開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利說明】開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月6日提交的題為“SWITCHING POWER CONVERTER(開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器)”的美國非臨時(shí)申請S/N.13/787，360的優(yōu)先權(quán)，并且涉及以下在2013年3月6 日與該申請同時(shí)提交的題為 “TRANSFER FUNCT1N GENERAT1N BASED ON PULSE-fflDTHMODULAT1N INFORMAT1N(基于脈沖寬度調(diào)制信息的傳遞函數(shù)生成)”的共同待審的美國專利申請S/N.13/787，334，這兩篇申請已轉(zhuǎn)讓給本申請受讓人并且其整體通過援引明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明一般涉及電壓調(diào)節(jié)。更具體地，本發(fā)明涉及用于改善開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的性能的實(shí)施例。
【背景技術(shù)】
[0006]電子設(shè)備(諸如移動(dòng)電話)可以包括從電源接收輸入電壓并且生成用于負(fù)載的輸出電壓的功率轉(zhuǎn)換器(g卩，電壓調(diào)節(jié)器)。集成電路可以包括用于為片上組件(諸如數(shù)字組件、模擬組件、和/或射頻(RF)組件)提供穩(wěn)定的電壓基準(zhǔn)的功率轉(zhuǎn)換器。
[0007]功率轉(zhuǎn)換器可以包括開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器以可變的占空比在飽和(即，完全導(dǎo)通)與截止(即，完全截止)之間切換功率晶體管。結(jié)果得到的矩形波形被低通濾波，以便產(chǎn)生與占空比的平均值成比例的幾乎恒定的輸出電壓。與線性功率轉(zhuǎn)換器相比，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為更大的效率，這是因?yàn)殚_關(guān)晶體管在飽和狀態(tài)或截止?fàn)顟B(tài)中耗散較少的作為熱量的功率。
[0008]如由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器可以包括反饋以監(jiān)視和移除輸出電壓的變化。然而，如以下更全面地描述的，反饋可以包括可能招致等待時(shí)間、延遲和/或衰減的各種組件。
[0009]存在對增強(qiáng)型開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的需要。更具體地，存在對與配置成用于快速瞬態(tài)響應(yīng)同時(shí)提供糾錯(cuò)功能性的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器有關(guān)的實(shí)施例的需要。
[0010]附圖簡述
[0011]圖1解說了包括反饋路徑的功率轉(zhuǎn)換器，該反饋路徑具有傳感器增益、運(yùn)算放大器以及補(bǔ)償器。
[0012]圖2是對圖1的功率轉(zhuǎn)換器的另一解說。
[0013]圖3解說了包括反饋路徑的另一功率轉(zhuǎn)換器，該反饋路徑具有傳感器增益、運(yùn)算放大器以及補(bǔ)償器。
[0014]圖4解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器包括配置成用于將輸出電壓耦合至放大器的輸入端的開關(guān)單元。
[0015]圖5描繪了可被傳達(dá)給功率轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度調(diào)制器的三角波。
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的對圖4的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的更詳細(xì)解說，該開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器包括配置成用于將輸出電壓耦合至脈沖寬度調(diào)制器的輸入端的開關(guān)單元。
[0017]圖7解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括將輸出電壓直接耦合至脈沖寬度調(diào)制器的反饋路徑以及配置成用于提供糾錯(cuò)的補(bǔ)償路徑的另一開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器。
[0018]圖8(a)是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的誤差電壓的標(biāo)
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[0019]圖8(b)是解說根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓以及要被傳達(dá)給開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的脈沖寬度調(diào)制器的三角波的標(biāo)繪。
[0020]圖9是解說根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的方法的流程圖。
[0021]圖10解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)。
[0022]詳細(xì)描述
[0023]以下結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述旨在作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例的描述，而無意表示能在其中實(shí)踐本發(fā)明的僅有實(shí)施例。貫穿本描述使用的術(shù)語示例性“意指用作示例、實(shí)例或解說”，并且不應(yīng)當(dāng)一定要解釋成優(yōu)于或勝過其他示例性實(shí)施例。本詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的示例性實(shí)施例的透徹理解。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見的是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可實(shí)踐本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在一些實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性實(shí)施例的新穎性。
[0024]圖1解說了配置成用于接收輸入電壓Vg并且傳達(dá)輸出電壓V out的開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器100功率轉(zhuǎn)換器100包括開關(guān)單元104、負(fù)載106以及反饋路徑108。開關(guān)單元104包括晶體管M、二極管D1、電感器L以及電容器Cl。此外，反饋路徑108包括傳感器增益110、運(yùn)算放大器112、補(bǔ)償器114、脈沖寬度調(diào)制器116、以及柵極驅(qū)動(dòng)器118。如將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的，傳感器增益110被配置成接收輸出電壓V-并且將反饋信號1傳達(dá)給運(yùn)算放大器112。運(yùn)算放大器112被配置成接收反饋信號Hv和參考信號V?f，并且將誤差信號VJ俞出至補(bǔ)償器114，補(bǔ)償器114將校正信號V。傳達(dá)給脈沖寬度調(diào)制器116。校正信號V。在本文中也可被稱為“校正電壓”或者“糾錯(cuò)電壓”。脈沖寬度調(diào)制器116被配置成將信號傳達(dá)給柵極驅(qū)動(dòng)器118，該柵極驅(qū)動(dòng)器118在接收到來自脈沖寬度調(diào)制器116的信號之際可以將信號傳達(dá)給晶體管Ml。
[0025]圖2是對功率轉(zhuǎn)換器100的更具體解說。如圖2中所解說的，反饋路徑108包括分壓器，該分壓器包括電阻器Rl和R2、包括電阻器R3和電容器C2的RC網(wǎng)絡(luò)、放大器210和212、以及柵極驅(qū)動(dòng)器118。如將領(lǐng)會的，分壓器(即，電阻器Rl和R2)可以包括圖1的傳感器增益110，放大器210可以包括圖1的運(yùn)算放大器112和補(bǔ)償器114，并且配置成接收校正信號Vc和三角波形Vha的放大器112可以包括圖1的脈沖寬度調(diào)制器116。具體參照圖1，如將由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解的，傳感器增益110、運(yùn)算放大器112和補(bǔ)償器114中的每一者均可以招致等待時(shí)間、延遲、和/或衰減。結(jié)果，對由變化的負(fù)載狀況所引起的輸出電壓Vout的變化的響應(yīng)可能被延遲。
[0026]圖3解說了配置成用于接收輸入電壓Vg并且傳達(dá)輸出電壓Vciut的另一功率轉(zhuǎn)換器300。功率轉(zhuǎn)換器300包括開關(guān)單元104、負(fù)載106以及反饋路徑308。開關(guān)單元104包括晶體管M、二極管Dl、電感器L以及電容器Cl。此外，反饋路徑308包括傳感器增益110、運(yùn)算放大器112、補(bǔ)償器114、脈沖寬度調(diào)制器116、以及柵極驅(qū)動(dòng)器118。另外，為了旁路掉補(bǔ)償器114和脈沖寬度調(diào)制器116，反饋路徑308包括閾值檢測電路310和脈沖寬度調(diào)制超馳312。盡管涉及補(bǔ)償器114的等待時(shí)間、延遲和衰減問題可以通過旁路掉補(bǔ)償器114來避免(即，瞬態(tài)響應(yīng)可以相對于圖1和2的功率轉(zhuǎn)換器100得到改善)，但是功率轉(zhuǎn)換器300仍可能經(jīng)歷由于傳感器增益110和運(yùn)算放大器112所導(dǎo)致的等待時(shí)間、延遲、和/或衰減問題。因此，對由變化的負(fù)載狀況所引起的輸出電壓Vciut的變化的響應(yīng)可能被延遲。
[0027]如本文中所描述的示例性實(shí)施例涉及用于改善開關(guān)功率轉(zhuǎn)換器的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，設(shè)備可以包括配置成接收輸入電壓并且傳達(dá)輸出電壓的開關(guān)單元。該設(shè)備還可