[發(fā)明專利]數(shù)控降壓-升壓調(diào)節(jié)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310137532.5
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN103378733A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D.赫比森
• 申請（專利權(quán)）人: 英特爾移動(dòng)通信有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02M3/157
• 分類號(hào): H02M3/157;H02M3/139
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王岳;劉春元

相關(guān)申請引用

本申請要求2012年4月20日提交的題為“Digitally?Controlled?Buck-Boost?Regulator”的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/636,130的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用特此整體地結(jié)合。

背景技術(shù)

降壓-升壓轉(zhuǎn)換器電路允許轉(zhuǎn)換器在三個(gè)不同模式中的一個(gè)下進(jìn)行操作：（1）降壓模式（V_OUT?<?V_IN），（2）升壓模式（V_OUT?>?V_IN），以及（3）降壓-升壓模式（V_OUT?≈?V_IN）。在其中輸入電壓可以在寬范圍內(nèi)改變的應(yīng)用中，可以采用此類轉(zhuǎn)換器作為調(diào)壓器。在此類轉(zhuǎn)換器中存在的某些挑戰(zhàn)是在所有操作模式上使效率最優(yōu)化以及以無縫方式在各種模式（即降壓/升壓/降壓-升壓）之間轉(zhuǎn)移，其中，幾乎不存在對輸出電壓質(zhì)量的影響。

發(fā)明內(nèi)容

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)控降壓升壓調(diào)節(jié)器包括H橋電路，其包括被配置成接收輸入電壓信號(hào)并基于該輸入電壓信號(hào)和向其提供的開關(guān)信號(hào)來生成輸出電壓信號(hào)的多個(gè)開關(guān)。該調(diào)節(jié)器還包括被配置成響應(yīng)于輸出電壓信號(hào)的值而生成脈寬調(diào)制（PWM）控制值的控制器以及被配置成接收PWM控制值并生成所映射PWM控制值并且被配置成響應(yīng)于此而輸出所映射PWM值的量化器。該調(diào)節(jié)器還包括被配置成基于所映射PWM值而生成開關(guān)信號(hào)并將所生成的開關(guān)信號(hào)提供給H橋電路的數(shù)字脈寬調(diào)制器。

在本公開的另一實(shí)施例中，數(shù)控降壓升壓調(diào)節(jié)器包括：H橋電路，其包括被配置成接收輸入電壓信號(hào)并基于該輸入電壓信號(hào)和向其提供的開關(guān)信號(hào)來生成輸出電壓信號(hào)的多個(gè)開關(guān)；以及被配置成響應(yīng)于輸出電壓信號(hào)的值而生成脈寬調(diào)制（PWM）控制值的控制器。該調(diào)節(jié)器還包括量化器，其被配置成接收PWM控制值并生成用于在PWM控制值的預(yù)定范圍之外的PWM控制值的第一映射，并且生成用于在預(yù)定范圍內(nèi)的PWM控制值的第二、不同映射，并被配置成響應(yīng)于此而輸出所映射PWM值。該調(diào)節(jié)器還包括被配置成基于所映射PWM值而生成開關(guān)信號(hào)并將所生成的開關(guān)信號(hào)提供給H橋電路的數(shù)字脈寬調(diào)制器。

控制降壓-升壓調(diào)節(jié)器的方法包括：基于調(diào)節(jié)器的反饋輸出電壓而生成脈寬調(diào)制（PWM）控制值，并且確定PWM控制值是否在預(yù)定值范圍內(nèi)。該方法還包括：如果PWM控制值在預(yù)定值范圍之外，則基于第一映射函數(shù)將PWM控制值映射到所映射PWM控制值；并且如果PWM控制值在預(yù)定值范圍內(nèi)，則基于第二、不同映射函數(shù)將PWM控制值映射到所映射PWM控制值。該方法還包括基于所映射PWM控制值來計(jì)算占空因數(shù)并確定是降壓操作模式還是升壓操作模式。

附圖說明

圖1是圖示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)控降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。

圖2A—2C是圖1的H橋電路的電路示意圖，其中，分別地圖示出降壓模式（圖2A）、升壓模式（圖2B）和旁路模式（圖2C）下的開關(guān)方案；以及

圖3是圖示出根據(jù)本公開的另一個(gè)實(shí)施例的以數(shù)字方式控制降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的方法的流程圖。

圖4是圖示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的采用數(shù)控調(diào)節(jié)器的便攜式設(shè)備的方框級(jí)圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參考附圖來描述本公開，其中，相同的參考標(biāo)號(hào)自始至終用來指示相同的元件，并且其中，所圖示的結(jié)構(gòu)和設(shè)備不一定按比例描繪。

本公開通過消除降壓-升壓操作模式并采用具有數(shù)字脈寬調(diào)制器（PWM）的數(shù)字控制環(huán)路以保證從降壓至升壓模式的過渡為無縫而使效率最優(yōu)化并提供降壓-升壓轉(zhuǎn)換器中的無縫模式切換。此外，本公開的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器有利地完全消除了降壓-升壓操作模式，因此避免了其中H橋驅(qū)動(dòng)電路中的全部四個(gè)開關(guān)正在被動(dòng)態(tài)地開關(guān)的操作模式。

圖1圖示出DC-DC調(diào)節(jié)器，諸如根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器100。轉(zhuǎn)換器100包括H橋式驅(qū)動(dòng)電路102，其包括在圖中標(biāo)記為A、B、C和D的、驅(qū)動(dòng)諸如線圈的電感負(fù)載的四個(gè)開關(guān)。在降壓操作模式下，接收到的輸入電壓V_IN大于輸出電壓V_OUT。在此類操作中，開關(guān)C在整個(gè)降壓模式期間以靜態(tài)方式關(guān)斷（即打開）且開關(guān)D開啟（即閉合），而開關(guān)A和B按照PWM時(shí)段被動(dòng)態(tài)地開關(guān)，如圖2A中所圖示。針對25%的占空因數(shù)，例如，開關(guān)A被閉合且開關(guān)B打開達(dá)到PWM時(shí)段的25%，并且然后它們切換并且A打開且B被閉合達(dá)到PWM時(shí)段的剩余75%。在此整個(gè)時(shí)間期間，開關(guān)C關(guān)斷，而開關(guān)D開啟。