專利名稱：高效電源轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
高效電源轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是涉及ー種開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器。
背景技木由于開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器通常比線性電源轉(zhuǎn)換器能實(shí)現(xiàn)更高的電源轉(zhuǎn)化效率，因此開關(guān)型電源轉(zhuǎn)化器已被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。請(qǐng)參考圖I所示，其為現(xiàn)有技術(shù)中的降壓型同步直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖，其包括輸出電路110、反饋電路120和環(huán)路控制器130。所述輸出電路110包括連接于電源電壓VDD和地之間的依次串聯(lián)的PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)晶體管 MPl 和 NMOS(N-channel MetalOxide Semiconductor)晶體管MNl，連接于PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管MNl的連接節(jié)點(diǎn)和地之間的電感LI和電容Cl，電感LI和電容Cl的連接節(jié)點(diǎn)作為所述輸出電路110的輸出端V0。所述反饋電路120包括連接于所述輸出端VO和地之間的分壓電阻Rl和R2，其根據(jù)所述輸出電壓VO得到反饋電壓VFB。所述環(huán)路控制器130通過比較反饋電壓VFB和參考電壓VREF(未示出)來調(diào)整控制PMOS晶體管MPl的控制信號(hào)PPWM的占空比，以及控制NMOS晶體管麗I的控制信號(hào)NPWM的占空比。驅(qū)動(dòng)器I3DRV將控制信號(hào)PPWM轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)PG提供給PMOS晶體管MPl的柵極，從而控制PMOS晶體管MPl的導(dǎo)通和關(guān)斷；驅(qū)動(dòng)器NDRV將控制信號(hào)NPWM轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)信號(hào)NG提供給NMOS晶體管MNl的柵極，從而控制NMOS晶體管MNl的導(dǎo)通和關(guān)斷。雖然此種開關(guān)型電源轉(zhuǎn)換器的電源轉(zhuǎn)化效率較高，但是隨著便攜式電子設(shè)備的不斷發(fā)展，用戶希望在使用固定容量的鋰電池時(shí)可以支持更長(zhǎng)的使用時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，有必要進(jìn)ー步提高電源轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化效率。因此，有必要提出一種改進(jìn)的技術(shù)方案來解決上述問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供ー種電源轉(zhuǎn)換器，其可以實(shí)現(xiàn)更高的電源轉(zhuǎn)換效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出ー種電源轉(zhuǎn)換器，其包括輸出電路、環(huán)路控制器和反饋電路，所述輸出電路包括功率開關(guān)、與所述功率開關(guān)連接的電感。所述反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出端上的輸出電壓得到反饋電壓。所述環(huán)路控制器根據(jù)反饋電壓輸出控制所述功率開關(guān)的第一控制信號(hào)。所述功率開關(guān)包括有多個(gè)并聯(lián)的功率開關(guān)單元，在第ー控制信號(hào)為截止信號(hào)時(shí)，所有功率開關(guān)單元都截止，在第一控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，基于所述電感上流過的電流來確定各個(gè)功率開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止。進(jìn)ー步的，各個(gè)功率開關(guān)單元均為MOS晶體管，所述電感上流過的電流越大，所述功率開關(guān)的有效溝道寬長(zhǎng)比越大。進(jìn)ー步的，各個(gè)功率開關(guān)單元的溝道寬長(zhǎng)比不同。進(jìn)ー步的，所述電源轉(zhuǎn)換器還包括電感電流檢測(cè)電路以及邏輯控制電路，所述電感電流檢測(cè)電路檢測(cè)所述電感上流過的電流,并根據(jù)所述電感上流過的電流輸出多個(gè)第三控制信號(hào)，其中每個(gè)第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)ー個(gè)功率開關(guān)單元。所述邏輯控制電路在第一控制信號(hào)為截止信號(hào)時(shí)，控制所有功率開關(guān)單元都截止，在第一控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)且ー個(gè)第三控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)，則控制該第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率開關(guān)單元導(dǎo)通，否則，控制該第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率開關(guān)單元截止。與現(xiàn)有 技術(shù)相比，在本實(shí)用新型中通過將功率開關(guān)設(shè)置為多個(gè)功率開關(guān)單元并聯(lián)，基于所述電感上流過的電流對(duì)所述多個(gè)功率開關(guān)單元進(jìn)行導(dǎo)通或截止的可編程控制，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)電感電流來調(diào)整所述功率開關(guān)的等效溝道寬長(zhǎng)，這樣使功率開關(guān)的損耗接近最小值，進(jìn)而提高電源轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。其中圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的降壓型同步直流-直流轉(zhuǎn)換器的電路示意圖；和圖2為本實(shí)用新型中的電源轉(zhuǎn)換器在一個(gè)實(shí)施例中的電路示意圖。
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。除特別說明外，本文中的“連接”、“相接”、“接至”、“接”等涉及到電性連接的詞均可以表示直接或間接電性連接。本文中的“若干”、“多個(gè)”表示兩個(gè)或兩個(gè)以上。此處所稱的“ー個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本實(shí)用新型至少ー個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。電源轉(zhuǎn)換器的效率損失一般由兩部分組成，一部分為功率開關(guān)導(dǎo)通的損耗，另ー部分為功率開關(guān)進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作時(shí)對(duì)其柵極寄生電容充放電導(dǎo)致的能量損失。以降壓型同步直流-直流轉(zhuǎn)換器為例，如圖I所示，其功率開關(guān)包括依次串聯(lián)的PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管匪I?？刂芇MOS晶體管MPl開關(guān)的控制信號(hào)為PPWM，控制NMOS晶體管匪I開關(guān)的控制信號(hào)為NPWM，在連續(xù)模式下，控制信號(hào)PPWM和控制信號(hào)NPWM的占空比互補(bǔ)，即如果控制信號(hào)PPWM的占空比為D，則控制信號(hào)NPWM的占空比為1-D，其中D為O至I之間的數(shù)。假設(shè)開關(guān)時(shí)，電感LI上的電流I的紋波很小，可簡(jiǎn)化計(jì)算如下。如果紋波不夠小，也不影響思路，
D.Ts只需替代D. Ts. I2 為 f IPU .dt。
O一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)功率開關(guān)MPl的導(dǎo)通損耗計(jì)算公式為Pl = D. Ts. I2. Rpon其中D為PPWM信號(hào)的占空比，Ts為開關(guān)周期，I為功率開關(guān)MPl的平均電流，Rpon為功率開關(guān)MPl導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電阻。一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)功率開關(guān)MNl的導(dǎo)通損耗計(jì)算公式為[0022]
權(quán)利要求1.ー種電源轉(zhuǎn)換器，其特征在干，其包括輸出電路、環(huán)路控制器和反饋電路，所述輸出電路包括功率開關(guān)、與所述功率開關(guān)連接的電感； 所述反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出端上的輸出電壓得到反饋電壓； 所述環(huán)路控制器根據(jù)反饋電壓輸出控制所述功率開關(guān)的第一控制信號(hào)； 所述功率開關(guān)包括有多個(gè)并聯(lián)的功率開關(guān)單元，在第一控制信號(hào)為截止信號(hào)吋，所有功率開關(guān)單元都截止，在第一控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，基于所述電感上流過的電流來確定各個(gè)功率開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，各個(gè)功率開關(guān)單元均為MOS晶體管，所述電感上流過的電流越大，所述功率開關(guān)的有效溝道寬長(zhǎng)比越大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，各個(gè)功率開關(guān)單元的溝道寬長(zhǎng)比不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，其還包括電感電流檢測(cè)電路以及·邏輯控制電路， 所述電感電流檢測(cè)電路檢測(cè)所述電感上流過的電流,并根據(jù)所述電感上流過的電流輸出多個(gè)第三控制信號(hào)，其中每個(gè)第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)ー個(gè)功率開關(guān)單元；和 所述邏輯控制電路在第一控制信號(hào)為截止信號(hào)時(shí)，控制所有功率開關(guān)單元都截止，在第一控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)且ー個(gè)第三控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)，則控制該第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率開關(guān)單元導(dǎo)通，否則，控制該第三控制信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率開關(guān)單元截止。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種高效電源轉(zhuǎn)換器，其包括輸出電路、環(huán)路控制器和反饋電路，所述輸出電路包括功率開關(guān)、與所述功率開關(guān)連接的電感。所述反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出端上的輸出電壓得到反饋電壓。所述環(huán)路控制器根據(jù)反饋電壓輸出控制所述功率開關(guān)的第一控制信號(hào)。所述功率開關(guān)包括有多個(gè)并聯(lián)的功率開關(guān)單元，在第一控制信號(hào)為截止信號(hào)時(shí)，所有功率開關(guān)單元都截止，在第一控制信號(hào)為導(dǎo)通信號(hào)時(shí)，基于所述電感上流過的電流來確定各個(gè)功率開關(guān)單元的導(dǎo)通和截止。這樣，根據(jù)電感電流來調(diào)整所述功率開關(guān)的等效溝道寬長(zhǎng)，從而提高電源轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。
文檔編號(hào)H02M3/156GK202424520SQ20112054100
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者王釗 申請(qǐng)人:無錫中星微電子有限公司