[發(fā)明專利]電壓發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410177435.3
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN104124872B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 弗朗斯·潘謝爾
• 申請（專利權(quán)）人: NXP股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/156
• 分類號(hào): H02M3/156
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司11021
• 代理人: 王波波

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及電壓發(fā)生器。具體地，用于根據(jù)接收的斜坡或目標(biāo)信號(hào)提供輸出電壓的電壓發(fā)生器。

背景技術(shù)

一些應(yīng)用需要從低電壓源產(chǎn)生高電壓(例如，3kV)信號(hào)，例如具有2.7V至4.2V的DC輸出的鋰離子電池。例如，針對移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用的觸覺反饋需要從低電壓源產(chǎn)生高電壓。這樣的應(yīng)用也可以要求特定速率的電壓斜坡，使得產(chǎn)生的高電壓與期望的觸覺反饋級(jí)別有關(guān)。

可以使用電容性電壓倍增器來產(chǎn)生高電壓發(fā)生器。在這樣的電壓發(fā)生器中，使用半橋配置產(chǎn)生針對倍增器的輸入電壓作為方波電壓。可以通過改變半橋的方波輸入電壓的切換頻率來控制輸出電壓的增加速率。這種電壓發(fā)生器的缺點(diǎn)在于，需要大量電容級(jí)，以便提供高轉(zhuǎn)換比率(Vout/Vin)。因此提供這樣的電壓倍增器涉及大量組件，并且占用相對大的PCB面積。這些缺點(diǎn)尤其與具有低輸入電壓的電壓發(fā)生器相關(guān)。

可以通過引入中間轉(zhuǎn)換器、將輸入電壓提高到較高電平來減少電容性電壓倍增器中的級(jí)數(shù)。這樣的修改減少了倍增器級(jí)的數(shù)目，但是引入了附加級(jí)并且還引入了附加損耗，這是由于當(dāng)轉(zhuǎn)換比率非常高(上千的量級(jí))時(shí)附加轉(zhuǎn)換器的效率通常下降。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種根據(jù)接收的目標(biāo)信號(hào)提供輸出電壓的電壓發(fā)生器，電壓發(fā)生器包括：

諧振轉(zhuǎn)換器，配置為接收輸入電壓，諧振轉(zhuǎn)換器包括：

第一開關(guān)；

第二開關(guān)，與第一開關(guān)串聯(lián)連接在輸入電壓和地之間；

諧振儲(chǔ)能電路，與第二開關(guān)相關(guān)聯(lián)；

輸出電容器，耦合至諧振儲(chǔ)能電路，并且配置為提供輸出電壓；以及

整流器，配置為允許電荷在諧振儲(chǔ)能電路與輸出電容器之間

沿單方向流動(dòng)；以及

控制器，配置為接收目標(biāo)信號(hào)，并且根據(jù)與輸出電壓相關(guān)的輸出值與接收的斜坡信號(hào)之間的差值來設(shè)定諧振轉(zhuǎn)換器的操作參數(shù)。

電壓發(fā)生器使用諧振拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并因此可以占用較少空間，并且要求比等價(jià)電容性電壓倍增器電壓發(fā)生器更少的組件。控制器可以提供使輸出電壓與目標(biāo)信號(hào)(可以是斜坡信號(hào))指定的期望電壓一致的功能。斜坡信號(hào)可以由例如移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的觸覺反饋應(yīng)用提供。

操作參數(shù)可以是第一開關(guān)或第二開關(guān)的狀態(tài)。設(shè)定操作參數(shù)可以包括：來回切換第一開關(guān)和第二開關(guān)的狀態(tài)。輸出值可以是輸出電壓。

控制器可以配置為根據(jù)與諧振儲(chǔ)能電路中的電流相關(guān)的值和與差值相關(guān)的值之間的比較來設(shè)定操作參數(shù)。與諧振儲(chǔ)能電路中的電流相關(guān)的值可以是諧振儲(chǔ)能電路中的電流。控制器可以配置為當(dāng)與諧振儲(chǔ)能電路電流相關(guān)的值大于與差值相關(guān)的值時(shí)設(shè)定操作參數(shù)。控制器可以配置為在正弦諧振儲(chǔ)能電路電流期間的特定時(shí)間點(diǎn)處操作第一和第二開關(guān)，使得操作參數(shù)是操作第一和第二開關(guān)的正弦諧振儲(chǔ)能電路電流的相位。與差值相關(guān)的值可以是差值的模量。備選地，與差值相關(guān)的值可以是差值。

控制器可以配置為根據(jù)具有切換頻率的切換周期來操作第一和第二開關(guān)。操作參數(shù)可以是切換頻率。控制器可以配置為將第一和第二開關(guān)的操作限制到切換頻率大于或等于諧振儲(chǔ)能電路的諧振頻率。控制器可以配置為在輸出值大于目標(biāo)信號(hào)的情況下增加切換頻率。控制器可以配置為在輸出值小于目標(biāo)信號(hào)的情況下減小切換頻率。控制器可以配置為只有切換頻率大于或等于諧振儲(chǔ)能電路的諧振頻率的情況下減小切換切換頻率。

操作參數(shù)可以是諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓。電壓產(chǎn)生器可以包括：第一級(jí)轉(zhuǎn)換器，配置為接收電源電壓，并且提供諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓。控制器可以包括：切換控制器，配置為根據(jù)輸出值與目標(biāo)信號(hào)之間的差值來操作第一級(jí)轉(zhuǎn)換器。第一級(jí)轉(zhuǎn)換器可以是升壓轉(zhuǎn)換器。升壓轉(zhuǎn)換器可以包括具有第一端子和第二端子的升壓電感器。第一端子可以連接至電源電壓。升壓轉(zhuǎn)換器可以包括升壓整流器。升壓整流器可以連接至升壓電感器的第二端子。升壓整流器可以配置為提供諧振轉(zhuǎn)換器的輸入電壓。升壓轉(zhuǎn)換器可以包括：升壓開關(guān)，連接在升壓電感器的第二端子與地之間。切換控制器可以配置為根據(jù)輸出值與目標(biāo)信號(hào)之間的差值來操作升壓開關(guān)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括電壓發(fā)生器的移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。該移動(dòng)計(jì)算設(shè)備可以是移動(dòng)電話，可以具有需要觸覺反饋的觸摸屏。電壓發(fā)生器也可以適合于提供用于驅(qū)動(dòng)這種觸覺反饋的輸出電壓。

附圖說明

現(xiàn)在通過示例參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出了包括控制器的電壓發(fā)生器的框圖，該控制器配置為根據(jù)接收的目標(biāo)信號(hào)設(shè)定諧振轉(zhuǎn)換器的操作參數(shù)，以便提供期望輸出電壓；