[實用新型]一種開關穩壓器

有效

• 申請號: 201320763879.6
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN203813658U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李志鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州貝克微電子有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M3/156;H02M3/07;H02M1/44;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及一個開關穩壓器電路。更特別地是，本發明涉及一種開關穩壓器中在很寬的電流范圍下保持高效率的控制電路和方法。

背景技術：

電壓穩壓器的目的是利用一個不穩定的且波動的輸入電壓源為一個負載提供一個預設的且恒定的輸出電壓。一般來說，有兩種類型的穩壓器：串聯穩壓器和開關穩壓器。

串聯穩壓器采用一個旁路元件（例如，一個功率晶體管）串聯耦合在一個負載上，以控制旁路元件上的電壓降，為了調節負載上的電壓。相反，開關穩壓器采用一個開關（例如，一個功率晶體管）串聯耦合或者并聯耦合在負載上。穩壓器控制開關的打開和關閉，為了調節負載上的功率。開關穩壓器采用電感儲能元件，將開關電流脈沖變成穩定的負載電流。因此，開關穩壓器的功率傳送開關離散電流脈沖，而在串聯穩壓器中，功率通過元件傳送穩定的電流。

為了產生電流脈沖，開關穩壓器通常包括控制電路，控制開關的開和關。開關占空比，可以用很多不同的方法，控制流向負載的功率。例如，占空比，可以改變（1）固定脈沖流的頻率和每個脈沖內開和關的時間（2）每個脈沖內固定開和關的時間和不同脈沖流的頻率。

對于其他的控制占空比的方法而言，開關穩壓器通常比串聯穩壓器更有效。在串聯穩壓器中，旁路元件通常工作在其線性區域內，且旁路元件持續產生電流。這導致旁路晶體管上不斷的損耗功率。相反，在開關穩壓器中，開關關閉的時候，開關上沒有功率損耗，開關打開，在低阻抗的狀態下，開關上只有少量的功率損耗。這種工作上的差異，使得開關穩壓器的平均損耗功率降低。

當穩壓器的輸入-輸出電壓差異很大的時候，上述的效率問題更加明顯。例如，串聯穩壓器的效率低于25％是很不正常的，而開關穩壓器在達到同樣功能時，效率大于75％。

由于串聯穩壓器效率的提高，開關穩壓器通常采用電池供電系統，如便捷式筆記本電腦和手持式儀器。在這些系統中，當開關穩壓器提供一個接近額定輸出電流（即，在便捷式筆記本電腦中，一個磁盤或者硬盤驅動打開）時，整個電路的效率能夠被提高。然而，效率通常是輸出電流的一個功能，隨著輸出電流的減小而減小。這種效率的降低是由開關穩壓器工作的時候，相關損失所造成的。除了上述損失，這些損失包括，穩壓器控制電路中靜態電流的損失，開關損失，開關驅動電流損失和電感、變壓器繞阻和鐵心損失。

在低輸出電流時，開關穩壓器效率的降低，在電池供電系統中，這個問題變得很重要，所以，使得電池壽命最大化是可取的。

綜上所述，設計需要提供一個高效率開關穩壓器。

它還需要提供一種開關穩壓器電路在很寬的電流范圍下保持高效率的控制電路和方法，也包括低的輸出電流。

發明內容：

本發明的第一個目的是提供一個高效率開關穩壓器。

本發明的第二個目的是提供一種開關穩壓器電路在很寬的電流范圍下保持高效率的控制電路和方法，也包括低的輸出電流。

本發明的技術解決方案：

根據本發明的這些和其他的一些目的，提供的控制開關電壓穩壓器的電路和方法，包括（1）開關包括一個或多個開關晶體管（2）一個調節電壓的電流輸出適用于一個負載，該負載包括一個輸出電容。當輸出端的電壓基本上能夠保持輸出電容放電至調節電壓（即，在低輸出電流時），在工作的情況下，這種電路和方法，產生控制信號關閉一個或者多個開關晶體管。在這段時間，負載并不損耗輸入電源功率。因此，穩壓器的效率上升。如果需要的話，開關穩壓器的其他成分，開關晶體管除外，可以處于關閉的狀態，以保存更多的電。本發明的這種額外的特征，能夠增加整個穩壓器電路的效率。

本發明的這種電路和方法可以控制開關穩壓器電路的各種開關，包括使用一個或多個功率晶體管的開關。此外，這種電路和方法可以控制開關穩壓配置的各種開關，包括升壓，降壓和極性反向配置。

此外，本發明的這種電路和方法可以改變開關晶體管的關閉時間，其依賴于開關穩壓器的輸入和輸出電壓。在低電壓條件下，本發明的這個功能減小了開關穩壓器中可聽噪聲的發散。一些穩壓器配置在短路的時候，它還可以減少輸出電壓上的漏電流。

對比專利文獻：CN201149666Y穩壓器控制電路200820055379.6，CN203204478U一種穩壓器的控制電路結構201320129254.4

附圖說明：

本發明上述的和其他的目的和優點將在下面作詳盡的描述，采取相應的附圖說明，各元件的參考符號都在圖中標明。