CN104967294A - 开关式并联调节器电路 - Google Patents

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Abstract

一种开关式并联调节器电路包括：电流源，所述电流源具有用于接收输入电压的输入端和用于提供DC电流的输出端；以及联接至所述电流源的所述输出端的并联电压调节器。当DC负载被联接至所述输出端时，所述电流源被配置成向所述DC负载提供DC电流，并向所述并联电压调节器提供DC电流。提供给所述并联电压调节器的DC电流调节在所述输出端的电压。所述并联电压调节器具有的载流容量大于提供给所述DC负载的DC电流和提供给所述并联电压调节器的DC电流的总和。

Description

开关式并联调节器电路
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月6日递交的第61/913,053号美国临时申请的权益。上述申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本公开涉及开关式并联调节器电路。
背景技术
本部分提供与本公开相关的背景信息，其不一定是现有技术。
数字控制技术可用来取代电子产品中的模拟电路，该电子产品例如是可包含智能控制功能和远程控制功能的简单的家用电器。这些智能特征需要要求稳定的偏置功率的微处理器。数控电源也需要待被首先通电的微处理器或数字信号处理器，以便允许受控操作。
直接从公用电网电源(例如，115VAC、230VAC等)获得低的偏置电压(例如，3.3V)是具有挑战的。例如，典型的单相家庭电度表可在3.3V下仅需要约10mA。降压转换器可需要极其小的占空比，以从公用电网电源产生这样的低偏置电压。许多应用针对于转换器不允许低压侧控制开关操作，并且高压侧开关操作针对于调节需要高压侧驱动和直接感测输出电压的相关难度。在续流期间的间接反馈不提供对于微处理器所需要的紧压调节。针对低功率需求，使用用于调节的光耦合器增加了成本和复杂性。
发明内容
本部分提供本公开的总体概述，并不是其全部范围或其全部特征的全面公开。
概念1：一种开关式并联调节器电路包括：电流源，所述电流源具有用于接收输入电压的输入端和用于提供DC(直流)电流的输出端；以及联接至所述电流源的所述输出端的并联电压调节器。当DC负载被联接至所述输出端时，所述电流源被配置成向所述DC负载提供DC电流，并向所述并联电压调节器提供DC电流。提供给所述并联电压调节器的DC电流调节在所述输出端的电压。所述并联电压调节器具有的载流容量大于提供给所述DC负载的DC电流和提供给所述并联电压调节器的DC电流的总和。
概念2：根据概念1所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括开关、电感器和开关控制器，所述开关控制器被配置成当通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当通过所述电感器的所述电流达到上限阈值时关断所述开关。
概念3：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述下限阈值约为零，并且所述开关控制器被配置成运行所述开关以使所述电感器在边界模式操作下运行，其中，通过所述电感器的所述电流在大约零和峰值之间循环。
概念4：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括联接至所述开关控制器的电流感测器，所述电流感测器被配置成感测通过所述电感器的电流，所述开关控制器联接至所述开关并且被配置成当感测到的通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当感测到的通过所述电感器的电流达到上限阈值时关断所述开关。
概念5：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述开关控制器为具有高输入滞后阈值和低输入滞后阈值的缓冲器。
概念6：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电路为非隔离式电路。
概念7：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电路包括电感器、开关、二极管、具有高输入滞后阈值和低输入滞后阈值的缓冲器、和电流感测器。
概念8：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，至少所述开关、所述二极管和所述缓冲器被包括在集成电路中。
概念9：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括集成电路。
概念10：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述并联电压调节器包括齐纳二极管。
概念11：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源被配置成利用所述输出端的电压作为用于所述缓冲器的偏置电源电压。
概念12：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
概念13：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括发射极开关的双极晶体管开关，所述发射极开关的双极晶体管开关具有与低额定电压的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联的双极结晶体管(BJT)。
概念14：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源的所述输入端通过整流器联接至公用电网。
概念15：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源的所述输出端联接至数字控制器。
概念16：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源的所述输出端联接至LED驱动器电路。
概念17：根据前述概念中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括发射极开关的晶体管。
概念18：一种电压调节电路，包括：
用于接收DC输入电压的输入端；
用于提供DC输出电压的输出端；
联接至所述输出端的电感器；
串联联接在所述输入端和所述电感器之间的开关；
与所述输出端并联联接的并联电压调节器；
联接至所述开关以向所述开关提供控制信号的缓冲器；以及
联接在所述电感器和所述缓冲器之间的电流感测器，所述缓冲器被配置成当感测到的通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当感测到的通过所述电感器的所述电流达到上限阈值时关断所述开关。
概念19：根据概念18所述的电压调节电路，其中，所述并联电压调节器包括齐纳二极管。
概念20：根据概念18和19中任一项所述的电压调节电路，其中，所述缓冲器被配置成利用所述DC输出电压作为偏置电源来运行。
概念21：根据概念18至20中任一项所述的电压调节电路，其中，所述开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
概念22：根据概念18至21中任一项所述的电压调节电路，其中，所述开关包括发射极开关的双极晶体管，所述发射极开关的双极晶体管具有与低额定电压的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联的双极结晶体管(BJT)。
概念23：根据概念18至22中任一项所述的电压调节电路，其中，所述BJT的栅极联接至所述DC输出电压，所述缓冲器被配置成控制所述MOSFET。
概念24：根据概念18至23中任一项所述的电压调节电路，其中，所述下限阈值约为零，并且所述缓冲器被配置成控制所述开关以使所述电感器在边界模式操作下运行，其中，通过所述电感器的所述电流在大约零和峰值之间循环。
概念25：根据概念18至24中任一项所述的电压调节电路，其中，所述上限阈值和所述下限阈值被设定成使得所述缓冲器被配置成控制所述开关以使通过所述电感器的平均电流大于联接至所述输出端的负载所利用的电流，使得来自所述电感器的过量的电流被所述并联电压调节器所利用以调节所述DC输出电压。
概念26：根据概念18至25中任一项所述的电压调节电路，其中，所述电路被配置成在所述输入端接收来自公用电网的整流输入电压，并且输出低的DC电压用于联接至数字控制器。
概念27：根据概念18至26中任一项所述的电压调节电路，其中，所述开关式并联调节器电路被配置成在所述输入端接收来自公用电网的整流输入电压，并且输出低的DC电压，用于联接至一个或多个发光二极管(LED)。
概念28：根据概念18至27中任一项所述的电压调节电路，其中，所述DC输出电压约为3.3伏。
概念29：根据概念18至28中任一项所述的电压调节电路，还包括串联联接在所述输入端和所述输出端之间的电流源和欠压锁定(UVLO)电路。
概念30：根据概念18至29中任一项所述的电压调节电路，还包括电阻器分压器，所述电阻器分压器包括联接至所述输出端的第一节点、联接至所述缓冲器的输入端的第二节点、联接在所述电流感测器和所述电感器之间的第三节点、联接在所述第一节点和所述第二节点之间的第一电阻器、和联接在所述第二节点和所述第三节点之间的第二电阻器。
概念31：一种控制开关式并联调节器电路的方法，所述开关式并联调节器电路具有输入端和输出端、联接至所述输出端的电感器、串联联接在所述输入端和所述电感器之间的开关、和与所述输出端并联联接的并联电压调节器，所述方法包括：
感测通过所述电感器的电流；
当感测到的电流达到下限输入阈值时，则接通所述开关；
当感测到的电流达到上限输入阈值时，则关断所述开关；以及
利用所述并联电压调节器调节所述输出端的DC输出电压。
概念32：根据概念31所述的方法，其中，调节DC输出电压包括通过向所述并联电压调节器提供来自所述电感器的过量的电流，来调节所述输出端的所述DC输出电压。
概念33：根据概念31和32中任一项所述的方法，还包括利用所述输出端的DC电压作为用于所述开关的偏置电源来控制所述开关。
概念34：根据概念31至33中任一项所述的方法，还包括通过使通过所述电感器的所述电流从大约零循环至电流峰值，来以边界模式运行所述开关式并联调节器电路。
概念35：一种集成电路电压调节器，包括：
用于接收DC输入电压的输入端；
用于提供DC输出电压的输出端；
与所述输出端并联联接的并联电压调节器；
联接至所述输出端的电感器；
联接在所述输入端和所述电感器之间的集成电路，所述集成电路包括串联联接在所述输入端和所述电感器之间的开关、和联接至所述开关以向所述开关提供控制信号的缓冲器；以及
联接在所述电感器和所述缓冲器之间的电流感测器，所述缓冲器被配置成当感测到的通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当感测到的通过所述电感器的电流达到上限阈值时关断所述开关。
概念36：根据概念35所述的集成电路电压调节器，其中，所述DC输出电压联接至所述集成电路，以向所述集成电路提供偏置电源。
其他方面和领域的适用性将从本文所提供的描述中变得显而易见。应当理解，本公开的各个方面可单独执行或以与一个或多个其他方面的组合的方式执行。还应当理解，本文的描述和具体实施例仅出于说明的目的，并不用来限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅是出于对所选实施方式、而不是全部的可能的实施方式的说明性的目的，不用来限制本公开的范围。
图1为根据本公开的一个示例性实施方式的示例性开关式并联调节器电路的框图。
图2为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，并联电压调节器为齐纳二极管。
图3为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源包括开关、电感器和二极管。
图4为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源包括开关、电感器、二极管、电流感测器和开关控制器。
图5为通过图4的电感器的示例电流波形图。
图6为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源包括缓冲器。
图7为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，该开关式并联调节器电路包括发射极开关的双极晶体管(ESBT)。
图8为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，开关式并联调节器电路的一部分被包括在集成电路中。
图9为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源的输入端通过整流器被联接至AC(交流)公用电网的输出端。
图10为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源的输出端被联接至数字控制器(例如，用于开关式电源的控制器)。
图11为图1的开关式并联调节器电路的示例性实施方式的框图，其中，电流源的一部分被包括在集成电路中，并且电流源的输出端联接至LED(发光二极管)驱动器。
相应的附图标记表示遍及附图的数个视图的相应部件。
具体实施方式
现将参照附图更全面地描述示例性实施方式。
提供示例性实施方式使得本公开将是彻底的且将范围充分地传达至本领域的技术人员。对大量的具体细节(诸如特定部件、设备和方法的示例)进行阐述，以提供对本公开的实施方式的彻底的了解。显然，对于本领域的技术人员而言，不需要采用特定细节，示例性实施方式可以体现为许多不同的形式且不应该解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，对公知的过程、公知的设备结构和公知的技术不进行详细描述。
本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方式且不意图进行限制。如本文中所使用的单数形式“一”和“所述”也可以包括复数形式，除非上下文另有明确说明。术语“包括”、“包含”和“具有”是包含性的且因此指定所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合。本文中描述的方法步骤、过程和操作不应解释为必须要求它们以所讨论或说明的特定顺序执行，除非特别指出了执行顺序。还应当理解，可以使用额外的或替选的步骤。
尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。术语(诸如，“第一”、“第二”和其它数字术语)当在本文中使用时不暗示次序或顺序，除非上下文另有明确说明。因此，在不脱离示例性实施方式的教导的情况下，下文所讨论的第一元件、第一部件、第一区域、第一层或第一部分可以称为第二元件、第二部件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于说明，空间相对术语，诸如“内部”、“外部”、“下方”、“下面”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中可以用于描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。空间相对术语可以用于包括所使用的设备或操作的除了图中示出的方向之外的不同的方向。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”的元件将被取向为在其它元件或特征的“上方”。因此，示例性术语“下面”可以包括上方和下方两种取向。该设备可以被另外地取向(旋转90度或在其它方向上)且本文中所使用的空间相对描述符可以被相应地解释。
根据本公开的一个示例性实施方式的开关式并联调节器电路在图1中示出，通常由附图标记100表示。如图1所示，开关式并联调节器电路100包括电流源102，该电流源102具有用于接收输入电压的输入端101和用于提供DC电流的输出端103。开关式并联调节器电路100还包括并联电压调节器104，该并联电压调节器104联接至电流源102的输出端103。当DC负载联接至输出端103时，电流源102被配置成向DC负载106提供DC电流，向并联电压调节器104提供DC电流。提供给并联电压调节器104的DC电流调节输出端103的电压。并联电压调节器104的载流容量大于提供给DC负载的DC电流和提供给并联电压调节器104的DC电流的总和。
电流源102可以是任何适合的电流源，例如，线性电流源、开关式电流源等。因此，电流源102可以是能够提供DC电流输出的任何适合的电源转换器，例如，降压转换器、正向转换器、推挽式转换器、半桥式转换器、全桥式转换器、升压转换器、降升压转换器等。在一些示例性实施方式中，开关式并联调节器电路100为非隔离式电路(例如，不采用隔离变压器)。
电流源102可提供稍微大于由联接至电流源的输出端103的DC负载106所需要的电流量的DC电流。来自电流源102的过量的电流可被并联电压调节器104所利用，以维持输出端103的电压。并联电压调节器104可被尺寸设计成处理由电流源102产生的所有电流。例如，并联电压调节器可具有比来自电流源102的最大电流大的载流容量(例如，额定电流)。因此，如果DC负载106停止流入电流(例如，临时地，在启动程序期间等)，则并联电压调节器104可处理通常由电流源102提供给并联电压调节器的电流以及如果DC负载正传导电流则将由DC负载使用的电流二者。
图2示出图1的开关式并联调节器电路100的一个示例性实施方式。如图2所示，并联电压调节器104可以为齐纳二极管。可替选地，可以采用其他适合的并联电压调节器设备。例如，精密的并联电压调节器可用于更高的精确度，例如，TL431并联调节器。对于更高的电流电平，可以使用分立的缓冲器来增强并联电压调节器104的电流处理容量。
图3示出图1的开关式并联调节器电路100的另一个示例性实施方式。如图3所示，电流源102可包括开关108、电感器110和二极管111。当通过电感器110的电流达到下限阈值时，开关108可被接通，当通过电感器的电流达到上限阈值时，开关108可被断开。二极管111可以是续流二极管。
开关108可以是用于向电感器施加电流和从电感器移除电流的任何适合的开关，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结晶体管(BJT)等。当电路100被通电且开关108被接通时，电流可开始在电感器110中增加。当通过电感器110的电流达到上限滞后阈值水平时，开关108可断开(即，关掉)。在开关108断开之后，通过电感器110的电流可从其峰值向零减弱，且可续流通过二极管111。一旦通过电感器110的电流降至下限滞后阈值水平，开关108可再次闭合(即，接通)。在开关式并联调节器电路100的运行期间，可连续重复该循环。
图4示出图1的开关式并联调节器电路100的又一个示例性实施方式。如图4所示，电流源102可包括联接至开关控制器114的电流感测器112。电流感测器112可被配置成感测流经电感器110的电流。开关控制器114可联接至开关108，且被配置成当感测到的通过电感器110的电流达到下限滞后阈值时接通开关且当感测到的通过电感器的电流达到上限滞后阈值时则关掉开关108。
开关控制器114可以是能够提供信号以接通和关掉开关108的任何适合的装置，例如，缓冲器、放大器、微控制器等。电流感测器112可以是适合于检测通过电感器的电流的任何元件，例如，电流感测电阻器、变压器、霍耳效应集成电路、罗氏线圈等。
下限滞后阈值可约为零，使电感器110在边界模式操作下运行，通过电感器的电流在大约零和峰值之间循环。图5示出图4的电感器110在该运行期间的示例性电流波形。电感器电流被示为在边界模式下运行，电流峰值约为120mA，下限阈值约为零。在每个电流循环中，通过在固定的电流阈值接通和关掉，电流的运行可以是滞后的。
图6示出根据本公开的另一个示例性实施方式的开关式并联调节器电路。在该示例实施方式中，开关控制器为缓冲器U1。缓冲器U1具有联接至其输入端的分压器。分压器包括通过二极管D2联接在缓冲器U1的所述输入端和开关式并联调节器电路的输出端(+VOUT)之间的电阻器R2。分压器还包括联接在缓冲器U1的输入端和电感器L1之间的电阻器R3。缓冲器U1可具有限定明确的滞后缓冲输入阈值。例如，第一滞后缓冲输入阈值可约为3V，第二滞后缓冲输入阈值可约为2V。电阻器R2和电阻器R3的值可如此选择，使得在开关式并联调节器电路初始化时，当没有电流在电感器L1和电流感测电阻器R1中流动时，缓冲器输入电压高于3V。
一旦在缓冲器U1的高压侧获得偏置电压，由于起始缓冲器输入电压大于3V，故缓冲器输出高信号以接通开关S1。当开关S1接通时，电流开始在电阻器R1和电感器L1中线性增加。在通过电感器L1的电流增加的同时，在电阻器R1和电阻器R3之间的节点的电压开始下降，在缓冲器U1的输入端的电压线性降低。在预定的电感器电流下，在缓冲器U1的输入端的电压达到第二滞后缓冲输入阈值，缓冲器输出低信号以关掉开关S1。电感器电流于是朝着接地下降，电流续流通过二极管D1。在电感器L1和电阻器R1中的电流从其峰值向零下降。第一滞后缓冲输入阈值被如此选择，使得一旦通过电感器L1的电流下降至预定的低电平，则缓冲器输出将变高以接通开关。预定的低电平优选约为零。在开关式并联调节器电路的运行期间，可连续重复该循环。
有时优选开关式并联调节器的边界模式操作。如果电感器电流的预定的低水平约为零，则可在开关式并联调节器电路中发生边界模式操作。尽管电感器电流的优选的下限阈值约为零，但是如果电感器电流的下限阈值稍微高于零，则仍可进行边界模式操作。在边界模式操作期间的电流的波形(图5所示)具有从零至电感器峰值电流的三角形。无论开关式并联调节器电路的输入电压和输出电压如何，在边界模式操作期间的平均电流为电流峰值的一半。如果电感器电流的下限阈值基本上高于零，可进行连续电流模式操作。如果电感器电流的下限阈值约为零，在电感器电流增加而超过大约零之前存在延迟，则可进行间断电流运行模式。
在图6的实施方式中，在施加输入电压(+VIN)时，致使电流源I1通过电阻器R1、电感器L1、电容器C2和负载电路对高压侧偏置滤波电容器C3充电，直到电容器C3两端的电压达到欠压锁定(UVLO)电路的预定的高电平。一旦达到该阈值，偏置电源被施加于缓冲器，开关式并联调节器电路运行开始。线性调节器可用于为缓冲器U1和/或内部电路维持固定偏压。在两个不同的预定电平下，可接通和关掉电流源I1。并联齐纳二极管可被放置在电容器C3的两端以对偏置电压进行钳位。如果缓冲器的静态电流和开关S1的栅极电荷低，所需的偏置功率可由输入源生成，而没有降级。也可利用生成控制偏置功率的其他方法。
在一些示例性实施方式中，由于控制电路和感测节点的布置，由栅极驱动和寄生电容充电引起的电流尖脉冲不会被感测到。因此，可以不需要前沿消隐。
在一些实施方式中，缓冲器可具有传播延迟和/或开关可具有关断延迟。在这些情况下，在达到关断阈值之后，电感器电流可继续上升，直到开关关断。在电感器中生成的额外电流在整个输入电压范围上不是恒定的。由于电感器中的电流增加速率在高输入电压下更高，因此，在高输入电压下电感器中生成的额外电流大于在低输入电压下电感器中生成的额外电流。这会引起在平均输出电流中出现误差，并且输出电流在整个输入电压范围上不会是恒定的。在某些实施方式中，电流的变化不会是非常大的，且能够是可接受的。在其他实施方式中，开关式并联调节器电路可被配置成确保在最低输入电压下可获得足够的电流，且在最高的输入电压下增加的电流电平可由并联电压调节器消除。
在某些实施方式中，可实现输出电流的更加精确的控制。例如，开关式并联调节器电路可具有线路前馈，使得源于输入源的DC信号被添加至感测到的电流，以补偿传播延迟。在其他实施方式中，开关式并联调节器电路可具有电流调节回路，该电流调节回路对形成在电流感测电阻器中的信号求平均值，并将其与固定参考进行比较。产生的误差可被用来改变缓冲器的关闭阈值，以补偿传播延迟。
在某些示例实施方式中，可使用单个的MOSFET开关。然而，高压MOSFET(>300V)可具有更高的栅极阈值，并且可需要5V或更高的驱动电压。电流源可被配置成利用在输出端的电压作为偏置电源电压。由于当输出电压被设定为约3.3V时，在续流期间，用于开关的偏置功率可源于输出端，故高压MOSFET会不适合用作开关。
图7示出根据本公开的另一个示例性实施方式的开关式并联调节器电路。如图7所示，开关式并联调节器电路可包括发射极开关的双极晶体管开关(例如，共源共栅)，该开关具有与低压MOSFET Q2串联的BJT Q1。BJT Q1由取自通过电阻器R5的偏置电源的固定电流来驱动，而MOSFET Q2为由缓冲器U1的输出端驱动的控制开关。共源共栅开关可具有对于BJT Q1的非常快的运行和提高安全运行区域。与其他共发射极配置相比，共源共栅开关还可为BJT Q1提供较低的存储时间和延迟。由于BJT Q1为电流驱动装置，故其可以在下至非常低的电压下(诸如，大约2.5V至3.3V)运行。控制MOSFET Q2可具有低的额定电压和大约1V至2V的低的栅极阈值。因此，共源共栅开关可在3.3V偏压下运行。某些示例实施方式可使用非常低的功率和电流，且可使用非常低的电流额定的BJT。某些600V额定的BJT会比相当的600V MOSFET在成本上显著降低。
图8示出根据本公开的另一个示例实施方式的开关式并联调节器电路。如图8所示，开关式并联调节器电路可包括集成电路。例如，开关式并联调节器电路可包括电感器、开关、缓冲器和电流传感器，至少开关和缓冲器被包括在集成电路中。在其他实施方式中，更多或更少的组件可被包括在集成电路中，或位于集成电路的外部。在该示例实施方式中，电感器L1、并联电压调节器ZD1、电流感测电阻器R1和滤波电容器(C1，C2，C3)在集成电路的外部，而缓冲器、二极管和开关在集成电路的内部。在开关式并联调节器电路中使用集成电路可减少开关式并联调节器电路的总的组件数。
图9示出根据本公开的另一个示例实施方式的开关式并联调节器电路100。如图9所示，电流源102的输入端101可通过整流器116联接至公用电网电源。尽管图9中示出桥式整流器，但也可使用用于将AC公用电网电源输入电压转换成DC电压的其他适合的电路，例如，半波整流器、全波整流器等。在某些实施方式中，公用电网电源可以是115VAC、230VAC等。
图10示出根据本公开的另一个示例实施方式的开关式并联调节器电路100。如图10所示，电流源102的输出端103可被联接至数字控制器106。数字控制器106可以是任何适合的数字控制器，例如，微处理器、微控制器、数字信号处理器、集成电路芯片等。数字控制器106可以是用于开关模式电源的控制器。开关式并联调节器电路100可允许低功率微处理器由公用电网电源直接供电。开关式并联调节器电路100可以是数控开关电源的一部分，微处理器需要在其控制主功率转换器之前首先被供电。在其他实施方式中，开关式并联调节器电路100可以是任何适合的产品的一部分，该产品需要在控制运行之前首先被通电的控制器或微处理器，并且通过微处理器吸入的负载电流在其整个运行中可具有最小变化。例如，开关式并联调节器电路100可以是低功率数控离线电源、家用电器(例如，空调、电饭煲、洗碗机、微波炉、电度表、无线控制器、由公用AC输入运行的智能机等)的一部分。
在本公开的某些示例性实施方式中，开关式并联调节器电路可提供直接来自例如115VAC、230VAC等的公用电网电源的非隔离稳定的低的偏置电压(例如，3.3V)。开关式并联调节器电路能够在3.3V下仅生成约10mA。开关式并联调节器电路可采用高压侧开关操作，且可以不采用用于调节的光耦合器。开关式并联调节器电路可提供低输出电压纹波，且可允许微处理器采用输出偏置电压作为用于模数转换(ADC)的控制基准。开关式并联调节器电路能够提供3.3V的微处理器电源电压，而没有首先生成更高的电源电压(例如，5V、6V等)，然后利用线性调节器。开关式并联调节器可被配置成在续流期间从开关式并联调节器的输出电压获得用于开关式并联调节器的偏压。
图11示出根据本公开的另一个示例实施方式的开关式并联调节器电路。如图11所示，电流源的输出端可联接至非隔离式发光二极管(LED)驱动器电路。电流源可联接至离线LED驱动器，以在恒定电流下驱动LED。当电流源的输出端联接至LED驱动器时，LED可充当非精密的并联调节器，LED的正向电压降作为输出电压。
开关式并联调节器可被配置成初始化数字控制器，而不需要辅助功率转换器。开关式并联调节器电路可通过消除模拟辅助功率转换器PWM控制器而被用在完全数控电源中。在初始化时，数字控制器能够充分控制辅助转换器、以及其他功率转换块(例如，PFC转换器和DC/DC转换器)。开关式并联调节器电路的一部分可在集成电路中实施。在某些示例实施方式中，滞后操作可通过感测通过电感器的峰值电流和谷值电流来实现。在其他示例实施方式中，共源共栅开关可用于低压操作。
在某些示例实施方式中，开关式并联调节器可包括发射极开关的双极晶体管(ESBT)作为控制开关。利用ESBT作为控制开关可允许更快的运行(例如，堪比MOSFET)，同时允许从低压输出(例如，3.3V的输出电压等)获得运行偏置电压。
正如应该是显而易见的，任何示例实施方式的任何特征可与任何其他示例实施方式的一个或多个特征结合，而不脱离本公开的范围。
实施方式的前述描述已被提出用于说明和描述的目的。其不意在是详尽的或限制本公开。特定实施方式的单独的元件或特征通常不受限于该特定实施方式，但是，在适用情况下，单独的元件或特征是可互换的，且可用在所选的实施方式中，即使未特别示出或描述。该单独的元件或特征也可以许多方式变化。这种变化不被看成是脱离本公开，并且所有的这种变型意在被包括在本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种开关式并联调节器电路，包括：
电流源，所述电流源具有用于接收输入电压的输入端和用于提供DC电流的输出端；以及
联接至所述电流源的所述输出端的并联电压调节器；
其中，当DC负载联接至所述输出端时，所述电流源被配置成向所述DC负载提供DC电流，并向所述并联电压调节器提供DC电流，提供给所述并联电压调节器的所述DC电流调节所述输出端的电压；并且
其中，所述并联电压调节器具有的载流容量大于提供给所述DC负载的DC电流和提供给所述并联电压调节器的DC电流的总和。
2.根据权利要求1所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括开关、电感器和开关控制器，所述开关控制器被配置成当通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当通过所述电感器的所述电流达到上限阈值时关断所述开关。
3.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述下限阈值约为零，并且所述开关控制器被配置成运行所述开关以使所述电感器在边界模式操作下运行，其中，通过所述电感器的所述电流在大约零和峰值之间循环。
4.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括联接至所述开关控制器的电流感测器，所述电流感测器被配置成感测通过所述电感器的电流，所述开关控制器联接至所述开关并且被配置成当感测到的通过所述电感器的电流达到下限阈值时接通所述开关、当感测到的通过所述电感器的电流达到上限阈值时关断所述开关。
5.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述开关控制器为具有高输入滞后阈值和低输入滞后阈值的缓冲器。
6.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电路为非隔离式电路。
7.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电路包括电感器、开关、二极管、具有高输入滞后阈值和低输入滞后阈值的缓冲器、和电流感测器。
8.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，至少所述开关、所述二极管和所述缓冲器被包括在集成电路中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述电流源包括集成电路。
10.根据前述权利要求中任一项所述的开关式并联调节器电路，其中，所述并联电压调节器包括齐纳二极管。
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