CN101001046A - 开关调节器 - Google Patents
开关调节器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101001046A CN101001046A CNA200710002202XA CN200710002202A CN101001046A CN 101001046 A CN101001046 A CN 101001046A CN A200710002202X A CNA200710002202X A CN A200710002202XA CN 200710002202 A CN200710002202 A CN 200710002202A CN 101001046 A CN101001046 A CN 101001046A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- reference voltage
- voltage
- output
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M1/00—Details of apparatus for conversion
- H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
- H02M1/0025—Arrangements for modifying reference values, feedback values or error values in the control loop of a converter
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
在具有将电源和输出端旁路的功能的开关调节器电路中，提供了一种开关调节器，即使改变旁路功能的操作，所述开关调节器也能获得稳定的输出电压。输入到误差放大器的参考电压被设置为在旁路状态中的较高电压值，并且当取消旁路状态时，逐渐地减少到期望的值。
Description
技术领域
本发明涉及开关调节器，更加具体地，本发明涉及具有使用电路系统的旁路开关的开关调节器，其稳定地从旁路状态变换为正常状态。
背景技术
降压开关调节器已经被用于每个设备中，因为相比于串联调节器来说降压开关调节器在损耗方面小。近年来，特别地降压开关调节器频繁地应用到移动设备，例如蜂窝电话。
特别地，用于驱动蜂窝电话的RF传输放大器的电源在通信状态和非通信状态之间以及还在话音通信状态和数据通信状态之间RF传输放大器所需要的电功率有很大不同。为此原因，当电源变为能够始终供给RF传输放大器所需要的最大电功率的状态时，不需要最大电功率的电源能力由于电源损耗增加的结果而过多。因为蜂窝电话由电池驱动，所以电源损耗的增加未能满足市场对于具有较长寿命电池的较好蜂窝电话的需要。
因此，用于驱动蜂窝电话的RF传输放大器的电源可以转接可用电功率是必要的。作为具有可转换电功率的电源，已经已知使用斩波型降压开关调节器(下文，称为“降压开关调节器”)的电源(参见LinearTechnology Corp.，LTC3408数据单)。
图3是示出了常规降压开关调节器的框图。通过使输出电源Vout可变，可以转接降压开关调节器的电源。当所需要的电能较大时，输出电压Vout增加，并且当所需要的电能较小时，输出电源Vout减少。
常规的降压开关调节器配备有旁路晶体管104，该旁路晶体管104是使由MOS晶体管100和电感器102组成的串联电阻短路的旁路开关。同时，常规降压开关调节器借助于转换比较器108控制参考电压电路109的电压，由此，当需要大的电能时使旁路晶体管104导通。结果，Vin和Vout被短路，以使输出电压Vout可变。
在这种情况下，使旁路晶体管104的导通电阻显著地小于MOS晶体管100的导通电阻，以抑制功率损耗。
然而，在图3所示的常规降压开关调节器中，在参考电压电路109的变化速度快的情况下，出现这样一个问题，即如图4所示，在Vout端的输出电压中产生过冲或者下冲，并且输出电压不稳定。
发明内容
本发明解决了上述问题，因此本发明的一个目的是提供一种能够获得稳定输出电压的降压开关调节器。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种降压开关调节器，其包括第二参考电压电路，所述第二参考电压电路产生比第一参考电压电路的参考电压高的参考电压，以及选择器电路，其转接输入到误差放大器的参考电压，其中第二参考电压以旁路模式输入到误差放大器。另外，选择器电路以足够的时间(几百μs)从第二参考电压转接到第一参考电压，以便解决上述问题。
如上所述，根据本发明的开关调节器电路，当开关调节器电路在旁路模式和正常模式之间改变时，出现在输出端的过冲或者下冲被抑制，由此可获得平稳的输出电压。
附图说明
在附图中：
图1是示出了根据本发明的实施例的降压开关调节器的电路图；
图2是示出了根据本发明的降压开关调节器的电压波形的图；
图3是示出了常规降压开关调节器的电路图；
图4是常规降压开关调节器的电压波形的图。
具体实施方式
现在参考附图，给出本发明的实施例的描述。
图1是示出了根据本发明的实施例的降压开关调节器的电路图。
降压开关调节器包括：泄漏电阻(bleeder resistor)R1和R2，其对开关调节器的输出端VOUT进行分压；误差放大器107，用于比较分压电压与参考电压；控制电路105，用于输出来自误差放大器107的输出以及斩波生成器电路106的输出的PWM信号；输出晶体管100和101，它们响应于PWM信号进行转接；电感器102和电容器103，它们组成输出平滑电路；旁路晶体管104，其是使输出端和电源电压旁路的旁路开关。
根据本发明的降压开关调节器包括第一参考电压电路109，其输出正常参考电压作为输入到误差放大器107的参考电压；以及第二参考电压电路200，其输出比第一参考电压高的参考电压，并且与旁路晶体管104的控制信号同步转换第一参考电压和第二参考电压。
另外，根据本发明的降压开关调节器包括由电阻203和电容器204组成的时间常数电路，其被如此构造以便用给定的时间从第二参考电压转换到第一参考电压。
响应于从外部输入的数字信号或者从图3所示的比较器电路108的比较结果获得的信号，可以进行旁路晶体管104的控制。
随后，将描述电路的操作。误差放大器107放大在非反相输入端和其反相输入端之间显现的电位差。控制电路105根据误差放大器107的输出信号以及斩波振荡器202的斩波，输出MOS晶体管100和101的控制信号。控制MOS晶体管100，以便输出端VOUT的电压值变为期望的值，并且当MOS晶体管100处于导通状态时，能量被提供给输出端VOUT，然而当MOS晶体管100处于非导通状态时，能量不被提供给输出端VOUT。因此，节点215的电压波形受到脉冲作用。
由电感器102和电容器103组成的平滑电路平均了节点215的脉冲波形，并且这些脉冲波形然后被输出到输出端VOUT。当MOS晶体管100处于非导通状态时，MOS晶体管101是呈现导通的元件，并且被激励以便防止电流在电感器102中流动的路径被隔开。
输出端VOUT的输出电压被泄漏电阻R1和R2分压，并且然后被输入到误差放大器107的反相输入端。借助于晶体管203和204转接输入到误差放大器107的非反相输入端的参考电压，晶体管203和204是响应用于控制旁路晶体管104的旁路信号而被控制的开关装置。
在开关调节器中，当旁路晶体管104处于非导通状态的正常状态时，晶体管203处于导通状态，并且将第一参考电压输入到误差放大器107的非反相端。因此，由控制电路105控制输出电压，以便将输出电压分压产生的电压与第一参考电压相同。
然后，在需要输出端的驱动能力的情况下对旁路状态进行描述。在这种情况下，响应外部数字信号，旁路晶体管104呈现导通，并且输出端VOUT和电源111被短路。在这种情况下，由于响应于与旁路晶体管104的信号相同的信号而控制晶体管203和204，所以晶体管203呈现非导通以及晶体管204呈现导通。因此，对误差放大器107的非反相端输入第二参考电压。在这种情况下，第二参考电压的电压被设置为一个值，该值高于将电源电压分压产生的电压，并且进行控制以便在旁路状态下MOS晶体管100呈现导通以及MOS晶体管101呈现非导通。同样，在电容器204的两端上的电压被保持为第二参考电压。
随后，对在从旁路状态返回正常状态时执行的操作给出描述。响应于外部数字信号，晶体管104立即呈现非导通。在这种情况下，由于由电阻203和电容器204组成的时间常数电路被插入在误差放大器107的非反相输入端和参考电压电路之间，所以误差放大器107的非反相输入端的电压逐渐减少到第一参考电压。
如果不存在电阻203，则一旦晶体管202呈现导通就放电电容器204的电荷，并且误差放大器107的非反相输入端的电压立即变成与第一参考电压相同。在这样情况下，因为输出端VOUT的电压是接近VDD的电压，所以误差放大器107确定输出端VOUT的电压在电平上非常高，并且执行控制以便晶体管101呈现导通。当晶体管101呈现导通时，电流从输出端VOUT流向地(GND)。当假定电感器102的电感值是L、输出端VOUT的电压值为VOUT时，此时电流变化的倾斜度为VOUT/L。当该倾斜度乘以晶体管101的导通时间t[s]时，可以计算在导通时间t[s]期间电流在感应器102中的变化率。通常，电感器的特征在于当超过容许电流值的电流流入感应器时可以快速减少电感值。这种现象通常称为“磁性饱和”。在晶体管101呈现导通之后，在经过给定时间之后出现由磁性饱和引起的电感值的快速减少，因此进行从旁路状态返回正常状态的操作。当晶体管101首先呈现导通时，大的电流从输出端VOUT经由晶体管101流向GND，并且存储在电容器103中的电荷在一段时间放电。因为在很短时间内进行来自电容器103的放电，所以电压进一步大大低于VOUT＝α×VREF，其是在正常状态中输出端VOUT的电压值。
因此，以这样的方式进行配置，即通过提供电阻203逐渐地使电容器204中的电荷放电，并且在误差放大器107的非反相输入端上的电压降低直到第一参考电路。从晶体管进入正常状态的时刻，通过误差放大器107的控制来确定输出端VOUT的电压值，结果是输出端VOUT的电压也从VDD逐渐地减少到给定电压。
同样，由于在正常状态下电阻203和电容器204各自起低通滤波器的作用，该低通滤波器插入到误差放大器107输入端，所以抑制第一参考电压的快速电压变化是有利的，由此当改变第一参考电压的电压时，在输出端VOUT上出现的振荡减少。
Claims (4)
1.一种开关调节器，包括：
分压电阻，用于对输出到输出端的电压进行分压；
误差放大器，用于比较由分压电阻输出的电压与参考电压；
斩波生成器电路，用于生成斩波；
控制电路，用于输入误差放大器的输出和斩波；
P型MOS晶体管和n型MOS晶体管，其根据控制电路的输出被控制并且串联连接在电源和地之间；以及
连接在电源和输出端之间的旁路晶体管；
其中，用于生成参考电压的电路包括：
第一参考电压电路；
第一开关装置，用于与旁路晶体管反相同步将第一参考电压电路连接到误差放大器；
布置在第一开关装置和误差放大器之间的时间常数电路；
第二参考电压电路；以及
第二开关装置，用于与旁路晶体管同步将第二参考电压电路连接到误差放大器。
2.根据权利要求1的开关调节器控制电路，其中：
第一参考电压电路的电压低于第二参考电压电路的电压；以及
当第一开关装置呈现导通时，通过时间常数电路逐渐地减少误差放大器的输入电压。
3.根据权利要求1的开关调节器控制电路，其中：
第二参考电压电路的电压被设置以便在旁路晶体管处于导通情形的状态中与电源相连接的P型MOS晶体管呈现导通。
4.一种开关调节器，包括：
根据权利要求1的开关调节器控制电路；以及
电感器和电容器，其构成连接在P型MOS晶体管与n型MOS晶体管的节点和输出端之间的输出平滑电路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006004640A JP4704918B2 (ja) | 2006-01-12 | 2006-01-12 | スイッチングレギュレータ |
| JP2006004640 | 2006-01-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101001046A true CN101001046A (zh) | 2007-07-18 |
| CN100566101C CN100566101C (zh) | 2009-12-02 |
Family
ID=38333397
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB200710002202XA Expired - Fee Related CN100566101C (zh) | 2006-01-12 | 2007-01-12 | 开关调节器控制电路和开关调节器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7342384B2 (zh) |
| JP (1) | JP4704918B2 (zh) |
| CN (1) | CN100566101C (zh) |
| TW (1) | TWI403081B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102386768A (zh) * | 2010-08-30 | 2012-03-21 | 富士通株式会社 | 开关器件补偿电路 |
| CN104731146A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | 精工电子有限公司 | 开关调节器及电子设备 |
| CN108432114A (zh) * | 2015-10-27 | 2018-08-21 | 集成装置技术公司 | 使用具有旁路模式的电力转换器进行无线电力传输的系统和方法 |
| CN114460993A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 扬智科技股份有限公司 | 电压调整器 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7746050B2 (en) | 2007-04-06 | 2010-06-29 | Power Integrations, Inc. | Method and apparatus for controlling the maximum output power of a power converter |
| JP5163058B2 (ja) * | 2007-11-02 | 2013-03-13 | 株式会社リコー | 昇降圧型スイッチングレギュレータ |
| WO2013179571A1 (ja) * | 2012-06-01 | 2013-12-05 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | Ｄｃ－ｄｃコンバータ |
| TW201622289A (zh) * | 2014-12-02 | 2016-06-16 | 鴻海精密工業股份有限公司 | 電子裝置之外接電池電路 |
| US10541726B1 (en) * | 2018-07-02 | 2020-01-21 | Google Llc | Data over power line design |
| FR3087305A1 (fr) * | 2018-10-15 | 2020-04-17 | Stmicroelectronics (Rousset) Sas | Alimentation a decoupage |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3974449B2 (ja) * | 2002-05-13 | 2007-09-12 | ローム株式会社 | 電源装置 |
| JP2004173460A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Fujitsu Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御方法、ｄｃ−ｄｃコンバータ、半導体集積回路装置、及び電子機器 |
| US6806692B2 (en) * | 2002-11-22 | 2004-10-19 | Giga Semiconductor, Inc. | Voltage down converter |
| JP3763830B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2006-04-05 | ローム株式会社 | 電源装置 |
| JP4352319B2 (ja) * | 2003-12-04 | 2009-10-28 | 富士電機デバイステクノロジー株式会社 | 電源供給装置 |
| JP2006149125A (ja) * | 2004-11-22 | 2006-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｄｃ−ｄｃコンバータ |
-
2006
- 2006-01-12 JP JP2006004640A patent/JP4704918B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-01-04 TW TW096100357A patent/TWI403081B/zh not_active IP Right Cessation
- 2007-01-05 US US11/649,973 patent/US7342384B2/en active Active
- 2007-01-12 CN CNB200710002202XA patent/CN100566101C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102386768A (zh) * | 2010-08-30 | 2012-03-21 | 富士通株式会社 | 开关器件补偿电路 |
| CN102386768B (zh) * | 2010-08-30 | 2014-11-05 | 富士通株式会社 | 开关器件补偿电路 |
| CN104731146A (zh) * | 2013-12-24 | 2015-06-24 | 精工电子有限公司 | 开关调节器及电子设备 |
| CN104731146B (zh) * | 2013-12-24 | 2017-07-04 | 精工半导体有限公司 | 开关调节器及电子设备 |
| CN108432114A (zh) * | 2015-10-27 | 2018-08-21 | 集成装置技术公司 | 使用具有旁路模式的电力转换器进行无线电力传输的系统和方法 |
| CN114460993A (zh) * | 2020-11-09 | 2022-05-10 | 扬智科技股份有限公司 | 电压调整器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007189795A (ja) | 2007-07-26 |
| US7342384B2 (en) | 2008-03-11 |
| TWI403081B (zh) | 2013-07-21 |
| JP4704918B2 (ja) | 2011-06-22 |
| CN100566101C (zh) | 2009-12-02 |
| US20070182397A1 (en) | 2007-08-09 |
| TW200733529A (en) | 2007-09-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100566101C (zh) | 开关调节器控制电路和开关调节器 | |
| US10749434B2 (en) | Power converter with capacitive energy transfer and fast dynamic response | |
| EP2689302B1 (en) | A multimode operation dc-dc converter | |
| EP3262744A1 (en) | Multi-level switching regulator circuits and methods with finite state machine control | |
| US9755519B1 (en) | Switching power converter control | |
| US7851941B2 (en) | Method and system for a multiple output capacitive buck/boost converter | |
| CN112821762B (zh) | 控制电路及升压电路 | |
| WO2013092218A2 (en) | Dc/dc converter having a step-up converter supplying a step-down converter | |
| US20240079956A1 (en) | Hybrid power converter | |
| CN102386771A (zh) | 控制器、电流控制方法以及直流直流转换器 | |
| Wei et al. | An integrated step-up/step-down DC–DC converter implemented with switched-capacitor circuits | |
| CN101783590B (zh) | 一种升压时钟电路和带该升压时钟电路的电荷泵 | |
| CN108258896A (zh) | 软启动电路以及电源系统 | |
| CN108565936A (zh) | 一种纯直流蓄电池放电机及其控制方法 | |
| CN219068069U (zh) | 供电电路 | |
| Melikyan et al. | Design of low-ripple multi-topology step-down switched capacitor power converter with adaptive control system | |
| Ma et al. | A high efficiency adaptive current mode step-up/step-down DC–DC converter with four modes for smooth transition | |
| CN116995926A (zh) | 直流-直流转换器拓扑结构、系统及其实现方法 | |
| CN115411933A (zh) | 一种模式切换的控制方法及电路 | |
| WO2023187306A1 (en) | Hybrid power converter with two-phase control of flying capacitor balancing | |
| KR101356385B1 (ko) | 전력변환장치 및 전력변환장치 제어 방법 | |
| CN116388525A (zh) | 一种基于cot控制的多相降压电路、芯片、控制方法 | |
| CN117060717A (zh) | 混合功率变换器及其控制方法 | |
| CN117480715A (zh) | 具有不对称开关电平的功率转换器 | |
| CN102386762A (zh) | 一种升压时钟电路和带该升压时钟电路的电荷泵 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20160311 Address after: Chiba County, Japan Patentee after: SEIKO INSTR INC Address before: Chiba, Chiba, Japan Patentee before: Seiko Instruments Inc. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Chiba County, Japan Patentee after: EPPs Lingke Co. Ltd. Address before: Chiba County, Japan Patentee before: SEIKO INSTR INC |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091202 Termination date: 20210112 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |