CN205039702U - 升压变换器和相关的集成电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型的各实施方式总体上涉及升压变换器和相关的集成电路。具体地，升压变换器接收输入电压和提供输出电压，并且包括电源开关和被配置成根据输出电压驱动电源开关的电压控制电路。分压器形式的电压感测电路被耦合以感测输出电压并且提供反馈电压。电压控制电路驱动电源开关。电子控制开关被配置成根据由定时器电路生成的使能信号选择性地连接分压器以感测输出电压。使能信号被脉冲化以使得分压器周期性地在第一时间期间被连接以感测输出电压并且在第二时间期间从感测被断开。

Description

升压变换器和相关的集成电路

技术领域

本公开内容的实施例涉及升压变换器。

背景技术

开关模式电源在本领域是公知的。

例如，图1示出DC-DC升压变换器的一般架构，DC-DC升压变换器接收DC输入电压V_BAT并且提供大于输入电压V_BAT的DC输出电压V_OUT。例如，可以经由两个输入端子102a和102b提供输入电压V_BAT，其中负输入端子102b连接到接地GND，并且可以经由两个输出端子104a和104b提供输出电压V_OUT，其中负输出端子104b连接到接地GND。

例如，可以由任何DC电源(诸如电池或者经整流的AC电压)提供输入电压V_BAT，并且输出电压V_OUT可以用于对负载供电。通常，输出电压V_OUT是设计参数并且被事先设置。

传统的升压DC-DC变换器通常包括串联连接在正输入端子102a与正输出端子104a之间的电感式能量存储元件L(例如电感器)和“自由轮转”二极管整流器D。二极管整流器D仅在负载的方向上传导电流，即，阳极连接到电感元件L并且阴极连接到正输出端子104a，并且由于不能独立于其阳极和阴极处的电压来控制其操作而被认为是自由轮转的。升压变换器通常还包括连接在输出端子104a和104b之间的输出电容器COUT，其稳定输出电压V_OUT。

在所讨论的示例中，升压变换器还包括开关SW，诸如n型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。具体地，这一开关SW被配置成根据控制信号DL将电感元件L与二极管D之间的中间点选择性地连接到接地GND，即开关SW连接在这一中间点与接地GND之间。

因此，当开关SW闭合时，电流I_BAT从正输入端子102a并且通过电感器L向接地GND流动，并且电感器L通过生成磁场来存储能量。相反地，当开关SW打开时，电流将减小，因为阻抗更高，并且先前创建的磁场将生成通过二极管D并且朝着正输出端子104a(即电容器COUT和负载)流动的电流。本领域技术人员应当理解，还可以用第二开关代替二极管D，第二开关用基本上补充信号DL的信号(例如对应于信号DL的反相版本的信号)来驱动。

在这一情景中，通常使用电压模式控制电路控制升压变换器的操作。具体地，这一控制电路通过以下方式执行闭环控制操作：监测输出电压V_OUT并且控制开关SW的开关以便将输出电压V_OUT调节为期望值。

例如，电路可以包括分压器，分压器包括至少两个电阻器R1和R2，至少两个电阻器R1和R2串联连接在输出端子104a和104b之间，即与输出电容器COUT并行。因此，基于分压器的众所周知的操作，电阻器R1和R2之间的中间点提供指示输出电压V_OUT的电压V_FB。

在所讨论的示例中，向控制单元20提供这一电压V_FB，控制单元20根据反馈电压V_FB控制开关SW的开关操作。

通常，可以在控制单元20内实现不同的、用于根据反馈电压V_FB控制开关SW的控制方案，这些方案对于本领域技术人员而言是公知的。

例如，控制电路20可以包括驱动器电路22和检测电路24。

例如，检测电路24可以是误差放大器，并且驱动器电路22可以是脉冲宽度调制(PWM)驱动器电路。在这种情况下，误差放大器24被配置成放大电压V_FB与参考电压V_REF之间的差。例如，可以经由电压调节器或者带隙参考、根据输入电压或输出电压得到参考电压V_REF。然后可以向驱动器电路22提供误差放大器24的输出处的信号，其改变(即增大和/或减小)PWM驱动器信号DL的占空比以使得放大器24的输出处的误差信号基本为零。

检测电路24还可以仅包括简单的比较器，该比较器将电压V_FB与参考电压V_REF相比较。在这种情况下，驱动器电路24可以生成脉冲驱动器信号DL，直到比较器24的输出处的信号表明反馈电压V_FB已经达到参考电压V_REF。

本领域技术人员应当理解，还可以使用其他驱动方案，诸如频率调制或者准谐振驱动。另外，在小的输出负载的情况下，还可以在给定时间段内解激活驱动器电路24并且开关SW可以保持打开，其通常被称为“突发模式”。

发明人已经观察到，独立于控制单元20的特定实施方式，(中间)输出电压V_OUT将是：

$V_{OUT}=\left(1+\frac{R_1}{R_2}\right)V_{REF}---\left(1\right)$

然而，在没有负载的情况下，即在负载被断开或者关断的情况下，并且假定理想的效率为100％，则分压器R1/R2存在电流消耗I_RES并且相应地存在来自输入102a的电流I_BAT，其对应于：

$I_{BAT}=\frac{I_{RES}}{V_{BAT}}{V}_{OUT}---\left(2\right)$

如以上描述中所示，用于升压变换器的现有技术的电压回路解决方案具有若干缺点，特别是在低功率应用中在从输入电源(诸如电池)下降的电流方面。

例如，为了最小化反馈分压器的电流消耗，分压器的电阻器应当很大。然而，从实际观点来看，通常不能够最小化由分压器消耗的电流I_RES，因为在增加分压器的电阻器R1、R2的电阻值时，其占用面积也增加，从而使得集成电路内的集成更昂贵。

基于以上描述，需要寻求一种能够克服先前提出的缺陷中的一个或多个缺陷的解决方案。

实用新型内容

根据一种实施例，提供了用于减小升压变换器中的功耗的解决方案。

通常，升压变换器经由输入端子接收输入电压并且经由输出端子提供更大的输出电压。另外，升压变换器通常包括电感元件、至少一个电子电源开关(例如MOSFET和二极管)以及输出电容器(优选地)。

在各种实施例中，升压变换器还包括电压控制电路，电压控制电路可以被集成在集成电路中并且被配置用于根据输出电压驱动升压变换器的至少一个电子电源开关。

在各种实施例中，电压控制电路包括分压器，分压器至少包括串联连接的第一电阻元件和第二电阻元件(诸如电阻器)，其中分压器耦合到输出端子，并且其中第一电阻元件和第二电阻元件之间的中间点提供反馈电压。电压控制电路还包括被配置用于根据这一反馈电压驱动升压变换器的至少一个电子电源开关的控制单元。

在各种实施例中，通过周期性地激活以及解激活分压器来减小功耗，其中开关接通时间通常明显小于开关断开时间。

例如，在一些实施例中，电压控制电路包括用于根据使能信号将分压器选择性地连接到输出端子的至少一个电子控制开关。例如，出于这一目的，可以将电子开关(诸如n型或p型MOSFET)与分压器的电阻器之一串联连接，从而使能或者禁用通过分压器的电流。

在各种实施例中，电压控制电路还包括定时器电路，定时器电路被配置用于生成用于控制开关的使能信号，其中使能信号包括多个脉冲，使得分压器周期性地在第一时间(开关接通时间)内连接到输出端子并且在第二时间(开关断开时间)内从输出端子断开。

在各种实施例中，电压控制电路包括模拟或数字存储元件，模拟或数字存储元件在分压器连接到输出端子时(即在反馈电压代表输出电压时)存储指示反馈电压的值。因此，当分压器从输出端子断开时，可以由电压控制电路使用存储的值。

例如，模拟存储元件可以包括电容器和控制开关，其中这一控制开关在分压器连接到输出端子时闭合并且在分压器从输出端子断开时打开。这样的模拟存储元件可以置于例如提供反馈电压的分压器的中间点与控制单元之间。因此，模拟存储元件在开关接通时间期间存储反馈电压。

在各种实施例中，电压控制电路的控制单元包括用于驱动升压变换器的至少一个电子电源开关的驱动器电路以及被配置用于生成用于驱动器电路的充电控制信号的检测单元(诸如误差放大器或者比较器)，其中充电控制信号指示是否必须执行一个或多个开关操作以增大输出电压。

在这种情况下，数字存储元件(诸如锁存器或者触发器)或者模拟存储元件可以置于检测电路与驱动器电路之间。

在各种实施例中，定时器电路可以生成另外的使能信号。例如，为了确保数字存储元件仅存储有效值，这一另外的使能信号可以包括多个脉冲，使得数字存储元件仅在自从分压器被激活以来过去给定的第一时间段时存储相应的值，和/或仅在自从数字存储元件上一次存储相应的值以来过去给定的第二时间段时解激活分压器。

以上使能信号还可以用于使能或禁用电压控制电路的其他块。例如，可以根据第一使能信号激活检测单元和/或驱动器电路的模拟部件，第一使能信号表示一种模拟使能信号。相反地，可以根据第二使能信号激活驱动器电路的数字部件。

附图说明

现在将参考附图描述本公开内容的实施例，仅以非限制性示例的方式提供附图，并且在附图中：

图1已经在上文中被描述；

图2示出根据本公开内容的升压变换器的第一实施例；

图3示出要在图2的升压变换器中使用的控制信号的波形；

图4示出根据本公开内容的升压变换器的第二实施例；

图5示出根据本公开内容的升压变换器的第三实施例；

图6示出要在图5的升压变换器中使用的控制信号的波形；

图7示出图5的升压变换器的细节；

图8示出根据本公开内容的升压变换器的第四实施例；以及

图9a到图10f示出可能在本公开内容的升压变换器中出现的波形。

具体实施方式

在下面的描述中，给出大量特定细节以提供对实施例的透彻理解。可以在没有一个或若干特定细节的情况下或者使用其他方法、部件、材料等来实践实施例。在其他情况下，没有详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作以避免混淆实施例的各方面。

贯穿本说明书，对于“一种实施例”或“实施例”的引用表示结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，短语“一种实施例”或“实施例”在贯穿本说明书的各个地方的出现并不一定全部指代相同的实施例。另外，可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合特定的特征、结构或特性。

本文中所提供的标题仅为了方便而非解释实施例的范围或含义。

在下面的附图中，已经参考图1描述的部分、元件或部件用先前在这样的附图中使用的相同的附图标记来表示；将不在下面重复对这样的先前描述的元件的描述以便不增加本详细描述的负担。

如以上所提及的，本公开内容提供用于减小升压变换器中的反馈回路的功耗的解决方案。

具体地，在各种实施例中，仅在给定的时间段内执行对输出电压V_OUT的采样，并且在其余时间将分压器R1/R2断开，即关断，因此减小功耗。

图2示出根据本公开内容的升压变换器的第一实施例。

具体地，升压变换器的一般架构对应于图1所示的架构，因此，将不重复相应的描述。

在所讨论的实施例中，增加了电子控制开关S1，诸如n型或p型MOSFET，其被配置用于选择性地解激活用以监测输出电压V_OUT的分压器R1/R2。通常，开关S1可以与电阻器R1或R2之一串联连接。例如，在所讨论的实施例中，开关S1连接在二极管D1的阴极与分压器R1/R2之间，分压器R1/R2通常还可以包括另外的电阻器。

在所讨论的实施例中，控制电路20另外包括定时器电路26，定时器电路26被配置成生成用以打开和闭合开关S1的控制信号EN，从而激活分压器R1/R2，分压器R1/R2转而允许通过按比例缩小版本的V_FB来监测输出电压V_OUT。

具体地，如图3所示，信号EN可以对应于脉冲二进制信号，其在给定时间t_{SW_ON}内被激活并且在给定时间t_{SW_OFF}内被解激活。通常，t_{SW_ON}和t_{SW_OFF}的值可以是固定的和预先配置的，或者还可以是可变的。例如，在一种实施例中，使用PWM调制用于信号EN，其中信号具有固定周期t_SW＝t_{SW_ON}+t_{SW_OFF}，但是可以改变占空比，例如接通时间t_{SW_ON}。

例如，当开关S1在时间t₁闭合时，控制单元20如以上所描述地驱动开关SW以便调节输出电压V_OUT。在这种情况下，当输出电压在时间t₂达到期望值时，定时器电路28可以立刻解激活信号EN。

然而，通常，持续时间t_SW也可以是可变的。例如，断开时间t_{SW_OFF}也可以是可变的并且可以例如根据例如时间t₁时的反馈电压V_FB来确定，这指示输出电容器COUT的放电行为。例如，如果在时间t₁的输出电压在给定门限以下，则可以减小时间t_{SW_OFF}。

例如，在一种实施例中，可以使用两个电压门限值和窗口比较器，其中调节时间t_{SW_ON}和t_{SW_OFF}以便将反馈电压V_FB保持在这些门限值之间。

在各种实施例中，还可以通过将控制单元20置于低功率或备用模式下来减小功耗。例如，可以解激活驱动器电路22和/或检测电路24。通常，在备用模式下，仅定时器电路26(以及可能的相关联的振荡器或时钟生成器)可以被保持激活，而电压控制电路的其他数字和模拟部件可以被关断。

因此，在所讨论的实施例中，可以如下表示分压器R1/R2所消耗的平均电流I_{RES_SAMPLE}：

$I_{RES\_SAMPLE}=\frac{t_{SW-ON}}{t_{SW}}{I}_{RES}---\left(3\right)$

其中T_{SW_ON}是其中分压器R1和R2被激活(即连接到V_OUT)并且升压变换器以正常模式工作的时间，t_{SW_OFF}＝t_SW-t_{SW_ON}是其中分压器断开(并且控制电路20处于低功率模式)的时间。

因此，通过组合等式(2)和(3)，来自电源(例如电池)的中间电流I_BAT将是：

$I_{BAT}=\frac{t_{SW\_ON}}{t_{SW}}{I}_{RES}\frac{V_{OUT}}{V_{BAT}}---\left(4\right)$

因此，可以以比率t_{SW_ON}/t_SW减小来自电池的电流消耗，并且能够通过选择用于开关S1的正确的开关时间彻底减小功耗。

因此，本文中所描述的解决方案特别适合用于突发模式操作。实际上，在不存在输出负载的情况下，时间t_{SW_ON}与开关周期t_SW相比相当短。然而，通常，这些解决方案还可以用于正常操作，从而可以周期性地解激活分压器R1/R2。

图4示出其中增加了另外的电子控制开关S2和存储电容器CS的第二实施例。

具体地，在本实施例中，第一电子开关S1也用于选择性地激活或解激活用以生成反馈电压V_FB从而监测输出电压V_OUT的分压器R1/R2。

然而，在这种情况下，第二开关S2被配置成向存储电容器CS选择性地传输反馈电压V_FB，并且随后的控制电路20用存储电容器CS处的电压V_{FB_INT}进行操作。例如，在所讨论的实施例中，第二开关S2连接在分压器R1/R2的中间点与电容器CS的第一端子之间，电容器CS的第二端子连接到接地，并且控制电路20根据电容器CS处的电压V_{FB_INT}进行操作。

在一种实施例中，使用用以驱动第一开关S1的相同的控制信号EN驱动第二开关S2。因此，当第一开关S1闭合并且分压器R1/R2被激活时，第二开关S2也闭合并且电容器CS被充电至反馈电压V_FB。相反地，当第一开关S1打开并且分压器被解激活时，第二开关也打开并且电容器CS处的电压V_{FB_INT}基本上维持恒定。

因此，在所讨论的实施例中，当经由开关S1解激活分压器R1/R2时，电容器CS作为模拟存储元件进行操作并且在周期t_{SW_OFF}期间维持反馈电压V_FB的值。通常，还可以在检测电路24的输出处(例如在比较器或者误差放大器的输出处)设置模拟存储元件(例如电容器CS和关联的开关S2)。

代替使用模拟存储元件，控制电路20还可以包括数字存储元件28。

例如，在检测电路24包括将反馈电压V_FB与参考电压V_REF相比较的比较器的情况下，可以使用锁存器或者触发器来实现数字存储元件30。

例如，图5示出一种实施例，其中数字存储元件28(诸如D型触发器)置于检测电路24与驱动器电路22之间。

具体地，在所讨论的实施例中，检测电路24包括将反馈电压V_FB与参考电压V_REF相比较的比较器。例如，在所讨论的实施例中，比较器在输出处提供信号CHARGE，其在反馈电压V_FB小于参考电压V_REF时被设置为逻辑值“1”并且在反馈电压V_FB等于或者大于参考电压V_REF时被设置为逻辑值“0”。

因此，当开关S1闭合并且分压器R1/R2借助于信号EN和开关S1被激活时，信号CHARGE表明升压变换器是否应当对输出电容器COUT重新充电。

在所讨论的实施例中，由第二控制信号EN_D驱动数字存储元件28。具体地，在所讨论的实施例中，信号EN_D表示用于数字存储元件28的样本信号。例如，在所讨论的实施例中，数字存储元件28可以在信号EN_D的每个上升沿和下降沿存储或“采样”信号CHARGE的值，或者只要信号EN_D使能存储元件28就存储信号CHARGE的值。例如，在数字存储元件28包括D型锁存器的情况下，可以使用信号EN_D作为用于锁存器的使能新号。相反地，在数字存储元件28包括D型触发器的情况下，可以使用信号EN_D作为用于触发器的时钟信号。

例如，数字存储元件28可以包括D型触发器，其被配置成在时钟端子处提供的信号的每个上升沿和下降沿存储数据输入端子处的值。在这种情况下，信号EN_D可以直接连接到触发器的时钟端子并且信号CHARGE可以连接到触发器的数据输入端子。因此，在所讨论的实施例中，数字存储元件28的数据输出端子提供信号CHARGE_D，其仅在信号EN_D的每个上升沿和下降沿存储信号CHARGE的值。

图6示出信号EN和EN_D的波形的可能的实施例。

具体地，在这种情况下，信号EN也可以是脉冲信号，其中信号在相应的周期t_{SW_ON}和t_{SW_OFF}期间接通和断开，相应的周期可以是固定的或可变的。例如，在一种实施例中，持续时间可以是固定的和预定的。

在所讨论的实施例中，信号EN_D也是脉冲信号，其满足关于信号EN的某些时序约束。具体地，在所讨论的实施例中，一旦信号EN激活分压器R1/R2，就必须在信号EN-D改变状态(例如从逻辑状态“0”变为逻辑状态“1”)之前已经过去给定的时间段Δt₁，从而在比较器24的输出处采样信号CHARGE。另外，信号EN可以仅在上一采样操作之后的给定时间段Δt₃之后解激活分压器R1/R2。因此，在所讨论的实施例中，信号EN-D在周期Δt₂期间保持处于逻辑电平“1”，周期Δt₂对应于：

Δt₂＝t_{SW_ON}-Δt₁-Δt₃

因此，在所讨论的实施例中，信号EN_D指示分压器已被激活并且比较器24的输出处的信号CHARGE有效。出于这一原因，还可以使用信号EN_D使能驱动器电路22以及控制单元20的反馈回路中的可能的其他数字电路。相反地，可以使用使能分压器R1/R2的信号EN来激活和解激活反馈回路的模拟部件，诸如通常包括模拟比较器或放大器的检测电路24。

例如，如图7所示，可以使用简单的与(AND)门222将信号CHARGE_D与信号EN_D组合。因此，在这种情况下，被配置成生成驱动器信号DL的驱动器24的电路220仅在信号CHARGE_D和信号EN_D二者均为高时通过开关SW的一个或多个开关操作对输出电容器COUT重新充电。

因此，在所讨论的实施例中，时间Δt₁确保分压器R1/R2被激活，反馈电压V_FB稳定，并且比较器24的输出达到有效状态。在时间Δt₂开始时，存储信号CHARGE，并且在时间Δt₂期间，升压变换器是激活的。另外，在时间Δt₂结束时，存储充电信息(即信号CHARGE)用于下一循环。最后，时间Δt₃允许关断模拟部分。

如图8所示，还可以结合数字存储元件28来使用模拟存储元件CS(具有相关联的控制开关S2)。在这种情况下，时间Δt₁应当足够长以便允许电容器CS达到(即充电或放电到)由分压器R1/R2提供的反馈电压V_FB。

图9a到图9g示出在这方面的可能的波形，其中：

-图9a示出输出电压V_OUT，

-图9b示出电容器CS处的电压V_{FB_INT}，电压V_{FB_INT}被反馈给比较器24的输入以用于与参考电压V_REF相比较，

-图9c示出关于参考电压V_REF的分压器R1/R2的中间点处的电压V_FB，

-图9d示出数字存储元件28的输出处的可能的信号CHARGE_D，即比较器的输出处的信号CHARGE的采样版本，

-图9e示出驱动信号DL的可能的波形，

-图9f和图9g示出对应于图6所示的波形的控制信号EN和EN_D的可能的波形。

在所讨论的实施例中，仅在信号EN_D使能驱动器22时(即在时间Δt₂期间并且信号CHARGE_D指示电压V_OUT小于目标电压，即在反馈电压V_{FB_INT}小于参考电压V_REF时)允许升压变换器的开关阶段。在这种情况下，基于在驱动器22中实现的具体的驱动方案，驱动器22将生成包括固定或可变数目的脉冲(具有固定或可变的持续时间)的信号DL，从而打开和闭合开关SW以便向输出递送功率。例如，可以考虑在关断阶段期间输出处出现的最大泄露来选择间隔Δt₂的持续时间，从而允许在这一时间内将输出恢复到稳定状态。

具体地，如图9c所示，当信号EN使能分压器R1/R2时，反馈电压V_FB增大并且跟随输出电压V_OUT的行为，而反馈电压V_FB在使能信号EN解激活分压器R1/R2时为零。另外，当分压器R1/R2被激活时，模拟存储电容器CS也连接到反馈电压V_FB并且电压V_{FB_INT}跟随电压V_FB(参见图9b)，而电压V_{FB_INT}在分压器被解激活时(例如在信号EN为低时)基本上保持稳定。

在所讨论的实施例中，检测电路24将电压V_{FB_INT}与参考电压V_REF相比较(参见图9b)。

例如，在数字存储元件28包括置于比较器24与驱动器22之间的D型触发器的情况下，可以在时间Δt₂开始时采样信号CHARGE的值，并且独立于信号CHARGE的可能的变化，CHARGE的值在完整的持续时间Δt₂期间保持稳定。因此，在信号CHARGE指示应当在时间Δt₂开始时对输出电容器COUT重新充电的情况下，驱动器22可以在信号DL中生成固定数目的脉冲。

例如，在第一开关循环期间，在信号EN_D的上升沿，电压V_{FB_INT}小于参考电压V_REF并且因此信号CHARGE_D被设置为高。因此，在这种情况下，驱动器电路22在驱动器信号DL中创建一个或多个脉冲，以便增大输出电压V_OUT。在周期Δt₂结束时，即当信号EN_D从高变为低时，再次采样检测电路24的输出处的信号。例如，在所讨论的示例中，在这一时刻，电压V_{FB_INT}大于参考电压V_REF并且因此信号CHARGE_D被设置为低。

通常，尤其是在小的输出负载的情况下，可能不是在所有的开关循环期间需要输出电容器COUT的重新充电。因此，在时间Δt₂开始时电压V_{FB_INT}大于参考电压V_REF的情况下，例如信号CHARGE可能很低，触发器的输出处的信号CHARGE_D将指示在完整的持续时间Δt₂期间不需要任何开关活动并且输出电压V_OUT将继续降低直到执行下一循环。例如，在第二循环期间(参见图9b)，电压V_{FB_INT}保持在参考电压V_REF以上并且因此信号CHARGE_D保持为零。

相反地，在使用锁存器用于数字存储元件30的情况下，可以向驱动器电路24直接传输在时间Δt₂期间的信号CHARGE的变化。

通常，应当将时间t_{SW_ON}和t_SW选择为降低来自电池的电流消耗，但是非常小的比率t_{SW_ON}/t_SW可能产生调节损失。

例如，在不存在输出负载的情况下，比率t_{SW_ON}/t_SW可以在0.01到0.10之间(例如0.04)，并且时间t_SW可以是若干ms(例如在1ms到20ms之间，优选地在5ms到10ms之间)。实际上，通常，漏电流不能够在若干毫秒内使输出电容器COUT放电，但是在需要新的重新充电操作之前，需要通常在50ms到100ms之间的明显更高的时间。因此，通常仅在若干监测阶段之后触发信号CHARGE或CHARGE_D。

图10a到图10f示出另外的示例性波形，其可以出现在例如图5所示的实施例中，其仅包括数字存储元件28。具体地：

-图10a示出输出电压V_OUT，

-图10b示出关于参考电压V_REF的分压器R1/R2的中间点处的电压V_FB，

-图10c示出数字存储元件28的输出处的可能的信号CHARGE_D，即比较器的输出处的信号CHARGE的采样版本，

-图10d示出驱动信号DL的可能的波形，

-图10e和图10f示出控制信号EN和EN_D的可能的波形。

在这种情况下，根据控制信号EN激活和解激活分压器R1/R2以及电压控制电路的可能的其他模拟部件(诸如比较器24)。另外，在这种情况下，信号EN_D也在给定的时间段Δt₁之后激活数字存储元件28以便存储比较器24的输出处的信号。因此，驱动器22也在信号DL中生成一个或多个脉冲以便增大输出电压。

然而，与图9相比较，在这种情况下，在反馈电压V_FB达到参考电压时(即在比较器24的输出处的信号CHARGE变为低时)，(优选地立刻)将数字存储元件28的输出处的信号CHARGE_D设置为零。

因此，在所讨论的实施例中，驱动器电路22仅生成将反馈电压V_FB抬升到参考电压V_REF以上所需要的数目的脉冲。

例如，如图10d所示，单个脉冲可以足以用于第一循环，并且可能需要两个脉冲用于第二循环。

例如，可以通过使用锁存器作为数字存储元件28或者根据信号CHARGE重置触发器来实现以上行为。

另外，当信号CHARGE_D变为低(从而解激活驱动器22)时，定时器电路26还可以解激活信号EN_D，从而减小时间Δt₂。通常，时间Δt₂还可以是固定的，但是如以上功耗中所提及的，还可以通过根据信号EN_D解激活电压控制电路的数字部件来减小时间Δt₂。

在备选实施例中，定时器电路26还可以直接根据信号CHARGE解激活信号EN_D，例如，在比较器24的输出处的信号CHARGE表明反馈电压V_FB已经达到参考电压V_REF时改变信号EN_D的状态。例如，如以上所描述的，可以在这种情况下解激活驱动器电路22，和/或数字存储元件28可以再次对信号CHARGE(其在此刻为低)采样。

类似地，也可以解激活信号EN(在过去了时间Δt₃时)，从而也减小电压控制电路的模拟部件的功耗。

因此，在所讨论的实施例中，信号EN和/或EN_D中的脉冲的持续时间(t_{SW_ON}和Δt₂)是可变的并且在信号DL中生成的脉冲的数目是可变的。例如，在信号CHARGE表明在开关循环开始时反馈电压V_FB已经在参考电压V_REF之上的情况下，持续时间Δt₂也可以是零。

类似地，也可以适配持续时间t_{SW_OFF}。例如，可以在信号DL中需要多于给定数目的脉冲(诸如多于一个或两个脉冲)以将反馈电压V_FB抬升到参考电压V_REF以上时减小持续时间t_{SW_OFF}。相反地，可以在反馈电压V_FB保持在参考电压V_REF以上(例如当信号CHARGE或CHARGE_D在给定数目的开关循环(诸如一个或两个开关循环)内保持为低)时增大持续时间t_{SW_OFF}。

通常，还可以结合本公开内容的其他电压控制电路来使用关于图10描述的驱动方案。

因此，本公开内容提供用于升压变换器的低功率模式应用的解决方案。特别地，还可以将包括分压器R1/R2和控制电路20并且还可能包括升压变换器的其他部分(诸如电子电源开关SW和二极管D)的完整的电压控制电路集成在集成电路中。

另外，可以通过周期性地激活和解激活用以提供用于电压控制回路的反馈电压V_FB以来自电池的低的功耗生成输出电压V_OUT。

在各种实施例中，可以使用模拟或数字存储元件存储指示反馈电压V_FB的值(例如(例如借助于存储电容器CS)直接存储反馈电压V_FB)和/或检测电路24的输出处的值(借助于锁存器或者触发器)。因此，当分压器R1/R2关断时，电压控制回路也可以正确地操作。

另外，特别是在小的输出负载的情况下或者在不存在输出负载的情况下，可以通过关断电压控制回路中的另外的模拟和/或数字部件(诸如检测电路24和驱动器电路22)来进一步减小功耗，并且仅被配置成提供相应的激活信号EN和EN_D的定时器电路26可以保持被激活。

当然，在不侵害本实用新型的原理的情况下，可以仅通过示例的方式就本文描述和说明的内容更加广泛地改变构造的细节和实施例，而不偏离如所附权利要求限定的本实用新型的范围。

Claims (22)

1.一种升压变换器，其特征在于，包括：

输入端子，被配置成接收输入电压；

输出端子，被配置成提供输出电压；

至少一个电子电源开关；

电压控制电路，包括：

分压器，至少包括串联连接的第一电阻元件和第二电阻元件，其中所述分压器耦合到所述输出端子，并且其中所述第一电阻元件与所述第二电阻元件之间的中间点提供反馈电压；

控制单元，被配置成根据所述反馈电压驱动所述至少一个电子电源开关；

至少一个电子控制开关，被配置用于根据使能信号将所述分压器选择性地连接到所述输出端子；以及

定时器电路，被配置成生成所述使能信号；

其中所述使能信号包括多个脉冲以使得所述分压器周期性地在第一时间内连接到所述输出端子并且在第二时间内从所述输出端子断开。

2.根据权利要求1所述的升压变换器，其特征在于，所述电压控制电路包括存储元件，所述存储元件被配置成：

在所述分压器连接到所述输出端子时，存储指示所述反馈电压的值；以及

在所述分压器从所述输出端子断开时，提供存储的所述值。

3.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于，所述存储元件包括电容器，并且所述升压变换器还包括另外的控制开关，所述另外的控制开关耦合到所述定时器电路以操作为在所述分压器连接到所述输出端子时闭合并且在所述分压器从所述输出端子断开时打开。

4.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于，所述存储元件置于在所述第一电阻元件与所述第二电阻元件之间的所述中间点与所述控制单元之间。

5.根据权利要求2所述的升压变换器，其特征在于，所述控制单元包括：

驱动器电路，被配置成驱动所述升压变换器的所述至少一个电子电源开关；以及

检测单元，被配置成生成用于所述驱动器电路的充电控制信号，所述充电控制信号指示是否必须执行所述至少一个电子电源开关的一个或多个开关操作以增加所述输出电压。

6.根据权利要求5所述的升压变换器，其特征在于，所述存储元件包括置于所述检测单元与所述驱动器电路之间的锁存器或者触发器。

7.根据权利要求6所述的升压变换器，其特征在于，所述定时器电路被配置成生成另外的使能信号，并且其中所述存储元件被配置用于根据所述另外的使能信号存储指示所述反馈电压的所述值。

8.根据权利要求7所述的升压变换器，其特征在于，所述另外的使能信号包括多个脉冲以使得：

所述存储元件仅在自从所述分压器连接到所述输出端子以来过去给定的第一时间段时存储指示所述反馈电压的所述值。

9.根据权利要求7所述的升压变换器，其特征在于，所述另外的使能信号包括多个脉冲以使得：

所述分压器仅在自从所述数字存储元件存储指示所述反馈电压的所述值以来过去给定的第二时间段时从所述输出端子断开。

10.根据权利要求8所述的升压变换器，其特征在于，所述控制单元被配置成根据所述使能信号选择性地使能和禁用所述检测单元。

11.根据权利要求8所述的升压变换器，其特征在于，所述控制单元被配置成根据所述使能信号选择性地使能和禁用所述驱动器电路的模拟部件。

12.根据权利要求8所述的升压变换器，其特征在于，所述控制单元被配置成根据所述另外的使能信号选择性地使能和禁用所述驱动器电路的数字部件。

13.根据权利要求1所述的升压变换器，其特征在于，所述升压变换器被实现为集成电路。

14.一种电路，其特征在于，包括：

电压抬升电路，被配置成抬升输入电压并且生成输出电压；

电压感测电路，被配置成感测所述输出电压；

控制电路，被配置成响应于感测的所述输出电压控制所述电压抬升电路的操作；以及

开关电路，被配置成将所述电压感测电路从能够感测所述输出电压断开；

其中所述控制电路还被配置成控制所述开关电路的操作。

15.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括定时器电路，所述定时器电路被配置成生成用于应用以控制所述开关电路的操作的使能信号，其中所述使能信号包括多个脉冲以使得所述开关周期性地在第一时间内连接用于感测所述输出电压的所述电压感测电路并且在第二时间内将所述电压感测电路从感测所述输出电压断开。

16.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，还包括存储元件，所述存储元件被配置成：

在所述电压感测电路被连接用于感测所述输出电压时，存储指示感测的输出电压的值；以及

在所述电压感测电路从感测所述输出电压断开时，提供存储的所述值。

17.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述存储元件是模拟电压存储元件。

18.根据权利要求17所述的电路，其特征在于，还包括附加开关电路，所述附加开关电路被配置成：在所述开关电路被配置成将所述电压感测电路从能够感测所述输出电压断开时，将所述模拟存储元件从所述电压感测电路断开。

19.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置成生成用于控制所述电压抬升电路的操作的控制信号，并且其中所述定时器电路生成控制所述驱动器电路的使能的另外的使能信号。

20.根据权利要求15所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括比较电路，所述比较电路被配置成将感测的所述输出电压与参考相比较，并且其中所述使能信号控制所述比较电路的使能。

21.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述存储元件是数字电压存储元件。

22.根据权利要求21所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括定时器电路，所述定时器电路被配置成生成用于应用以控制所述开关电路的操作并且控制所述数字存储元件的使能的使能信号，其中所述使能信号包括多个脉冲以使得所述开关周期性地在第一时间内连接用于感测所述输出电压的所述电压感测电路并且在第二时间内将所述电压感测电路从感测所述输出电压断开。