[實用新型]升壓變換器和相關的集成電路

有效

• 申請號: 201520723719.8
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN205039702U
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: G·羅伊亞科諾;D·克里斯陶多;D·巴塔格利雅
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本公開內容的實施例涉及升壓變換器。

背景技術

開關模式電源在本領域是公知的。

例如，圖1示出DC-DC升壓變換器的一般架構，DC-DC升壓變換器接收DC輸入電壓V_BAT并且提供大于輸入電壓V_BAT的DC輸出電壓V_OUT。例如，可以經由兩個輸入端子102a和102b提供輸入電壓V_BAT，其中負輸入端子102b連接到接地GND，并且可以經由兩個輸出端子104a和104b提供輸出電壓V_OUT，其中負輸出端子104b連接到接地GND。

例如，可以由任何DC電源(諸如電池或者經整流的AC電壓)提供輸入電壓V_BAT，并且輸出電壓V_OUT可以用于對負載供電。通常，輸出電壓V_OUT是設計參數并且被事先設置。

傳統的升壓DC-DC變換器通常包括串聯連接在正輸入端子102a與正輸出端子104a之間的電感式能量存儲元件L(例如電感器)和“自由輪轉”二極管整流器D。二極管整流器D僅在負載的方向上傳導電流，即，陽極連接到電感元件L并且陰極連接到正輸出端子104a，并且由于不能獨立于其陽極和陰極處的電壓來控制其操作而被認為是自由輪轉的。升壓變換器通常還包括連接在輸出端子104a和104b之間的輸出電容器COUT，其穩定輸出電壓V_OUT。

在所討論的示例中，升壓變換器還包括開關SW，諸如n型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。具體地，這一開關SW被配置成根據控制信號DL將電感元件L與二極管D之間的中間點選擇性地連接到接地GND，即開關SW連接在這一中間點與接地GND之間。

因此，當開關SW閉合時，電流I_BAT從正輸入端子102a并且通過電感器L向接地GND流動，并且電感器L通過生成磁場來存儲能量。相反地，當開關SW打開時，電流將減小，因為阻抗更高，并且先前創建的磁場將生成通過二極管D并且朝著正輸出端子104a(即電容器COUT和負載)流動的電流。本領域技術人員應當理解，還可以用第二開關代替二極管D，第二開關用基本上補充信號DL的信號(例如對應于信號DL的反相版本的信號)來驅動。

在這一情景中，通常使用電壓模式控制電路控制升壓變換器的操作。具體地，這一控制電路通過以下方式執行閉環控制操作：監測輸出電壓V_OUT并且控制開關SW的開關以便將輸出電壓V_OUT調節為期望值。

例如，電路可以包括分壓器，分壓器包括至少兩個電阻器R1和R2，至少兩個電阻器R1和R2串聯連接在輸出端子104a和104b之間，即與輸出電容器COUT并行。因此，基于分壓器的眾所周知的操作，電阻器R1和R2之間的中間點提供指示輸出電壓V_OUT的電壓V_FB。

在所討論的示例中，向控制單元20提供這一電壓V_FB，控制單元20根據反饋電壓V_FB控制開關SW的開關操作。

通常，可以在控制單元20內實現不同的、用于根據反饋電壓V_FB控制開關SW的控制方案，這些方案對于本領域技術人員而言是公知的。

例如，控制電路20可以包括驅動器電路22和檢測電路24。

例如，檢測電路24可以是誤差放大器，并且驅動器電路22可以是脈沖寬度調制(PWM)驅動器電路。在這種情況下，誤差放大器24被配置成放大電壓V_FB與參考電壓V_REF之間的差。例如，可以經由電壓調節器或者帶隙參考、根據輸入電壓或輸出電壓得到參考電壓V_REF。然后可以向驅動器電路22提供誤差放大器24的輸出處的信號，其改變(即增大和/或減小)PWM驅動器信號DL的占空比以使得放大器24的輸出處的誤差信號基本為零。

檢測電路24還可以僅包括簡單的比較器，該比較器將電壓V_FB與參考電壓V_REF相比較。在這種情況下，驅動器電路24可以生成脈沖驅動器信號DL，直到比較器24的輸出處的信號表明反饋電壓V_FB已經達到參考電壓V_REF。