专利名称：高效电源转换器的制作方法
技术领域：
高效电源转换器
技术领域：
本实用新型涉及电源设计领域，特别是涉及ー种开关型电源转换器。
背景技木由于开关型电源转换器通常比线性电源转换器能实现更高的电源转化效率，因此开关型电源转化器已被广泛应用于便携式电子设备。请參考图I所示，其为现有技术中的降压型同步直流-直流转换器的电路示意图，其包括输出电路110、反馈电路120和环路控制器130。所述输出电路110包括连接于电源电压VDD和地之间的依次串联的PMOS(P-channel Metal Oxide Semiconductor)晶体管 MPl 和 NMOS(N-channel MetalOxide Semiconductor)晶体管MNl，连接于PMOS晶体管MPl和NMOS晶体管MNl的连接节点和地之间的电感LI和电容Cl，电感LI和电容Cl的连接节点作为所述输出电路110的输出端V0。所述反馈电路120包括连接于所述输出端VO和地之间的分压电阻Rl和R2，其根据所述输出电压VO得到反馈电压VFB。所述环路控制器130通过比较反馈电压VFB和參考电压VREF(未示出)来调整控制PMOS晶体管MPl的控制信号PPWM的占空比，以及控制NMOS晶体管丽I的控制信号NPWM的占空比。驱动器I3DRV将控制信号PPWM转化为驱动信号PG提供给PMOS晶体管MPl的栅极，从而控制PMOS晶体管MPl的导通和关断；驱动器NDRV将控制信号NPWM转化为驱动信号NG提供给NMOS晶体管MNl的栅极，从而控制NMOS晶体管MNl的导通和关断。虽然此种开关型电源转换器的电源转化效率较高，但是随着便携式电子设备的不断发展，用户希望在使用固定容量的锂电池时可以支持更长的使用时间。为了实现这一目标，有必要进ー步提高电源转换器的转化效率。因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种电源转换器，其可以实现更高的电源转换效率。为了实现上述目的，本实用新型提出ー种电源转换器，其包括输出电路、环路控制器和反馈电路，所述输出电路包括功率开关、与所述功率开关连接的电感。所述反馈电路根据所述输出电路的输出端上的输出电压得到反馈电压。所述环路控制器根据反馈电压输出控制所述功率开关的第一控制信号。所述功率开关包括有多个并联的功率开关单元，在第ー控制信号为截止信号时，所有功率开关单元都截止，在第一控制信号为导通信号时，基于所述电感上流过的电流来确定各个功率开关单元的导通和截止。进ー步的，各个功率开关单元均为MOS晶体管，所述电感上流过的电流越大，所述功率开关的有效沟道宽长比越大。进ー步的，各个功率开关单元的沟道宽长比不同。进ー步的，所述电源转换器还包括电感电流检测电路以及逻辑控制电路，所述电感电流检测电路检测所述电感上流过的电流,并根据所述电感上流过的电流输出多个第三控制信号，其中每个第三控制信号对应ー个功率开关单元。所述逻辑控制电路在第一控制信号为截止信号时，控制所有功率开关单元都截止，在第一控制信号为导通信号且ー个第三控制信号为导通信号，则控制该第三控制信号对应的功率开关单元导通，否则，控制该第三控制信号对应的功率开关单元截止。与现有 技术相比，在本实用新型中通过将功率开关设置为多个功率开关单元并联，基于所述电感上流过的电流对所述多个功率开关单元进行导通或截止的可编程控制，从而实现根据电感电流来调整所述功率开关的等效沟道宽长，这样使功率开关的损耗接近最小值，进而提高电源转换器的转换效率。
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中图I为现有技术中的降压型同步直流-直流转换器的电路示意图；和图2为本实用新型中的电源转换器在一个实施例中的电路示意图。
具体实施方式为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进ー步详细的说明。除特别说明外，本文中的“连接”、“相接”、“接至”、“接”等涉及到电性连接的词均可以表示直接或间接电性连接。本文中的“若干”、“多个”表示两个或两个以上。此处所称的“ー个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少ー个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。电源转换器的效率损失一般由两部分组成，一部分为功率开关导通的损耗，另ー部分为功率开关进行开关动作时对其栅极寄生电容充放电导致的能量损失。以降压型同步直流-直流转换器为例，如图I所示，其功率开关包括依次串联的PMOS晶体管MPl和NMOS晶体管匪I。控制PMOS晶体管MPl开关的控制信号为PPWM，控制NMOS晶体管匪I开关的控制信号为NPWM，在连续模式下，控制信号PPWM和控制信号NPWM的占空比互补，即如果控制信号PPWM的占空比为D，则控制信号NPWM的占空比为1-D，其中D为O至I之间的数。假设开关时，电感LI上的电流I的纹波很小，可简化计算如下。如果纹波不够小，也不影响思路，
D.Ts只需替代D. Ts. I2 为 f IPU .dt。
O一个开关周期内功率开关MPl的导通损耗计算公式为Pl = D. Ts. I2. Rpon其中D为PPWM信号的占空比，Ts为开关周期，I为功率开关MPl的平均电流，Rpon为功率开关MPl导通时的导通电阻。一个开关周期内功率开关MNl的导通损耗计算公式为[0022]
权利要求1.ー种电源转换器，其特征在干，其包括输出电路、环路控制器和反馈电路，所述输出电路包括功率开关、与所述功率开关连接的电感； 所述反馈电路根据所述输出电路的输出端上的输出电压得到反馈电压； 所述环路控制器根据反馈电压输出控制所述功率开关的第一控制信号； 所述功率开关包括有多个并联的功率开关单元，在第一控制信号为截止信号吋，所有功率开关单元都截止，在第一控制信号为导通信号时，基于所述电感上流过的电流来确定各个功率开关单元的导通和截止。
2.根据权利要求I所述的电源转换器，其特征在于，各个功率开关单元均为MOS晶体管，所述电感上流过的电流越大，所述功率开关的有效沟道宽长比越大。
3.根据权利要求2所述的电源转换器，其特征在于，各个功率开关单元的沟道宽长比不同。
4.根据权利要求I所述的电源转换器，其特征在于，其还包括电感电流检测电路以及·逻辑控制电路， 所述电感电流检测电路检测所述电感上流过的电流,并根据所述电感上流过的电流输出多个第三控制信号，其中每个第三控制信号对应ー个功率开关单元；和 所述逻辑控制电路在第一控制信号为截止信号时，控制所有功率开关单元都截止，在第一控制信号为导通信号且ー个第三控制信号为导通信号，则控制该第三控制信号对应的功率开关单元导通，否则，控制该第三控制信号对应的功率开关单元截止。
专利摘要本实用新型提供一种高效电源转换器，其包括输出电路、环路控制器和反馈电路，所述输出电路包括功率开关、与所述功率开关连接的电感。所述反馈电路根据所述输出电路的输出端上的输出电压得到反馈电压。所述环路控制器根据反馈电压输出控制所述功率开关的第一控制信号。所述功率开关包括有多个并联的功率开关单元，在第一控制信号为截止信号时，所有功率开关单元都截止，在第一控制信号为导通信号时，基于所述电感上流过的电流来确定各个功率开关单元的导通和截止。这样，根据电感电流来调整所述功率开关的等效沟道宽长，从而提高电源转换器的转换效率。
文档编号H02M3/156GK202424520SQ20112054100
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者王钊 申请人:无锡中星微电子有限公司