[發明專利]一種輕載開關電源芯片

有效

• 申請號: 201410156056.6
• 申請日: 2014-04-17
• 公開（公告）號: CN105099184B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 葉菁華;陳嘉
• 申請（專利權）人: 鈺太芯微電子科技（上海）有限公司;鈺太科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 上海申新律師事務所31272
• 代理人: 俞滌炯

技術領域

本發明涉及一種開關電源，尤其涉及一種輕載高效的開關電源。

背景技術

開關電源作為重要的電源管理類電路廣泛應用于手機、平板電腦和數碼相機等各類便攜式產品中。相比于線性穩壓器而言，開關電源管理芯片，如DC-DC轉換器，最大的優勢就是效率高。而在便攜式應用中，DC-DC在輕負載下效率的高低很大程度上決定了便攜式產品系統的待機時間。因此，在最近幾年，低功耗、高效率的設計成為了眾多便攜式應用的研究熱點之一。

開關電源的功耗一般由導通損耗，開關損耗以及芯片內部模擬電路的靜態損耗三部分組成。

導通損耗主要是電流流過功率管的導通電阻所消耗的能量，隨芯片負載電流的增大而增大；

開關損耗導通的瞬間會有充電或放電的損耗，以及定感電流產生的三角波在電器件上產生電阻的損耗，開關電源在導通時滿足的公式為：VDD·D=V_OUT；

其中，VDD為輸入電源，D為占空比，V_OUT為輸出電壓；

靜態損耗是芯片內部模擬電路在工作時的消耗。

其中，開關損耗和靜態損耗均與芯片負載電流大小無關。所以，芯片在重載時，導通損耗是主要損耗，而在輕載時，開關損耗和靜態損耗構成了轉換器的主要損耗。由于便攜式設備待機時的效率主要取決于開關電源在輕負載狀況下的功耗，提高開關電源在輕負載時的效率，就能夠有效延長便攜式設備的電池使用時間。然而目前的開關電源存在開關頻率高，輕負載效率低的問題。

發明內容

本發明為解決現有開關電源存在開關頻率高，輕負載效率低的問題，從而提供一種輕載開關電源芯片的技術方案。

發明所述一種輕載開關電源芯片，包括：

開關組件，于一時鐘信號和一補償信號控制下使一輸出端于與電源端連接和與接地端連接之間切換；

反饋網絡，將一反饋電壓連接至所述開關器件，用以根據所述反饋電壓形成一第一補償信號以及一反饋信號；

電流檢測支路，連接于所述輸出端與所述電源端之間，用以檢測所述電源端與所述輸出端之間的電流并形成一第二補償信號；

時鐘信號生成單元，連接所述開關組件，用以生成所述時鐘信號，以及根據第二補償信號生產第三補償信號；

補償控制電路，連接于所述反饋網絡與所述開關組件之間，以及所述電流檢測支路與所述開關組件之間，以及所述時鐘信號生成單元與所述開關組件之間，用以根據所述第一補償信號、所述第二補償信號以及所述第三補償信號生成所述補償信號并輸出至所述開關組件。

優選的，包括第一檢測電路，所述第一檢測電路與所述反饋網絡以及一所述輕載開關電源芯片的使能端連接，用以根據所述反饋網絡形成的所述反饋信號以及一第一參考電壓和一第二參考電壓向所述使能端輸出一使能控制信號以控制所述輕載開關電源芯片處于工作或者待機狀態。

優選的，包括第二檢測電路，所述第二檢測電路與所述反饋網絡以及所述時鐘信號生成單元連接；

所述第二檢測電路用以根據所述反饋網絡形成的所述反饋信號以及一第三參考電壓控制所述時鐘信號生成單元生成高頻率的所述時鐘信號或者生成低頻率的所述時鐘信號，和/或

所述第二檢測電路用以根據所述反饋網絡形成的所述反饋信號以及一第四參考電壓形成一過載信號。

優選的，包括過載保護電路，所述過載保護電路與所述反饋網絡以及所述第二檢測電路連接，用以根據所述第二檢測電路形成的所述過載信號控制所述反饋網絡輸出的所述第一補償信號于接地以及連接所述補償控制電路之間切換。

優選的，還包括使能控制電路，所述使能控制電路根據一使能信號及一第五參考電壓控制所述輕載開關電源芯片處于工作或者待機狀態。

優選的，所述開關組件包括：

RS觸發器，所述RS觸發器的S端連接所述時鐘信號生成單元，所述RS觸發器的R端連接所述補償控制電路，根據所述補償信號和所述時鐘信號生成第一輸出信號和第二輸出信號；

第一緩沖器，所述第一緩沖器包括一第一緩沖器的控制端、一第一緩沖器的第一輸入端、一第一緩沖器的第二輸入端和一第一緩沖器的輸出端，所述第一緩沖器的控制端連接所述RS觸發器的Q端，所述第一緩沖器的第一輸入端連接一驅動端，所述第一緩沖器的第二輸入端連接所述輸出端，用以根據所述第一輸出信號形成第一控制信號；

第一開關，連接于所述電源端和所述輸出端之間，所述第一開關包括一第一開關的控制端，所述第一開關的控制端連接所述第一緩沖器的輸出端，根據所述第一控制信號以控制所述第一開關的關斷；