极。根据两个功率管在电路中不同的位置，分别称为第二上功率管和第二下功率管，第二上功率管分别连接电压输入端、开关控制电路和耦合电感，例如第二上功率管的栅极可以连接开关控制电路，第二上功率管的漏极连接耦合电感，第二上功率管的源极连接电压输入端。第二下功率管分别连接耦合电感、开关控制电路和接地端，例如第二下功率管的栅极可以连接开关控制电路，第二下功率管的源极连接接地端，第二下功率管的漏极连接耦合电感。通过第二开关电路中的第二上功率管和第二下功率管，可以实现向耦合电感注入第二电流，使得耦合电感可以存储电能。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述第一电感切换电路包括：至少一个第一控制开关；所述至少一个第一控制开关中的一个第一控制开关对应于所述至少一个第二开关电路中
的一个第二开关电路，连接在所述电压输入端和所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路的所述第二上功率管之间，用于根据所述第一切换控制信号保持所述第二上功率管与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述第二上功率管与所述耦合电感的信号传输。在上述方案中，第一电感切换电路可以包括控制开关，根据第一切换控制信号的不同进行断开或者闭合，在第一电感切换电路闭合时保持每个第二开关电路与耦合电感的信号传输，在第一电感切换电路断开时断开每个第二开关电路与耦合电感的信号传输。至少一个第一控制开关中的一个第一控制开关对应于至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路，即对于每个第二开关电路，都可以连接一个第一控制开关，第一控制开关连接在电压输入端和至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路的第二上功率管之间，第一控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关电源，其特征在于，所述开关电源包括：第一开关电路、至少一个第二开关电路、开关控制电路、第一电感切换电路、耦合电感、电压输入端和电压输出端；其中，所述第一开关电路，与所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，所述第一开关电路用于接收由所述电压输入端输入的电源电压和由所述开关控制电路输入的第一开关控制信号，并在所述第一开关控制信号的控制下对所述耦合电感注入第一电流；所述至少一个第二开关电路中的每个第二开关电路，与所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，所述至少一个第二开关电路用于接收所述电源电压和由所述开关控制电路输入的第二开关控制信号，并在所述第二开关控制信号的控制下对所述耦合电感注入第二电流；所述第一电感切换电路，与所述每个第二开关电路连接，所述第一电感切换电路用于接收第一切换控制信号，并响应于所述第一切换控制信号保持所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输；所述开关控制电路，与所述第一开关电路、所述每个第二开关电路和所述电压输出端连接，所述开关控制电路用于收集反馈信号，根据所述反馈信号向所述第一开关电路输出所述第一开关控制信号和向所述每个第二开关电路输出所述第二开关控制信号；所述耦合电感，与所述第一开关电路、所述每个第二开关电路和所述电压输出端连接，所述耦合电感用于向所述电压输出端注入所述第一电流，或者向所述电压输出端注入所述第一电流和所述第二电流。2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一上功率管和第一下功率管；所述第一上功率管分别连接所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感，所述第一下功率管分别连接所述耦合电感、所述开关控制电路和接地端。3.根据权利要求1或2所述的开关电源，其特征在于，所述每个第二开关电路包括：第二上功率管和第二下功率管；所述第二上功率管分别连接所述电压输入端、所述开关控制电路和所述耦合电感，所述第二下功率管分别连接所述耦合电感、所述开关控制电路和接地端。4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述第一电感切换电路包括：至少一个第一控制开关；所述至少一个第一控制开关中的一个第一控制开关对应于所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路，连接在所述电压输入端和所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路的所述第二上功率管之间，用于根据所述第一切换控制信号保持所述第二上功率管与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述第二上功率管与所述耦合电感的信号传输。5.根据权利要求3或4所述的开关电源，其特征在于，所述第一电感切换电路包括：至少一个第二控制开关；所述至少一个第二控制开关中的一个第二控制开关对应于所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路，连接在所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路的所述第二下功率管和所述接地端之间，用于根据所述第一切换控制信号保持所述第二下功率管与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述第二下功率管与所述耦合电感的信号传输。6.根据权利要求4或5所述的开关电源，其特征在于，所述耦合电感包括：具有耦合关系
的至少两个电感；所述至少两个电感中任意相邻的两个电感串联；所述至少两个电感中的第一电感连接在所述第一开关电路和所述电压输出端之间；所述至少两个电感中的第二电感，连接在所述第一开关电路和所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路之间，或连接在所述至少一个第二开关电路中的两个第二开关电路之间。7.根据权利要求1至3中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述第一电感切换电路包括：至少一个第三控制开关，所述至少一个第三控制开关中的一个第三控制开关对应于所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路，连接在所述至少一个第二开关电路中的一个第二开关电路和所述耦合电感之间，用于根据所述第一切换控制信号保持所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述每个第二开关电路与所述耦合电感的信号传输。8.根据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，所述耦合电感包括：具有耦合关系的至少两个电感；所述至少两个电感中任意相邻的两个电感串联；所述至少两个电感中的第一电感连接在所述第一开关电路和所述电压输出端之间；所述至少两个电感中的第二电感，连接在所述第一开关电路和所述至少一个第三控制开关中的一个第三控制开关之间，或连接在所述至少一个第三控制开关中的两个第三控制开关之间。9.根据权利要求1至8中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关控制电路包括：误差放大器，与所述电压输出端连接，用于收集所述反馈信号，根据所述反馈信号生成放大结果；比较器，与所述误差放大器连接，用于将所述放大结果与参考信号比较，以生成比较结果；脉冲宽度调制器，与所述比较器、所述第一开关电路和所述每个第二开关电路连接，用于根据所述比较结果向所述第一开关电路输出所述第一开关控制信号和向所述每个第二开关电路输出所述第二开关控制信号。10.根据权利要求1至9中任一项所述的开关电源，其特征在于，所述开关电源还包括：第三开关电路、至少一个第四开关电路和第二电感切换电路，其中，所述第三开关电路，与所述电压输出端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，用于接收由所述开关控制电路输入的第三开关控制信号，并在所述第三开关控制信号的控制下将来自所述耦合电感的第三电流注入所述电压输出端；所述至少一个第四开关电路中的每个第四开关电路，与所述电压输出端、所述开关控制电路和所述耦合电感连接，用于接收由所述开关控制电路输入的第四开关控制信号，并在所述第四开关控制信号的控制下将来自所述耦合电感的第四电流注入所述电压输出端；所述第二电感切换电路，与所述每个第四开关电路连接，用于接收第二切换控制信号，并响应于所述第二切换控制信号保持所述每个第四开关电路与所述耦合电感的信号传输，或者断开所述第四开关电路与所述耦合电感的信号传输；所述开关控制电路，与所述第三开关电路、所述每个第四开关电路和所述电压输出端
连接，还用于根据所述反馈信号向所述第三开关电路输出所述第三开关控制信号和向所述每个第四开关电路输出所述第四开关控制信号；所述耦合电感，还与所述第三开关电路、所述每个第四开关电路和所述电压输出端连接，用于向所述电压输出端注入所述第三电流，或者向所述电压输出端注入所述第三电流和所述第四电流。11.根据权利要求10所述的开关电源，其特征在于，所述第三开关电路包括：第三上功率管和第三下功率管；所述第三上功率管分别连接所述电压输出端、所述开关控制电路和所述耦合电感，所述第三下功率管分别连接所述耦合电感、所述开关控制电路和接地端。12.根据权利要求10或11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡章荣，刘鑫，衡草飞，吴琨，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：