[發明專利]具有負載檢測的功率調節

有效

• 申請號: 201310193888.0
• 申請日: 2013-05-22
• 公開（公告）號: CN103427640B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: H·P·弗格海寧-扎德;L·A·韋爾塔斯-桑切斯;S·貝克
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請的交叉引用

本申請要求2012年5月23日提交的題為“ULTRA LOW QUIESCENT CURRENT BUCK REGULATOR FOR STANDBY CURRENTS”的美國臨時專利申請61/650,924的權益，其整體通過引用合并于此。

技術領域

本發明總體涉及電子電路系統，并且具體涉及具有負載檢測的功率調節器系統。

背景技術

通常期望以適于實現最優效率的方式實施供電系統。例如，以電池產生直流電源的有效供電系統可以延長電池的使用壽命。一些供電器應用可能包含在長持續時間內與可變負載一同運行。例如，在效用監測應用和/或包含遠程傳感器的應用中，期望電池壽命能夠持續很多年（例如，15年到20年）。在這種應用中，由電源為其提供功率的電路在大多數時間處于空載或切斷模式，從而唯一在運行的系統可能是監督定時系統（例如，實時時鐘）。電路系統可以周期性地暫時切換到運行模式以執行功能，在此之后電路可以返回空載或切斷模式。在空載或切斷模式中，負載可能汲取非常微弱的電流，比如在大約0.5微安（μA）到1μA之間。在這種應用中在空載或切斷模式下減小電流消耗可以將電池壽命延長一年或更多。

發明內容

本發明的一個方面包括一種功率調節器系統。該系統包括功率級，其被配置為響應于輸入電壓和控制信號向負載提供輸出電壓。該系統還包括反饋系統，其接收輸入電壓并被配置為基于輸出電壓產生控制信號。該系統還進一步包括負載檢測器，其被配置為確定負載的狀態并基于確定負載的狀態而設置至反饋系統的功率。

本發明的另一個方面包括一種在功率調節器中節省功率的方法。該方法包括響應于輸入電壓和控制信號向負載提供輸出電壓。該方法還包括經由誤差放大器比較基準電壓和與輸出電壓相關聯的反饋電壓以生成控制信號并確定負載的狀態。該方法還包括響應于確定負載的低負載狀態而減小與誤差放大器相關聯的功率。

本發明的另一個方面包括一種功率調節器系統。該系統包括功率級，其被配置為響應于輸入電壓和控制信號向負載提供輸出電壓。該系統還包括含有誤差放大器的反饋系統，該誤差放大器接收輸入電壓并且被配置為基于基準電壓和與輸出電壓相關聯的反饋電壓的比較而生成控制信號。該系統進一步包括負載檢測器，其包含具有電容器電壓的負載檢測電容器，該負載檢測電容器由電流源充電并被配置為響應于電容器電壓增加超過預定閾值而指示負載的低負載狀態，并響應于確定負載的低負載狀態而減小誤差放大器的偏置電流。

附圖說明

圖1是根據本發明的一方面的供電系統的示例。

圖2是根據本發明的一方面的功率調節器的示例。

圖3是根據本發明的一方面的負載檢測器的示例。

圖4是根據本發明的一方面用于在功率調節器系統中節省功率的方法的示例。

具體實施方式

本發明總體涉及電子電路系統，并且具體涉及具有負載檢測的功率調節。一種功率調節器系統可以包含功率調節器，該功率調節器被配置為基于輸入電壓產生輸出電壓。作為一個示例，該功率調節器可以是基于比如由電池提供的直流輸入電壓產生直流輸出電壓的直流/直流調節器。該功率調節器可以包含功率級，該功率級可以被配置為開關級以響應于控制信號產生經過與負載耦合的電感器的電流。該功率調節器還可以包括反饋系統，該反饋系統被配置為基于基準電壓和與輸出電壓關聯的反饋電壓產生控制信號，該控制信號可以由功率級中至少一個開關的脈寬調制（PWM）控制來實施。作為一個示例，該反饋系統可以包括誤差放大器，該誤差放大器被配置為比較基準電壓和反饋電壓以產生控制信號。

該功率調節器還可以包含負載檢測器，該負載檢測器被配置為確定負載的狀態，其中功率調節器為該負載提供輸出電壓。作為一個示例，負載檢測器可以確定低負載狀態。例如，低負載狀態可以基于負載檢測器中由電流源充電的負載檢測電容器來確定。負載檢測電容器可以與功率級中低側開關的操作基本同時放電。負載檢測器可以基于與負載檢測電容器相關聯的電壓增加超過預定閾值而確定低負載狀態，例如基于在低負載下功率級沒有切換而發生的情況。在非低負載狀態下，反饋系統可以被提供基本滿功率以提供對瞬態的快速響應，從而實現調節輸出電壓的基本最優效率。然而，響應于確定低負載狀態，負載檢測器可以被配置為設置反饋系統的功耗水平，例如通過減小誤差放大器的靜態電流來減小誤差放大器的功耗。因此，在低負載狀態下功耗可以被明顯減少。