CN108696128A - 一种降压式变换电路 - Google Patents
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Abstract
一种降压式变换电路，包括第一比较器、脉宽信号产生器、第一逻辑运算器、开关控制器、过零检测器、开关组、滤波电路以及反馈电路。第一比较器比较接收到的负载电压与内置的基准电压，得到比较输出电压并输出至第一逻辑运算器和脉宽信号产生器；脉宽信号产生器根据比较输出电压生成脉宽信号并输出至第一逻辑运算器；第一逻辑运算器对比较输出电压和脉宽信号进行逻辑运算处理，得到开关控制信号并发送至开关控制器；过零检测器根据滤波电路中通过的电流，生成开关调整信号并发送至开关控制器，以使开关控制器控制开关组的工作状态。可见，实施该降压式变换电路能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体而言，涉及一种降压式变换电路。
背景技术
降压式变换电路(Buck电路)被广泛应用于电子设备的电池电路中。降压式变换电路是一种常用的DC-DC电压变换电路，它能输出稳定的电压，从而让负载正常工作。在实际应用中，当电子设备处于待机休眠状态时时，该降压式变换电路的功耗较高，导致在电子设备电池容量一定的情况下，缩短了电子设备的待机时间。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种降压式变换电路，能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低降压式变换电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。
为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
第一方面，本发明提供了一种降压式变换电路，包括第一比较器、脉宽信号产生器、第一逻辑运算器、开关控制器、过零检测器、开关组、滤波电路以及反馈电路，其中，
所述第一比较器，用于比较接收到的负载电压与内置的基准电压，得到比较输出电压并输出所述比较输出电压至所述第一逻辑运算器和所述脉宽信号产生器；
所述脉宽信号产生器与所述第一比较器电连接，用于根据接收到的所述比较输出电压生成脉宽信号，并输出所述脉宽信号至所述第一逻辑运算器；
所述第一逻辑运算器分别与所述第一比较器和所述脉宽信号产生器电连接，用于对所述比较输出电压和所述脉宽信号进行逻辑运算处理，得到开关控制信号，并发送所述开关控制信号至所述开关控制器；
所述开关控制器分别与所述第一逻辑运算器和所述开关组电连接，用于根据所述开关控制信号控制所述开关组的工作状态；
所述过零检测器分别与所述开关控制器和滤波电路电连接，用于根据所述滤波电路中通过的电流生成开关调整信号，并发送所述开关调整信号至所述开关控制器，以使所述开关控制器根据所述开关控制信号和所述开关调整信号控制所述开关组的工作状态；
所述滤波电路与所述开关组电连接，用于在所述开关组工作时，输出负载信号；
所述反馈电路分别与所述滤波电路和所述第一比较器电连接，用于根据检测到的所述负载信号生成所述负载电压，并发送所述负载电压至所述第一比较器。
作为一种可选的实施方式，所述滤波电路包括电容器和电感器，其中，
所述电感器与所述开关组电连接，以使所述开关组通过所述电感器输出输入电压至所述电容器；
所述电容器分别与所述电感器和所述开关组电连接，用于接收所述输入电压，并输出所述负载电压。
作为一种可选的实施方式，所述开关组包括第一开关和第二开关，其中，
所述第一开关分别与电源端、所述电感器、所述第二开关以及所述开关控制器电连接，用于接收所述电源端提供的电源电压，并在所述开关控制器控制所述第一开关导通时，输出所述电源电压至所述第二开关和所述电容器；
所述第二开关分别与所述开关控制器、所述电容器以及接地端电连接。
作为一种可选的实施方式，所述反馈电路包括第一阻抗和第二阻抗，其中，
所述电容器通过所述第一阻抗与所述第一比较器电连接；
所述电容器通过所述第一阻抗和所述第二阻抗与接地端电连接。
作为一种可选的实施方式，所述第一开关和所述第二开关皆为场效应晶体管；其中，所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端为栅极，所述第一开关的输入端和所述第二开关的输入端为漏极，所述第一开关的输出端和所述第二开关的输出端为源极。
作为一种可选的实施方式，所述脉宽信号产生器包括检测电路和脉宽信号产生电路，其中，
所述检测电路与所述第一比较器电连接，用于接收所述比较输出电压；
所述脉宽信号产生电路与所述检测电路和所述第一逻辑运算器电连接，用于根据所述比较输出电压生成脉宽信号，并输出所述脉宽信号至所述第一逻辑运算器。
作为一种可选的实施方式，所述脉宽信号产生器还包括时钟器，其中，所述检测电路和所述脉宽信号产生电路皆与所述时钟器电连接。
作为一种可选的实施方式，所述降压式变换电路还包括第二比较器和第二逻辑运算器，其中，
所述第一比较器与所述第二逻辑运算器电连接，用于接收所述负载电压并比较所述负载电压与所述基准电压，得到第一电压并输出所述第一电压至所述第二逻辑运算器；
所述第二比较器与所述第二逻辑运算器电连接，用于接收所述负载电压并比较所述负载电压与所述基准电压，得到第二电压并输出所述第二电压至所述第二逻辑运算器；
所述第二逻辑运算器与所述第一逻辑运算器电连接，用于在所述第一电压或所述第二电压中与预设电压符合时，得到所述比较输出电压并输出所述比较输出电压至所述第一逻辑运算器。
作为一种可选的实施方式，所述脉宽信号产生器为脉宽信号产生电路，所述第一逻辑运算器为逻辑与运算器，所述第二逻辑运算器为逻辑或运算器，所述开关控制器为重叠消除电路。
作为一种可选的实施方式，所述脉宽信号产生器为数字电路，所述数字电路用于输出不同占空比的脉宽信号，所述脉宽信号为时钟信号。
根据本发明提供的降压式变换电路。该降压式变换电路包括第一比较器、脉宽信号产生器、第一逻辑运算器、开关控制器、过零检测器、开关组、滤波电路以及反馈电路。第一比较器先比较接收到的负载电压与内置的基准电压，得到比较输出电压并输出至第一逻辑运算器和脉宽信号产生器；然后脉宽信号产生器根据比较输出电压生成脉宽信号并输出至第一逻辑运算器；第一逻辑运算器对比较输出电压和脉宽信号进行逻辑运算处理，得到开关控制信号并发送至开关控制器；过零检测器根据滤波电路中通过的电流，生成开关调整信号并发送至开关控制器，以使开关控制器控制开关组的工作状态。可见，实施该降压式变换电路，能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低降压式变换电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明范围的限定。
图1是本发明第一实施例提供的降压式变换电路的结构示意图；
图2是本发明第二实施例提供的降压式变换电路的电路示意图；
图3是图2所示的脉宽信号产生器的结构示意图；
图4是本发明第二实施例提供的降压式变换电路的另一电路示意图。
主要元件符号说明：
100-第一比较器；110-第二比较器；200-脉宽信号产生器；210-检测电路；220-脉宽信号产生电路；230-时钟器；300-第一逻辑运算器；310-第二逻辑运算器；400-开关控制器；500-过零检测器；600-开关组；601-第一开关；602-第二开关；700-滤波电路；701-电容器；702-电感器；800-反馈电路；R1-第一阻抗；R2-第二阻抗；GND-接地端；VCC-电源端；VR-基准电压；CMPO-比较输出电压；VOUT-负载电压；PWMO-脉宽信号；NOFF-开关调整信号；CLK-时钟信号；CMPO1-第一电压；CMPO2-第二电压；LX-开关电压。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以使直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中的问题，本发明提供了一种降压式变换电路。该降压式变换电路包括第一比较器、脉宽信号产生器、第一逻辑运算器、开关控制器、过零检测器、开关组、滤波电路以及反馈电路。第一比较器先比较接收到的负载电压与内置的基准电压，得到比较输出电压并输出至第一逻辑运算器和脉宽信号产生器；然后脉宽信号产生器根据比较输出电压生成脉宽信号并输出至第一逻辑运算器；第一逻辑运算器对比较输出电压和脉宽信号进行逻辑运算处理，得到开关控制信号并发送至开关控制器；过零检测器根据滤波电路中通过的电流，生成开关调整信号并发送至开关控制器，以使开关控制器控制开关组的工作状态。可见，实施该降压式变换电路，能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低降压式变换电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。下面通过实施例进行描述。
实施例1
请参阅图1，是本发明实施例提供的降压式变换电路的电路示意图。
如图1所示，该降压式变换电路包括第一比较器100、脉宽信号产生器200、第一逻辑运算器300、开关控制器400、过零检测器500、开关组600、滤波电路700以及反馈电路800。其中，第一比较器100，用于比较接收到的负载电压VOUT与内置的基准电压VR，得到比较输出电压CMPO并输出比较输出电压CMPO至第一逻辑运算器300和脉宽信号产生器200。
本实施例中，第一比较器100是通过比较负载电压VOUT与内置的基准电压VR的大小，在输出端输出比较输出电压CMPO的电子元件。
本实施例中，当负载电压VOUT低于基准电压VR时，第一比较器100输出的比较输出电压CMPO为高电平；当负载电压VOUT高于基准电压VR时，第一比较器100输出的比较输出电压CMPO为低电平。
本实施例中，该降压式变换电路还包括基准电源端。该基准电源端与第一比较器100的“+”输入端连接，用于为第一比较器100提供基准电压VR。
本实施例中，第一比较器100可以比较负载电压VOUT与内置的基准电压VR的大小，其比较结果为输出比较输出电压CMPO的高电平或低电平，来表示负载电压VOUT与内置的基准电压VR之间的大小关系。具体的，如图1所示，第一比较器100有两个输入端，“+”输入端和“-”输入端，当输入"+"输入端的基准电压VR高于"-"输入端输入的负载电压VOUT时，第一比较器100输出的比较输出电压CMPO为高电平；当输入"+"输入端的基准电压VR低于"-"输入端输入的负载电压VOUT时，第一比较器100输出的比较输出电压CMPO为低电平。
本实施例中，第一比较器100不需要反馈，可以直接比较所输入的负载电压VOUT与内置的基准电压VR的大小，具体可以为迟滞比较器、窗口比较器等，本实施例不作限定。
本实施例中，脉宽信号产生器200可以输出不同占空比的脉宽信号PWMO。由于脉宽信号产生器200为数字电路，所以输出的脉宽信号PWMO的占空比不是连续变化，而是分为20档。脉宽信号产生器200根据检测电路210对比较输出电压CMPO的检测结果来判断是否要调节占空比。
本实施例中，第一比较器100和第二比较器110均为迟滞比较器。迟滞比较器为具有迟滞回环传输特性的比较器。其中，第一比较器100的工作原理是：当比较器检测到比较输出电压CMPO低于设定电压后，比较器翻转，降压式变换电路开始工作，并以一定占空比控制开关管对负载供电。降压式变换电路工作后，比较输出电压CMPO慢慢提升。如果比较输出电压CMPO提升太慢，会增加一档占空比，这相当于降压式变换电路的驱动增强了，能给负载更多的能量。但是“增加一档占空比”这个动作是用计时器(即检测电路210)完成的，计时时间满足了才触发的。
此外，第二比较器110的工作原理是：当第一比较器100检测到比较输出电压CMPO低于设定值后降压式变换电路已经开始工作了，但是如果负载耗电较大，比较输出电压CMPO可能会继续降低，如果只是等待第一比较器100的计时时间满足了才增加一档占空比就有点慢了，当第二比较器110翻转时就立刻增大2档占空比，从而能快速的把比较输出电压CMPO拉回到设定值，相当于给电路一个加速度。
本实施例中，脉宽信号产生器200与第一比较器100电连接，用于根据接收到的比较输出电压CMPO生成脉宽信号PWMO，并输出脉宽信号PWMO至第一逻辑运算器300。
本实施例中，脉宽信号产生器200为PWM信号发生器，具体可以为UC3842信号发生器。其中，UC3842信号发生器包括误差放大器、PWM比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源端和欠压锁定等单元，具有精度高、电压稳定、外围电路简单、价格低廉等优点。UC3842信号发生器的输出电压范围是4.9～5.1V，UC3842信号发生器的功率为20～60W。
本实施例中，本方案可以用于集成电路，也可以使用分立元件，对此本实施例中不作任何限定。其中，该方案优选的实施方式是用于集成电路。另一方面，本方案重点保护电路结构与模块组成，因此与本方案中所描述的电路结构或模块组成相同或类似，都属于本方案的保护范围，本实施例不作限定。
本实施例中，第一逻辑运算器300分别与第一比较器100和脉宽信号产生器200电连接，用于对比较输出电压CMPO和脉宽信号PWMO进行逻辑运算处理，得到开关控制信号，并发送开关控制信号至开关控制器400。
本实施例中，第一逻辑运算器300可以为与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、异或门等，本实施例不作限定。
本实施例中，如图1所示，第一逻辑运算器300为与门，可以对输入的比较输出电压CMPO和脉宽信号PWMO进行逻辑与运算处理，得到开关控制信号，并发送开关控制信号至开关控制器400。
本实施例中，第一逻辑运算器300对比较输出电压CMPO和脉宽信号PWMO进行逻辑运算处理得到的开关控制信号，为高低电平信号。
本实施例中，开关控制器400分别与第一逻辑运算器300和开关组600电连接，用于根据开关控制信号控制开关组600的工作状态。
本实施例中，过零检测器500分别与开关控制器400和滤波电路700电连接，用于根据滤波电路700中通过的电流生成开关调整信号NOFF，并发送开关调整信号NOFF至开关控制器400，以使开关控制器400根据开关控制信号和开关调整信号NOFF控制开关组600的工作状态。
本实施例中，过零检测器500只在比较输出电压CMPO为高电平且脉宽信号PWMO为低电平时工作，其它时间内处于关闭状态。
本实施例中，滤波电路700与开关组600电连接，用于在开关组600工作时，输出负载信号。
本实施例中，反馈电路800分别与滤波电路700和第一比较器100电连接，用于根据检测到的负载信号生成负载电压VOUT，并发送负载电压VOUT至第一比较器100。
在如图1所描述的降压式变换电路中，第一比较器100接收负载电压VOUT并比较负载电压VOUT与内置的基准电压VR，得到比较输出电压CMPO并输出至与其连接的第一逻辑运算器300和脉宽信号产生器200；然后脉宽信号产生器200根据接收到的比较输出电压CMPO生成脉宽信号PWMO并输出至与其连接的第一逻辑运算器300；第一逻辑运算器300对该脉宽信号PWMO和比较输出电压CMPO进行逻辑运算处理，得到开关控制信号，并发送至与其连接的开关控制器400；开关控制器400以开关控制信号为依据，控制开关组600的工作状态。
本实施例所提供的降压式变换电路，当负载功耗较低时，降压式变换电路工作一小段时间，大部分时间处于滤波电路700为负载供电的状态。工作时间与空闲时间由滤波电路700的负载功耗、第一比较器100的迟滞范围决定，同时其一直处于工作状态的只有第一比较器100，可见，实施如图1所描述的降压式变换电路，能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低降压式变换电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。
实施例2
请参阅图2，图2是本发明第二实施例提供的降压式变换电路的电路示意图。其中，图2所示的降压式变换电路是由图1所示的降压式变换电路进行优化得到的。
如图2所示，滤波电路700包括电容器701和电感器702。其中，电感器702与开关组600电连接，以使开关组600通过电感器702输出输入电压至电容器701；电容器701分别与电感器702和开关组600电连接，用于接收输入电压，并输出负载电压VOUT。
本实施例中，电容器701可以为CBB电容(如WIMA电容等)、云母电容(如金云母电容、银云母电容等)、独石电容等，本实施例不作限定。
本实施例中，电感器702可以由绝缘导线(例如漆包线、纱包线等)、骨架、绕组、屏蔽罩、封装材料、磁芯或铁芯等组成，具有效率高、速度快且低耗环保等优点，能够进一步降低降压式变换电路的功耗。
本实施例中，开关组600包括第一开关601和第二开关602。其中，第一开关601分别与电源端VCC、电感器702、第二开关602以及开关控制器400电连接，用于接收电源端VCC提供的电源电压，并在开关控制器400控制第一开关601导通时，输出电源电压至第二开关602和电容器701；第二开关602分别与开关控制器400、电容器701以及接地端GND电连接。
本实施例中，第一开关601和第二开关602皆为场效应晶体管。其中，第一开关601的控制端和第二开关602的控制端为栅极，第一开关601的输入端和第二开关602的输入端为漏极，第一开关601的输出端和第二开关602的输出端为源极。
本实施例中，场效应晶体管为利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导体器件。其可以为结型场效应管(JFET)和绝缘栅场效应管(MOS管)等，本实施例不作限定。
本实施例中，开关控制器400可以根据开关控制信号分别控制第一开关601和第二开关602导通或断开。具体的，当开关控制器400根据开关控制信号控制第一开关601导通时，则相应的必控制第二开关602断开；同理，当开关控制器400根据开关控制信号控制第二开关602导通时，则相应的必控制第一开关601断开，进而使得降压式变换电路实现不同的功能。
本实施例中，第二开关602在比较输出电压CMPO为高电平且脉宽信号PWMO为低电平时开启。还可以预先设定两个计时时间，即最短工作时间t1和最长工作时间t2。其中，这两个参数可以根据第一开关601、第二开关602的大小及电容器701的大小进行调整。
本实施例中，过零检测器500具体用于根据电感器702的电流方向生成开关调整信号NOFF，并输出开关调整信号NOFF至开关控制器400。
本实施例中，如图2所示，过零检测器500的输入是开关组600输出的开关电压LX。
本实施例中，开关控制器400可以通过该过零检测器500发送的开关调整信号NOFF来关闭第一开关601或第二开关602，防止电容器701上的存储的电荷通过过零检测器500泄放到接地端GND。
本实施例中，反馈电路800包括第一阻抗R1和第二阻抗R2。电容器701通过第一阻抗R1与第一比较器100电连接；电容器701通过第一阻抗R1和第二阻抗R2与接地端GND电连接。
本实施例中，第一阻抗R1和第二阻抗R2构成分压结构，其作用主要为检测负载电压VOUT，并将负载电压VOUT输入至第一比较器100，这样形成一个闭环系统。另外，第一阻抗R1和第二阻抗R2的阻抗比用于设定负载电压VOUT的大小。
请参阅图3，图3是图2所示的脉宽信号产生器200的结构示意图。如图3所示，脉宽信号产生器200包括检测电路210和脉宽信号产生电路220。其中，检测电路210与第一比较器100电连接，用于接收比较输出电压CMPO；脉宽信号产生电路220与检测电路210和第一逻辑运算器300电连接，用于根据比较输出电压CMPO生成脉宽信号PWMO，并输出脉宽信号PWMO至第一逻辑运算器300。
本实施例中，脉宽信号产生器200可以产生不同占空比的脉宽信号PWMO。
本实施例中，检测电路210具体用于检测比较输出电压CMPO中电压为1的时长。
本实施例中，如图3所示，脉宽信号产生器200还包括时钟器230。其中，检测电路210和脉宽信号产生电路220皆与时钟器230电连接。时钟器230用于为检测电路210和脉宽信号产生电路220提供时钟信号CLK。
作为一种可选的实施方式，请参阅图4，图4是本实施例提供的降压式变换电路的另一电路示意图。
如图4所示，降压式变换电路还包括第二比较器110和第二逻辑运算器310。其中，第一比较器100与第二逻辑运算器310电连接，用于接收负载电压VOUT并比较负载电压VOUT与基准电压VR，得到第一电压CMPO1并输出第一电压CMPO1至第二逻辑运算器310。
本实施例中，第二比较器110与第二逻辑运算器310电连接，用于接收负载电压VOUT并比较负载电压VOUT与基准电压VR，得到第二电压CMPO2并输出第二电压CMPO2至第二逻辑运算器310；第二逻辑运算器310与第一逻辑运算器300电连接，用于在第一电压CMPO1或第二电压CMPO2中与预设电压符合时，得到比较输出电压CMPO并输出比较输出电压CMPO至第一逻辑运算器300。
本实施例中，当降压式变换电路包括一个比较器(如图2所示的降压式变换电路)时，第一比较器100输出比较输出电压CMPO；当降压式变换电路包括两个比较器(如图4所示的降压式变换电路)时，第一比较器100输出第一电压CMPO1，第二比较器110输出第二电压CMPO2，且第二逻辑运算器310对第一电压CMPO1和第二电压CMPO2进行逻辑处理后，得到比较输出电压CMPO并输出，能够降压式变换电路在工作时更快达到理想的占空比。
本实施例中，图4所示的降压式变换电路包括第一比较器100和第二比较器110。其中，第二比较器110的检测点比第一比较器100的更低。该检测点可以为迟滞范围或者灵敏度等。
本实施例中，当比较输出电压CMPO为低电平时，降压式变换电路不工作，此时由电容器701的储能为负载供电。当比较输出电压CMPO为高电平时，降压式变换电路工作，直至比较输出电压CMPO为低电平为止。
本实施例中，如图3所示，第一电压CMPO1和第二电压CMPO2同时输入至脉宽信号产生器200。
本实施例中，脉宽信号产生器200为脉宽信号产生电路220，第一逻辑运算器300为逻辑与运算器，第二逻辑运算器310为逻辑或运算器。
本实施例中，开关控制器400为重叠消除电路，用于消除开关控制信号中的重叠干扰。其中，该重叠干扰指因信号重叠导致各种不利后果，不指代信号间的干扰。当开关控制信号存在重叠干扰时，会导致第一开关601和第二开关602同时打开，导致降压式变换电路工作时产生一个很大的漏电问题，所以需要消除开关控制信号中的重叠干扰，同时开关控制器400也具有驱动第一开关601和第二开关602的作用，通常称为预驱动级。
本实施例中，脉宽信号产生器200为数字电路。其中，该数字电路用于输出不同占空比的脉宽信号PWMO，脉宽信号PWMO为时钟信号。
本实施例中，脉宽信号产生器200可以输出不同占空比的脉宽信号PWMO。由于脉宽信号产生器200为数字电路，所以输出的脉宽信号PWMO的占空比不是连续变化，而是分为20档。脉宽信号产生器200根据检测电路210对比较输出电压CMPO的检测结果来判断是否要调节占空比。
本实施例中，提高开关控制信号的占空比会增加第一开关601的开启时间，减小开关控制信号的占空比则会减小第一开关601的开启时间。为了提高效率，开关控制信号的占空比不易过大或过小。开关控制信号的占空比过大，会导致第一开关601的开启时间过长，电感器702中电流过大，在第一开关601和第二开关602上形成较大的损耗；开关控制信号的占空比太小，导致降压式变换电路需要工作较长的时间才能达到设定电压，较多的功耗消耗在第一开关601和第二开关602的开关动作、第一比较器100以及过零检测器500的静态功耗上。因此，需要将开关控制信号的占空比调到合理的预设占空比，以使降压式变换电路的能耗降到最低点。
如图4所示，与图1相比，增加第二比较器110，通过检测第二电压CMPO2中高电平的时长大于预设时长t3时，将开关控制信号的占空比增大2档(例如，当前占空比为10，则增大2档后为12)，以使开关控制信号的占空比快速达到预设占空比。
本实施例中，当比较输出电压CMPO为高电平时，表明此时负载电压VOUT偏低，则降压式变换电路以当前开关控制信号的占空比控制第一开关601和第二开关602进行工作，当工作时间超过最长工作时间t2仍然没有使负载电压VOUT提高到使第一比较器100输出比较输出电压CMPO电平翻转，表明当前开关控制信号的占空比不足，则脉宽信号产生器200的检测电路210输出控制信号，以使脉宽信号产生电路220产生占空比高于当前占空比的脉宽信号PWMO，并开始重新计时，如果经过调整后且在最长工作时间t2内第一比较器100输出比较输出电压CMPO电平翻转，比较输出电压CMPO为0时，表示经过调整占空比后，负载电压VOUT升高至期望电压。
本实施例中，第一比较器100当前输出的比较输出电压CMPO为高电平时，则翻转后输出比较输出电压CMPO为低电平，同理，第一比较器100当前比较输出电压CMPO为低电平时，则翻转后输出比较输出电压CMPO为高电平。
本实施例中，当比较输出电压CMPO为高电平时，降压式变换电路开始工作，如果降压式变换电路的工作时间小于最短工作时间t1，比较输出电压CMPO就变为低电平，表明此时开关控制信号的占空比过大，降压式变换电路的工作时间太短，需要减小占空比。
可见，实施本实施例所描述的降压式变换电路，能够在电子设备电池容量一定的情况下，降低降压式变换电路的耗能，延长了电子设备的待机时间。
应理解，说明书通篇中提到的“在本实施例中”、“本实施例中”或“作为一种可选的实施方式”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“本实施例中”、“在本实施例中”或“作为一种可选的实施方式”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定特征、结构或特性可以以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作、结构和模块并不一定是本发明所必须的。
在本发明的各种实施例中，应理解，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的必然先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应与权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种降压式变换电路，其特征在于，包括第一比较器、脉宽信号产生器、第一逻辑运算器、开关控制器、过零检测器、开关组、滤波电路以及反馈电路，其中，
所述第一比较器，用于比较接收到的负载电压与内置的基准电压，得到比较输出电压并输出所述比较输出电压至所述第一逻辑运算器和所述脉宽信号产生器；
所述脉宽信号产生器与所述第一比较器电连接，用于根据接收到的所述比较输出电压生成脉宽信号，并输出所述脉宽信号至所述第一逻辑运算器；
所述第一逻辑运算器分别与所述第一比较器和所述脉宽信号产生器电连接，用于对所述比较输出电压和所述脉宽信号进行逻辑运算处理，得到开关控制信号，并发送所述开关控制信号至所述开关控制器；
所述开关控制器分别与所述第一逻辑运算器和所述开关组电连接，用于根据所述开关控制信号控制所述开关组的工作状态；
所述过零检测器分别与所述开关控制器和滤波电路电连接，用于根据所述滤波电路中通过的电流生成开关调整信号，并发送所述开关调整信号至所述开关控制器，以使所述开关控制器根据所述开关控制信号和所述开关调整信号控制所述开关组的工作状态；
所述滤波电路与所述开关组电连接，用于在所述开关组工作时，输出负载信号；
所述反馈电路分别与所述滤波电路和所述第一比较器电连接，用于根据检测到的所述负载信号生成所述负载电压，并发送所述负载电压至所述第一比较器。
2.根据权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于，所述滤波电路包括电容器和电感器，其中，
所述电感器与所述开关组电连接，以使所述开关组通过所述电感器输出输入电压至所述电容器；
所述电容器分别与所述电感器和所述开关组电连接，用于接收所述输入电压，并输出所述负载电压。
3.根据权利要求2所述的降压式变换电路，其特征在于，所述开关组包括第一开关和第二开关，其中，
所述第一开关分别与电源端、所述电感器、所述第二开关以及所述开关控制器电连接，用于接收所述电源端提供的电源电压，并在所述开关控制器控制所述第一开关导通时，输出所述电源电压至所述第二开关和所述电容器；
所述第二开关分别与所述开关控制器、所述电容器以及接地端电连接。
4.根据权利要求2所述的降压式变换电路，其特征在于，所述反馈电路包括第一阻抗和第二阻抗，其中，
所述电容器通过所述第一阻抗与所述第一比较器电连接；
所述电容器通过所述第一阻抗和所述第二阻抗与接地端电连接。
5.根据权利要求3所述的降压式变换电路，其特征在于，
所述第一开关和所述第二开关皆为场效应晶体管；其中，所述第一开关的控制端和所述第二开关的控制端为栅极，所述第一开关的输入端和所述第二开关的输入端为漏极，所述第一开关的输出端和所述第二开关的输出端为源极。
6.根据权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于，所述脉宽信号产生器包括检测电路和脉宽信号产生电路，其中，
所述检测电路与所述第一比较器电连接，用于接收所述比较输出电压；
所述脉宽信号产生电路与所述检测电路和所述第一逻辑运算器电连接，用于根据所述比较输出电压生成脉宽信号，并输出所述脉宽信号至所述第一逻辑运算器。
7.根据权利要求6所述的降压式变换电路，其特征在于，所述脉宽信号产生器还包括时钟器，其中，所述检测电路和所述脉宽信号产生电路皆与所述时钟器电连接。
8.根据权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于，所述降压式变换电路还包括第二比较器和第二逻辑运算器，其中，
所述第一比较器与所述第二逻辑运算器电连接，用于接收所述负载电压并比较所述负载电压与所述基准电压，得到第一电压并输出所述第一电压至所述第二逻辑运算器；
所述第二比较器与所述第二逻辑运算器电连接，用于接收所述负载电压并比较所述负载电压与所述基准电压，得到第二电压并输出所述第二电压至所述第二逻辑运算器；
所述第二逻辑运算器与所述第一逻辑运算器电连接，用于在所述第一电压或所述第二电压中与预设电压符合时，得到所述比较输出电压并输出所述比较输出电压至所述第一逻辑运算器。
9.根据权利要求8所述的降压式变换电路，其特征在于，所述脉宽信号产生器为脉宽信号产生电路，所述第一逻辑运算器为逻辑与运算器，所述第二逻辑运算器为逻辑或运算器，所述开关控制器为重叠消除电路。
10.根据权利要求1所述的降压式变换电路，其特征在于，所述脉宽信号产生器为数字电路，所述数字电路用于输出不同占空比的脉宽信号，所述脉宽信号为时钟信号。
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