一种双模式直流-直流功率转换的系统技术方案

一种双模式直流-直流功率转换的系统，该双模式直流-直流节能转换器有一个第一开关控制电路和一个第二开关控制电路。第一开关控制电路连接到第一电流传感器，第二开关控制电路连接到第二电流传感器。两个电流传感器连接到一个控制逻辑，这个控制逻辑用于启用和禁用所述第一和第二开关控制电路。第一开关控制电路比第二开关控制电路消耗更少功率。控制逻辑在低电流负载时激活第一开关控制电路，并在高电流负载时激活第二开关控制电路。其它系统和方法已被公开。

【技术实现步骤摘要】
一种双模式直流-直流功率转换的系统
:本专利技术一般涉及电池供电设备的电源，特别是一种双模式直流-直流功率转换器。
技术介绍
:电池供电的电子设备，如手提电脑，移动电话，计算器等，需要由电池供电设备的电压输出转换成电路设备所需要的电压。通常情况下，一个可充电电池可产生1.5伏的电压。在一些应用中，一些电池串联，从而将输出电压从1.5伏提高到更高的电压，如提高到6至12伏。然而，大多数集成电路通常使用大部分电池供电的电子设备，它需要5.0伏或3.3伏的电压供给。因此，由电池产生的电压必须被转换成电路设备所需的电压。开关稳压器为直流-直流功率转换提供了一个模式。图2(a)是一个简化的示意图，它示出一个开关稳压器。一个开关稳压器可以被看作是，一个反相器电路连接到一个由电感器和电容组成的低通滤波器。反相器电路产生一个方波电压的波形，它在脉冲期间具有导通时间，在脉冲之间具有关断时间。该低通滤波器使波形变得平滑，从而产生一个几乎恒定的直流电压电平。在导通时间期间，电容充电，在关断时间期间，电容放电。通过控制由交换网络产生的电压脉冲的持续时间和频率，即通过控制导通时间与关断时间，电压电平被开关稳压器调整。导通时间与导通时间和关断时间的总时间的比值被称为为占空比。通过降低占空比，电压被降低，因为电容的充电时间被缩短，而放电时间被延长。相反，通过增加占空比，电压被增加，因为充电时间会加长，而放电时间会缩短。开关稳压器的一种形式是在反相网络中使用晶体管作为开关。通过提供一个电流或电压到晶体管的栅极，这些开关被接通和关断。该晶体管的接通和关断的频率是由一个脉宽调制器(PWM)控制的。这样的控制器被称为脉宽调制控制器。一个脉宽调制控制器的一个例子是在美国加利福尼亚州的圣克拉拉，美国国家半导体公司的LM1575系列稳压器。一种便携式装置的值与移动设备的电池寿命成正比。因此，尽量减少设备的功耗是非常重要的。许多技术已被实施，以减少功耗，从而延长便携式设备的电池寿命。对于便携式计算机，在空闲时间内，这种技术包括关闭显示器和/或微处理器。虽然显示器和微处理器是重要功率消耗源，电源也还消耗着相当大量的功率。在一个开关稳压器中，在低负载时，通过减小占空比，功率消耗可以被降低。然而，仍然有一个相对高的功率消耗在交换网络中，由于晶体管的电容和偏置电流。偏置电流是保持电路的活性所需的电流。即使电路不切换，偏置电流也是晶体管反相器网络需要的电流。美国专利中，专利号5028861佩斯等人描述了一种通过一个直流-直流转换器，减少电源功率消耗的方法。这种方法包括一种调节装置，从而功率转换的接通和关断取决于输出电压。当输出电压增至超过预定阈值时，转换器被关断，从而允许电容放电到一个下限值。在该下限，功率转换被重新激活，从而使电容充电。在高电流负载和低电流负载期间，功率转换开和关之间的改变导致了一个相对比较大的纹波电压。具有很大的纹波电压是不利的，因为它把一个较大的过滤负担放到了设备的功能电路上。此外，美国专利中，专利号为5028861的文件中，阐述的在低负载时的技术是相对低效的，因为甚至在低负载时，功率转换也要被打开和关闭，因此需要在晶体管的栅极和偏置电路上施加一个电压。此外，被描述在美国专利，专利号为5028861的文件中，由控制器产生的输出电压波形一直在变频。另一种节能技术的例子由加利福尼亚州，米尔皮塔斯的凌力尔特公司(LinearTechnology Corporation)的LTCL148系列开关稳压控制器阐述。在高电流负载时，LTCL148展示了一个脉宽调制控制器的行为。在低电流负载时，LTCL 148允许输出电压打破常规地抵达一个上限。在这个阶段，LTCL 148与美国专利，专利号5028861中描述的控制器类似，在上限时，功率转换被关断，电容被允许放电，直到输出电压下降到下限。当输出电压下降到低于下限时，LTCL 148返回到脉宽调制模式，即它通过接通和关断开关晶体管的栅极电压来控制功率转换。因此，LTCL 148在低电流负载操作期间是低效的，因为它接通和关断开关晶体管的栅极电压。所述LTCL 148依靠外部设备进行电流检测。它依赖一个用于确定流过开关电路电流的感测电阻器。该电阻是在低负载和高载时，产生功耗的进一步原因。此外，当输入电压改变时，LTCL 148改变开关频率，这给电路加上了一个更大范围的噪声滤波负担。因此，需要提供一种系统和方法，用于直流-直流功率转换，在低负载时，节省电量，以及参考现有技术，克服上述问题。
技术实现思路
:本专利技术的一个目的是延长电池供电的电子设备的电池寿命。本专利技术的进一步目的在于，在电源负载光电流时节省功耗。本专利技术的再一个目的，在电源负载电流时，提供芯片上的感测。本专利技术的又一目的是，它使用电流负载的芯片上的感测，在一个高电流负载功率转换电路和一个低负载的功率转换电路之间选择。本专利技术的再一个目的，是为电池供电设备提供双模直流-直流功率转换。本专利技术的又一个目的，是在高电流负载时提供一个低输出纹波电压。本专利技术的再一个目的，是在高电流负载时，提供一个恒定的脉宽调制的开关频率。本专利技术的又一个目的是，在节能模式期间，提供一个直线充电。本专利技术的再一个目的，是提供在一个高电流负载的功率转换电路和一个低电流负载的功率转换电路之间自动选择。本专利技术的进一步的目的，是在轻负载时完全关闭脉宽调制的功率转换。本专利技术的进一步目的，是提供一个低负载的直流-直流功率转换方案，并与高电流负载模式的直流-直流功率转换方案相独立。本专利技术的进一步的目的，在于提供外部的装置，以调整，用于在高电流负载的功率转换电路和低电流负载的功率转换电路之间进行选择的阈值。本专利技术的技术解决方案:根据本专利技术，提供了一种直流-直流功率转换器，它包括一个高功率直流-直流转换器和一个低功率的直流-直流转换器。该直流-直流功率转换器还包含用于检测该直流-直流功率转换器上的电流负载的电路。它还包括选择电路，用于执行在高功率直流-直流转换器和低功率直流-直流转换器之间的开关操作。在高电流负载的情况下，该选择电路选择高功率直流-直流转换器，在低电流负载时，则选择低功率直流-直流转换器。本专利技术还有其它的目的和优点，对于本领域技术人员，它们将从下面的详细描述中变得显而易见，其中，所述的优选实施例将被示出和描述，通过对实现该专利技术的最佳模式的简单阐述。正如将会意识到的那样，本专利技术可以有其他不同的实施例，它的若干细节能够在各个明显的方面得到修改，所有这些都不背离本专利技术。因此，附图和说明书应被认为是说明性的，而不是限制性的。对比专利文献:CN201663547U直流-直流转换器200920002362.9【附图说明】:图1是一个手提电脑的体系结构的示意图。图2(a)是脉宽调制开关稳压器直流-直流电源转换器的示意图。图2(b)是由反相器电路产生的电压的波形。图2(c)是由一个低通滤波器过滤之后的电压波形。图3是根据本专利技术的功率转换器的方框图。图4是根据本专利技术的功率转换器的示意图。图5(a)示出了根据本专利技术的一个直流-直流转换器的休眠模式的输出电压的波形的曲线图。图5(b)示出本专利技术的迟滞转换器的输出信号的波形曲线图。图5(c)示出了本专利技术所使用的感测电容两端的电压波形的曲线图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双模式直流?直流功率转换的系统，其特征是：它包括一个第一开关控制电路；一个第二个开关控制电路；一个连接到第一开关控制电路的第一电流传感器；一个连接到第二开关控制电路的第二电流传感器；以及连接到第一电流传感器和第二电流传感器电路的控制逻辑，该控制逻辑可用来启用和禁用所述第一和第二开关控制电路；其中，所述第一开关控制电路比第二开关控制电路消耗更少的功率，而且，第一开关控制电路在低电流负载时被启动，而第二开关控制电路在高电流负载时被启动，其中，所述第一开关控制电路是一个脉宽调制（PWM）电路；所述第二开关控制电路是一个迟滞比较器电路，它还包括一个连接到第一开关控制电路和第二开关控制电路的第一电源开关，该第一电源开关是一个场效应管（MOSFET），其特征在于：第一开关控制电路可用来交替地打开和关闭第一电源开关；所述第一开关控制电路交替地产生一个具有第一状态和第二状态的输出信号；其中，第一电流传感器包括：一个连接到所述第一开关控制电路，并受其控制的电流源；一个连接到所述电流源电容，其中，在所述输出信号保持第一状态期间，该电容被充电；一个连接到所述电容和第一开关控制电路的晶体管，当所述输出信号从第一状态向第二状态过渡时，该晶体管可以用于给所述电容放电；一个连接到电容的电压比较器，它用于将所述电容两端的电压与一个参考电压进行比较；一个存储单元，它具有一个数据输入端连接到所述电压比较器，一个时钟输入端连接到第一开关控制电路，其中，当所述输出信号从第一状态向第二状态过渡时，数据输入端上的一个值被移入所述存储单元。...

【技术特征摘要】
1.一种双模式直流-直流功率转换的系统，其特征是:它包括一个第一开关控制电路；一个第二个开关控制电路；一个连接到第一开关控制电路的第一电流传感器；一个连接到第二开关控制电路的第二电流传感器；以及连接到第一电流传感器和第二电流传感器电路的控制逻辑，该控制逻辑可用来启用和禁用所述第一和第二开关控制电路；其中，所述第一开关控制电路比第二开关控制电路消耗更少的功率，而且，第一开关控制电路在低电流负载时被启动，而第二开关控制电路在高电流负载时被启动，其中，所述第一开关控制电路是一个脉宽调制(PWM)电路；所述第二开关控制电路是一个迟滞比较器电路，它还包括一个连接到第一开关控制电路和第二开关控制电路的第一电源开关，该第一电源开关是一个场效应管(MOSFET)，其特征在于:第一开关控制电路可用来交替地打开和关闭第一电源开关；所述第一开关控制电路交替地产生一个具有第一状态和第二状态的输出信号；其中，第一电流传感器包括:一个连接到所述第一开关控制电路，并受其控制的电流源；一个连接到所述电流源电容，其中，在所述输出信号保持第一状态期间，该电容被充电；一个连接到所述电容和第一开关控制电路的晶体管，当所述输出信号从第一状态向第二状态过渡时，该晶体管可以用于给所述电容放电；一个连接到电容的电压比较器，它用于将所述电容两端的电压与一个参考电压进行比较；一个存储单元，它具有一个数据输入端连接到所述电压比较器，一个时钟输入端连接到第一开关控制电路，其中，当所述输出信号从第一状态向第二状态过渡时，数据输入端上的一个值被移入所述存储单元。2.根据权利要求1所述的一种双模式直流-直流功率转换的系统，其特征在于:所述第一电流传感器还包括一个连接到所述电流源的外休眠调整电阻器，其中，由电流源产生的电流被该外休眠调整电阻器控制；第二开关控制电路可以用来交替地打开和关闭第一电源开关；其中，所述第二开关控制电路还包括:一个连接到第一电源开关的开关控制器；一个振荡器，它具有一个连接到开关控制器的第一输出端，和一个第二输出端，所述第一输出端具有一个第一振荡器斜波，所述第二输出具有一个第二振荡器斜波，其中，所述第二振荡器斜波比第一振荡器斜波更加陡峭；所述第二电流传感器还包括:一个与第一电源开关并联的感测晶体管，其中，所述感测晶体管的尺寸是按照电源开关可以承载的，电流的一小部分来制造的；其中，所述第二电流传感器还包括:一个连接到所述感测晶体管的电流源，它用于产生一个电流，并让其与感测晶体管承载的电流竞争，因此，感测晶体管承载的电流以及电流源产生的 电流，产生了一个相对强度的电压表示；其中，所述第二电流传感器还包括:一个连接到电流源的内休眠调整电阻器，其特征在于:电流源产生的电流被该内休眠调整电阻器控制。3.根据权利要求2所述的一种双模式直流-直流功率转换的系统，其特征在于:第二电流传感器还包括:一个连接到第一电源开关和电流源连接线之间的电压比较器，它同时连接到一个参考电压，而且可以用于将感测晶体管承载的电流以及电流源产生的电流的一个相对强度的电压表示与参考电压进行比较；其中，所述第二电流传感器还包括:一个存储单元，它具有一个数据输入端和一个时钟输入端，所述数据输入端连接到所述电压比较器；它进一步包括:一个连接到所述第一脉宽调制的误差放大器，它具有一个输出电压；一个连接到所述振荡器的第二输出端的第二脉宽调制；所述第二电压比较器；连接到所述时钟输入端的存储单元；以及当所述第二振荡器的斜波与所述输出电压相交时，可用来引起数据输入端上的一个值被移入到所述存储单元。4.根据权利要求3所述的一种双模式直流-直流功率转换的系统，其特征在于:一种双模式电池供电设备，在低电流负载时启用第一操作模式，在高电流负载时启用第二操作模式，该双模式电源包括:一个第一功率场效应管，它具有一个栅极，一个漏极和一个源极，其中，施加在栅极上的电压使得电流经过漏极流到源极；一个低通滤波器，它包括一个连接到所述功率场效应管的电感器和一个连接到所述电感器的电容；一个连接到所述第一功率场效应管的脉宽调制(PWM)开关控制电路，还包括:一个脉宽调制，它连接到所述功率场效应管，并可以用于切换所述功率场效应管的导通状态与关断状态；一个误差放大器，它连接到所述脉宽调制，并用于将所述低通滤波器的输出电压与参考电压进行比较，所述误差放大器用于控制该脉宽调制，从而使低通滤波器的输出电压基本上等于所述参考电压；一个迟滞开关控制电路，它连接到所述功率场效应管，从而使得所述低通滤波器的输出电压保持在一个预定的电压范围之内；一个外休眠电路，它连接到所述迟滞开关控制电路，用于确定当前的负载是否超过一个阈值，该阈值用于激活所述迟滞开关控制电路，并重新激活所述脉宽调制开关控制电路；一个内休眠电路，它连接到所述脉宽调制开关控制电路，用于确定是否当前的负载低于一个阈值，该阈值用于激...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：苏州贝克微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：