直流-直流转换电路和包括该电路的电力管理芯片封装的制作方法
【专利说明】直流-直流转换电路和包括该电路的电力管理芯片封装
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年7月29日向韩国知识产权局提交的第10-2014-0096656号韩国专利申请的权益，其公开通过引用整体并入本文。
技术领域
[0003]本发明构思涉及转换电信号，并且更具体地，涉及用于将直流(DC)信号转换成DC信号的电路和包括该电路的电力管理芯片封装。
【背景技术】
[0004]电子电路通过电信号发挥作用。电信号可以具有各种形式(例如，交流(AC)或直流(DC))以及各种特性(例如，电压或电流)。一些电子电路可以转换电信号的形式或特性。例如，一些电子电路可以将电信号从AC形式转换为DC形式。一些电子电路可以将电信号的电压特性转换为电流特性。
[0005]特别地，切换调节器或线性调节器可以被用作DC-DC转换电路，其将DC形式的电信号转换成DC形式的电信号。例如，DC-DC转换电路可以将DC形式的输入电信号的电压从一个电压电平转换到另一个电压电平。
[0006]小型电子设备(例如，手持电话、平板等)可以包括多个DC-DC转换电路。然而，这些DC-DC转换电路的功能可能相互重叠。例如，手持电话可能既包括用于将从5.5V至25V的高电压转换成约5V的低电压的DC-DC转换电路，又包括用于将约5V的电压成约4.2V的电压的DC-DC转换电路。在这个例子中，DC-DC转换电路的转换特性彼此不同，但是它们的功能相似。
【发明内容】
[0007]本发明构思的示例性实施例可以提供直流(DC)-DC转换电路，包括:电压转换器，被配置为接收输入电压，响应于驱动信号生成调节电流，并且生成输出电压和输出电流，输出电流是基于调节电流生成的；输出电压调节器，被配置为调节输出电压，并且通过控制输出端子输出第一控制信号；电压限制器，被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值；电流感测器，被配置为感测调节电流的强度，并且生成具有与感测到的强度的值相对应的电压值的第二控制信号；以及驱动信号发生器，被配置为基于第一控制信号和第二控制信号来生成驱动信号，第一控制信号具有低于阈值的电压值。
[0008]当输出电压的电压值等于由输出电压调节器调节的电压值或者大于最小临界值时，第一控制信号的电压值等于控制输出端子的电压，以及当输出电压的电压值低于由输出电压调节器调节的电压值并且小于最小临界值时，电压限制器被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值。
[0009]输出电压和输出电流分别对应于被用于为未被完全充电的电池进行充电的充电电压和充电电流。
[0010]当未被完全充电的电池被连接到被配置为输出输出电压的节点时，电压限制器被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值。
[0011]电压限制器包括:运算放大器，其包括被配置为接收限制参考电压的第一输入端子、被配置为接收控制输出端子的电压的第二输入端子、和被配置为输出对限制参考电压和控制输出端子的电压进行比较的结果的比较输出端子；以及二极管，二极管的阳极被连接到第二输入端子，而且二极管的阴极被连接到比较输出端子。
[0012]限制参考电压的电压值是可调整的。
[0013]当控制输出端子的电压的电压值等于或小于限制参考电压的电压值时，第一控制信号的电压值等于控制输出端子的电压，以及当控制输出端子的电压的电压值大于限制参考电压的电压值时，电压限制器被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值。
[0014]本发明构思的示例性实施例可以提供DC-DC转换电路，包括:电压转换器，被配置为接收输入电压，响应于驱动信号生成调节电流，并且输出输出电压和输出电流，调节电流包括电流值在其间增加的第一间隔的第一电流分量和电流值在其间减小的第二间隔的第二电流分量，输出电流是基于调节电流生成的；输出电压调节器，被配置为调节输出电压，并且生成第一控制信号；电压限制器，被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值；电流感测器，被配置为感测调节电流的强度，并且生成具有与感测到的强度的值相对应的电压值的第二控制信号；输入电流估计器，被配置为通过使用第一间隔的第一电流分量来估计输入电流的强度，输入电流是基于输入电压生成的；以及驱动信号发生器，被配置为基于第一控制信号和第二控制信号来生成驱动信号，第一控制信号具有低于阈值的电压值。
[0015]电压转换器包括:第一晶体管，其包括连接到被配置为接收输入电压的节点的第一端子，第一晶体管被配置为通过包括在驱动信号中的第一驱动信号来控制；第二晶体管，其连接在第一晶体管的第二端子和接地节点之间，并且被配置为通过包括在驱动信号中的第二驱动信号来控制；电感元件，电感元件的第一端子连接到第一晶体管的第二端子；以及电容元件，其连接在被配置为输出输出电压的节点和接地节点之间。
[0016]第一晶体管和第二晶体管分别响应于第一驱动信号和第二驱动信号依次被导通。
[0017]调节电流是流经电感元件的电流。
[0018]被用于调节输出电压的调节参考电压的电压值是可调整的。
[0019]本发明构思的示例性实施例可以提供电力管理芯片封装，包括:整流电路，被配置为整流交流(AC)电压以生成经整流的电压；DC-DC转换电路，被配置为接收经整流的电压，并输出输出电压和输出电流；以及控制电路，被配置为控制整流电路和DC-DC转换电路的操作。DC-DC转换电路可以包括:电压转换器，被配置为接收经整流的电压，响应于驱动信号生成调节电流，并且生成输出电压和输出电流，输出电流是基于调节电流生成的；输出电压调节器，被配置为调节输出电压，并且通过控制输出端子输出第一控制信号；电压限制器，被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值；电流感测器，被配置为感测调节电流的强度，并且生成具有与感测到的强度的值相对应的电压值的第二控制信号；以及驱动信号发生器，被配置为基于第一控制信号和第二控制信号来生成驱动信号，第一控制信号具有低于阈值的电压值。
[0020]当输出电压的电压值等于由输出电压调节器调节的电压值或者大于最小临界值时，第一控制信号的电压值等于控制输出端子的电压，以及当输出电压的电压值低于由输出电压调节器调节的电压值并且小于最小临界值时，电压限制器被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值。
[0021]当控制输出端子的电压的电压值等于或小于限制参考电压的电压值时，第一控制信号的电压值等于控制输出端子的电压，以及当控制输出端子的电压的电压值大于限制参考电压的电压值时，电压限制器被配置为将第一控制信号的电压值限制为低于阈值。
[0022]控制电路被配置为调整限制参考电压的电压值。
[0023]控制电路被配置为调整被用于调节输出电压的调节参考电压的电压值。
[0024]调节电流包括电流值在其间增加的第一间隔的第一电流分量和电流值在其间减小的第二间隔的第二电流分量，以及电力管理芯片封装还包括输入电流估计电路，其被配置为通过使用第一间隔的第一电流分量来估计输入电流的强度，输入电流是基于经整流的电压生成的。
[0025]输入电流估计电路包括:电流分量提取器，其被配置为响应于驱动信号从调节电流提取第一间隔的第一电流分量；以及估计信号发生器，其被配置为基于所提取的第一电流分量来生成估计信号，估计信号包括与输入电流的估计的平均强度相对应的信息。
[0026]输入电流估计电路还包括缩放器，其被配置为调整输入电流的估计的平均强度的幅度。
[0027]本发明构思的示例性实施例可以提供DC-DC转换电路，包括:电压转换器，被配置为响应于驱动信号生成调节电流，并且输出输出电压和输出电流；输出电压调节器，被配置为响应于输出电压生成第一控制信号；电压限制器，被配置为将第一控制信号的电压值保持为低于阈值；电流感测器，被配置为响应于调节电流生成第二控制信号；以及驱动信号发生器，被配置为响应于第一控制信号和第二控制信号生成驱动信号。
[0028]电压限制器连接到输出电压调节器的输出和驱动信号发生器的输入。
[0029]电压限制器包括运算放大器，运算放大器具有被配置为接收第一参考电压的第一输入端子和被配置为接收第一控制信号的第二输入端子。
[0030]当第一控制信号的电压值大于第一参考电压的电压值时，第一控制信号的电压值低于阈值。
[0031]电压限制器包括二极管，二极管具有连接到运算放大器的输出端子的阴极和连接到运算放大器的第二输入端子的阳极。
【附图说明】
[0032]通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的以上和其他特征将变得明显，在附图中:
[0033]图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的直流(DC) -DC转换电路的框图；
[0034]图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的图1所示的电压转换器的图；
[0035]图3是示出根据本发明构思的示例性实施例的描述控制调节电流的强度的过程的曲线图；
[0036]图4是示出根据本发明构思的示例性实施例的图1所示的输出电压调节器的框图；
[0037]图5是示出根据本发明构思的示例性实施例的图4所示的分压器的图；
[0038]图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的图1所示的电流感测器的图；
[0039]图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的图1所示的驱动信号发生器的图；
[0040]图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的图7所示的切换控制信号发生器的图；
[0041 ] 图9是示出根据本发明构思的示例性实施例的图1所示的DC-DC转换电路的图；
[0042]图10是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于描述当强制使DC-DC转换电路的输出电压的电压值下降时的情况的曲线图；
[0043]图11是示出根据本发明构思的示例性实施例的用于描述限制与第一控制信号相对应的电压值的过程的曲线图；
[0044]图12是用于描述根据本发明构思的示例性实施例的DC-DC转换电路的操作的流程图；
[0045]图13是示出根据本发明构思的示例性实施例的DC-DC转换电路的框图；
[0046]图14是示出根据本发明构思的示例性实施例的描述估计输入电流的强度的过程的图；
[0047]图15是示出根据本发明构思的示例性实施例的电力管理芯片封装的框图；
[0048]图16是示出根据本发明构思的示例性实施例的电力管理芯片封装的框图；
[0049]图17是示出根据本发明构思的示例性实施例的图16中所示的输入电流估计电路的图；
[0050]图18是根据本发明构思的示例性实施例的用于描述利用图17所示的输入电流估计电路来估计输入电流的强度的过程的图；
[0051]图19是示出根据本发明构思的示例性实施例的图16中所示的输入电流估计电路的图；
[0052]图20是根据本发明构思的示例性实施例的用于描述利用图19所示的输入电流估计电路来估计输入电流的强度的过程的图；
[0053]图21是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括DC-DC转换电路的电力传送系统的接收器的框图；
[0054]图22是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括DC-DC转换电路的电力传送系统的发送器和接收器的框图；
[0055]图23是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括图22中所示的电力传送系统的移动电子设备的电力管理系统的框图；
[0056]图24是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括无线电力传送管理器的移动设备的框图；
[0057]图25是示出根据本发明构思的示例性实施例的包括电力管理块的电子设备的框图；以及
[0058]图26示出根据本发明构思的示例性实施例实现的包括用户和电子设备的“物联网(1T)”系统。
【具体实施方式】
[0059]下面将参考附图描述本发明构思的示例性实施例。然而，本发明构思可以以各种不同的形式来具体实现，并且不应被解释为仅仅局限于所图示的实施例。除非另作说明，否则贯穿附图和说明书使用相似的参考标记来表示相似的元件，并因此可以不再重复描述。在附图中，为了清晰，层和区域的大小和相对大小可以被夸大。
[0060]如此处使用的，单数形式“一个”、“一”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文明确地给出相反指示。
[0061 ] 将会理解，当一个元件或层被称为在另一元件或层“之上”、“连接到”或“耦接到”另一元件或层、或者“邻近”另一元件或层时，它可以直接在该另一元件或层之上、直接连接或耦接到该另一元件或层、或直接邻近该另一元件或层，或者也可以存在居间的元件或层。
[0062]图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的直流(DC) -DC转换电路100的框图。参考图1，DC-DC转换电路100可以包括电压转换器120、输出电压调节器130、电压限制器140、电流感测器150和驱动信号发生器160。DC-DC转换电路100可以接收输入电压Vin，并且可以输出输出电压Vout和输出电流lout。
[0063]电压转换器120可以接收输入电压Vin。电压转换器120可以接收驱动信号DS。电压转换器120可以响应于驱动信号DS生成调节电流Irg。将参考图3更详细地描述调节电流Irg。电压转换器120可以输出输出电压Vout。另外，电压转换器120可以输出基于调节电流Irg生成的输出电流lout。将参考图2更详细地描述电压转换器120的结构和操作。
[0064]输出电压调节器130可以调节输出电压Vout。为了实现这一点，输出电压调节器130可以连接到用于输出输出电压Vout的节点。此外，输出电压调节器130可以生成第一控制信号CS1，其被用于控制输出电流lout的强度。输出电压调节器130可以包括控制输出端子。第一控制信号CS1可以通过控制输出端子被输出。将参考图4和图5更详细地描述输出电压调节器130的结构和操作。
[0065]电压限制器140可以限制与第一控制信号CS1相对应的电压。根据电压限制器140，与第一控制信号CS1相对应的电压的值可以保持在阈值之下。将参考图9至图11更详细地描述电压限制器140的结构和操作。
[0066]电流感测器150可以感测调节电流Irg的强度。此外，电流感测器150可以生成第二控制信号CS2。第二控制信号