切换式电源供应器制造技术

本发明专利技术为一种切换式电源供应器，运用镑线的等效电感取代传统的外部电感，同时，运用电流控制脉冲宽度调制器、电流控制脉冲频率调制器进行高频切换工作，以搭配镑线的低电感值。运用本发明专利技术，可达到降低成本、低功率消耗与低复杂度的功效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种切换式电源供应器，特别是关于一种不需设置外部电感的切换式电源供应器。
技术介绍
切换式电源供应器(switched-mode power supply, SMPS)是采用电感与FET开关架构的电源供应器，其利用磁性线圈(电感)作为能量储存装置。此种电源供应器在所有的直流转换方法中可提供最高的电源转换效率(最高可达97% )，能够提高可携式产品的电池寿命，延长产品的工作时间。切换式电源供应器使用电感当作储能元件，其储能电感的感值将直接影响到效能，较大的电感值可降低切换式电源供应器所产生的涟波与磁滞损耗，因此，一般常使用 4. 7 μ F、10 μ F或更大的电感。但越大的电感占用的电路板面积越大，成本也会提高。因此，在集成电路化的今日，若能将电感直接制作于集成电路(IC)中将会是非常好的选项。然而大于IOnF的电感在IC内实现(fully-integrated)将占用非常大的电路面积，不符合成本，而且质量因子 (quality factor)低。因此,不论是降压型(Buck converter)、升压型(boost converter)、 降压升压型(buck boostconverter)或者查克型(Cuk converter)的切换式电源供应器， 仍然以芯片外(off-chip)的方式实现电感。切换式电源供应器通常以脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation ；PWM)或脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation ；PFM)的方式控制功率级中MOSFET的切换。PWM 调制方法是在不改变MOSFET的周期T的状况下，改变其工作周期(duty)以调节输出；PFM 调制方法则是通过维持工作周期(duty)但改变周期T来调节输出。目前亦出现具有双模式的芯片，在待机等小负载的状况时，以PFM模式工作，降低工作频率以降低电流损耗；而在大负载时切换以PWM模式工作，以提供较大的负载电流。图1为已知的降压型电源供应器1的示意图，外部元件2包含作为储能元件的电感Ll和电容Cl，外部元件2以外的电路元件一般都设置在IC内。频率补偿电路20经由电阻Ri与电阻R2所组成的分压电路取得反馈电压VFB，并根据反馈电压VFB与参考电压 Vref间的差值检测输出电压Vout的变化，产生差值电压Ne’比较器14将频率补偿电路20 输出的差值电压Vc与三角波Vsaw相比较，据以产生PWM输出VDUTY，以非重迭时钟产生器 12实现的驱动器再根据PWM输出VDUTY产生二非重迭的时钟信号，控制功率级18中上下桥开关Pl和m的切换，产生输出电流对电感Ll和电容Cl充放电，以供应输出电压Vout给负载RL。目前的PWM调制器或PFM调制器皆采用比较器基础的设计，PWM调制器一般是由比较器与三角波构成的电路；PFM调制器则是由SR栓锁电路与比较器构成的电路。外部电感Ll的电感值与电源供应器的工作频率相关，当电感Ll具有大电感值时，电源供应器可以较低的工作频率工作；反之，当电感Ll的电感值小时，电源供应器便需以较高的工作频率工作。本专利技术提出一种切换式电源供应器，避免使用外部电感，并维持供电效率。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提出数种不需设置外部电感的切换式电源供应器。根据本专利技术，一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压，该切换式电源供应器包含一第一镑线，一第二镑线，以及一电源转换芯片。 该电源转换芯片包含第一焊垫连接该第一镑线的一端，一第二焊垫连接该第二镑线的一端，一频率补偿电路耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压，一电流控制脉冲宽度调制器耦接该频率补偿电路，根据该差值电压及一高频时钟信号产生一高频的PWM输出信号，一电流控制脉冲频率调制器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压产生一高频的PFM输出信号，一功率级受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫，一选择器耦接该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器，根据一选择信号致能该电流控制脉冲宽度调制器或该电流控制脉冲频率调制器，以及一驱动器耦接该功率级、该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器，根据该PWM输出信号或PFM输出信号控制该功率级的切换，其中，该第一镑线与该第二镑线的另一端相耦接，并直接连接到该外部电容的一端。根据本专利技术，一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压，该切换式电源供应器包含一第一镑线，一第二镑线以及一电源转换芯片。该电源转换芯片包含一第一焊垫连接该第一镑线的一端，一第二焊垫连接该第二镑线的一端，一频率补偿电路耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压，一电流控制脉冲宽度调制器耦接该频率补偿电路，根据一高频时钟信号与该差值电压产生一高频的PWM输出信号，一功率级受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫，以及一驱动器耦接该功率级与该电流控制脉冲宽度调制器，根据该PWM输出信号控制该功率级的切换，其中，该第一镑线与该第二镑线的另一端相耦接，并直接连接到该外部电容的一端。根据本专利技术，一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压，该切换式电源供应器包含一第一镑线，一第二镑线以及一电源转换芯片。该电源转换芯片包含一第一焊垫连接该第一镑线的一端，一第二焊垫连接该第二镑线的一端，一频率补偿电路耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压，一电流控制脉冲频率调制器耦接该频率补偿电路，根据该差值电压产生一高频的PFM输出信号，一功率级受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫，以及一驱动器耦接该功率级与该电流控制脉冲频率调制器，根据该PFM 输出信号控制该功率级的切换，其中，该第一镑线与该第二镑线的另一端相耦接，并连接到该外部电容的一端。在一实施例中，该电流控制脉冲宽度调制器包括电压对电流转换器以及反相器， 该电压对电流转换器根据该差值电压转换产生相应的PWM控制电流，该PWM控制电流强下拉或弱下拉该反相器以产生PWM输出信号。较佳者，还包括电流镜镜射该PWM控制电流，用以强下拉或弱下拉该反相器，以及6缓冲器供缓冲并输出该PWM输出信号。在另一实施例中，该电流控制脉冲频率调制器包括电压对电流转换器、电流镜以及电流限制式压控振荡器，该电压对电流转换器根据该差值电压转换产生相应的PFM控制电流，该电流镜镜射该PFM控制电流提供给该电流限制式压控振荡器，该电流限制式压控振荡器根据该PFM控制电流的大小输出不同频率的PFM输出信号。较佳者，还包括缓冲器缓冲并输出该PFM输出信号。本专利技术提出的切换式电源供应器具有高频切换的工作能力，因此能以镑线提供的寄生电感作为储能电感，不需设置外部电感，成本降低。以下在实施方式中详细叙述本专利技术的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本专利技术的
技术实现思路
并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本专利技术相关的目的及优点。附图说明图1为已知切换式电源供应器的示意图；图2A、2B是本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压，该切换式电源供应器包含：一第一镑线；一第二镑线；以及一电源转换芯片，包含：一第一焊垫，连接该第一镑线的一端；一第二焊垫，连接该第二镑线的一端；一频率补偿电路，耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压；一电流控制脉冲宽度调制器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压及一高频时钟信号产生一高频的ＰＷＭ输出信号；一电流控制脉冲频率调制器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压产生一高频的ＰＦＭ输出信号；一功率级，受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫；一选择器，耦接该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器，根据一选择信号致能该电流控制脉冲宽度调制器或该电流控制脉冲频率调制器；以及一驱动器，耦接该功率级、该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器，根据该ＰＷＭ输出信号或ＰＦＭ输出信号控制该功率级的切换；其中，该第一镑线与该第二镑线的另一端相耦接，并连接到该外部电容的一端。

【技术特征摘要】
1.一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压， 该切换式电源供应器包含一第一镑线； 一第二镑线；以及一电源转换芯片，包含 一第一焊垫，连接该第一镑线的一端； 一第二焊垫，连接该第二镑线的一端；一频率补偿电路，耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压；一电流控制脉冲宽度调制器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压及一高频时钟信号产生一高频的PWM输出信号；一电流控制脉冲频率调制器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压产生一高频的PFM 输出信号；一功率级，受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫； 一选择器，耦接该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器，根据一选择信号致能该电流控制脉冲宽度调制器或该电流控制脉冲频率调制器；以及一驱动器，耦接该功率级、该电流控制脉冲宽度调制器与该电流控制脉冲频率调制器， 根据该PWM输出信号或PFM输出信号控制该功率级的切换；其中，该第一镑线与该第二镑线的另一端相耦接，并连接到该外部电容的一端。2.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其中该PWM输出信号或该PFM输出信号的频率高于IOMHz。3.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其中该PWM输出信号或该PFM输出信号的频率在IOOMHz 400MHz之间。4.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其中该电流控制脉冲宽度调制器包含 一反相器，其输入端接收该高频时钟信号，其输出端输出该PWM输出信号；以及一电压对电流转换器，耦接该频率补偿电路，用以将该差值电压转换为一 PWM控制电流，该PWM控制电流因应该差值电压的大小强下拉或弱下拉该反相器，以改变该PWM输出信号的工作周期。5.根据权利要求4所述的切换式电源供应器，其中该电流控制脉冲宽度调制器还包含一第一电流镜，耦接该电压对电流转换器，镜射该PWM控制电流以产生一转换电流；以及一第二电流镜，其输入端耦接该第一电流镜的输出端，其输出端耦接该反相器，镜射该转换电流以强下拉或弱下拉该反相器。6.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，其中该电流控制脉冲频率调制器包含 一电压对电流转换器，耦接该频率补偿电路，根据该差值电压转换产生一 PFM控制电流；一电流镜，耦接该电压对电流转换器，根据该PFM控制电流产生一转换电流；以及一电流限制式压控振荡器，连接该电流镜，根据该转换电流产生该PFM输出信号。7.根据权利要求6所述的切换式电源供应器，其中该电流限制式压控振荡器包含一具有奇数级的环形振荡器。8.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，还包括一导线架，该第一镑线及该第二镑线的另一端焊接到该导线架，经由该导线架上同一接脚直接连接该外部电容。9.根据权利要求1所述的切换式电源供应器，还包括一导线架，该第一镑线及该第二镑线的另一端焊接到该导线架，分别经由该导线架上的一第一接脚及一第二接脚直接连接该外部电容。10.一种切换式电源供应器，供应一输出电流以对一外部电容充电而产生一输出电压， 该切换式电源供应器包含一第一镑线； 一第二镑线；以及一电源转换芯片，包含 一第一焊垫，连接该第一镑线的一端； 一第二焊垫，连接该第二镑线的一端；一频率补偿电路，耦接该第二焊垫以取得一反馈电压，并根据一参考电压与该反馈电压输出一差值电压；一电流控制脉冲宽度调制器，耦接该频率补偿电路，根据一高频时钟信号与该差值电压产生一高频的PWM输出信号；一功率级，受控切换以从一切换节点输出该输出电流，该切换节点连接该第一焊垫；以及一驱动器，耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄祯治，詹政邦，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71