用于在脉冲宽度调制模式或者脉冲跳过模式下操作的切换转换器的制造方法_2

文档序号:9729684阅读:来源:国知局
本公开"一个实施例"或"一实施例"的 参考并非旨在解释为排除了也包括所述特征的额外实施例的存在。
[0025] 起初参照图1,现在描述电子设备100。电子设备100可W是蜂窝电话、平板电脑 或任何其他便携式电池供电的设备。此外,电子设备100也可W是集成电路。电子设备100 包括切换转换器110,配置成在脉冲宽度调制模式或者脉冲跳过模式下将输入电压Vin转 换为输出电压Vout。脉冲宽度调制模式用于电子设备100的主动操作(例如在电子设备是 蜂窝电话的情形中,主动模式可W包括拔打语音呼叫,浏览互联网,或者播放多媒体文档), 而脉冲跳过模式用于电子设备的被动操作(此处,在电子设备是蜂窝电话的情形中,被动 模式可W包括关闭了显示器的空闲状态)。
[0026] 切换转换器110可W包括误差放大器112,其接收从输出电压得到的反馈信号V化 和误差参考信号化ef W作为输入,并且在其输出产生误差信号Verr。第一比较器116在其 输入接收误差信号Verr和跳过模式参考信号Vskip_mode,并且在其输出产生脉冲跳过模 式控制信号PSM。跳过模式参考信号Vskip_mode由参考发生器200根据输出电压Vout与 输入电压Vin之间的差值的函数产生。如W下详细所述,该函数可W是输出电压Vout与输 入电压Vin之间的差值的平方根。
[0027] 第二比较器118在其输入接收误差信号Verr和脉冲宽度调制模式信号化碰(其 可W是银齿波形),并且在其输出产生脉冲宽度控制信号PWM。控制逻辑120禪合至第一比 较器116和第二比较器118的输出,W及来自振荡器122的时钟信号。控制逻辑120禪合 至PM0S晶体管126和NM0S晶体管124的栅极端子,并且操作送些晶体管W便在脉冲跳过 模式或者脉冲宽度调制模式下向负载132输送电能。取决于控制逻辑120的输出,电流将 从Vin流过电感器128, W及流过PM0S晶体管126 (在周期的输送电能期间的一部分期间) 或者NM0S晶体管124 (在周期的并未输送电能期间的一部分期间)。当NM0S晶体管124导 通时(因此在周期的并未输送电能的一部分期间),存储了流过电感器128的电流。如果控 巧腿辑120的输出使得电流流过PM0S晶体管126,则电流随后流过与电容器130并联禪合 的负载132。此外,如果电流存储在电感器128中,当PM0S晶体管126导通时(因此在周 期的输送电能的一部分期间)电流由此流向负载。如果控制逻辑120的输出使得电流流过 NM0S晶体管124,则电流随后流向接地。
[002引在脉冲跳过模式下,流过电感器128的电流在数学上可W表示为:
[0029]
[0030] 其中,d是设备的占空比,W及T是切换周期。如本领域技术人员所理解,在dzT周 期期间电流传输至负载132。d2可W在数学上表示为:
[0031]
[0032] 负载电流可W因此在数学上表示为:
[0033]
[0034] 因此,等式可W简化为:
[0035]
[0036] 因此,简化的负载电流可W在数学上表示为:
[0037]
[0038] 通过将负载建模作为等效传感电阻器,正比于跨电感器128的电流的电压可W在 数学上表示为:
[0046] 其中,Κ是
[0047]
[0048] 现在将参照图2详细描述参考发生器200。参考发生器200包括根据输入电压Vin 产生第一电流II的第一电流发生器210, W及根据输出电压Vout产生第二电流12的第二 电流发生器220。差值电路230根据第一和第二电流之间差值产生差值电流Id。转换电路 240将差值电流Id转换为跳过模式参考信号Vskip_mode。
[0049] 现在将详细描述第一电流发生器210。第一电流发生器210包括第一电流发生器 输入晶体管250,具有禪合至输入电压Vint的控制端子,W及具有禪合至第一电流发生器 电阻器Rig和第一电流镜212的输入的导电端子。第一电流镜212将流过第一电流发生器 输入晶体管250的电流II镜像至其输出,该输出禪合至第二电流镜214的输入。第二电流 镜将去往其输出的电流II镜像为施加至差值电路230的第一电流。
[0050] 现在将详细描述第二电流发生器220。第二电流发生器220包括第二电流发生器 输入晶体管252,具有禪合至输出电压Vout的控制端子,W及具有禪合至第二电流发生器 电阻器R2g(其具有与所示实施例中第一电流发生器电阻器Rig相同的电阻值)和第Η电 流镜254的输入的导电端子。第Η电流镜将流过第二电流发生器输入晶体管252的电流12 镜像至其输出,作为去往差值电路230的第二电流。
[0051] 差值电路230是电流比较器,接收第一电流II和第二电流12作为输入,并且在其 输出产生差值电流Id。差值电流Id等于第一电流II与第二电流12之间的差值,并且可W 在数学上表示为:
[0052]
[0053] 应该注意,尽管Rig用于W上等式,但是当电阻器在所示实施例中具有相同电阻 值时,可W替代使用R2g。
[0054] 现在将详细描述转换电路240。转换电路240包括晶体管242a、24化的配对,配置 成产生转换电压Vconv,并且在W下将详细描述的设置中。转换电压Vconv由第一放大器 244的输入接收,而第一放大器的第二输入接收了误差参考信号化ef。第一放大器244在 其输出根据转换电压Vconv与误差参考信号化ef之间的差值产生差值电压Vd。
[0055] 第一晶体管242a具有禪合至差值电流Id的第一导电端子,禪合至第二晶体管 24化的第一导电端子的第二导电端子,W及也禪合至差值电流Id的控制端子。第二晶体 管24化也具有作为反馈禪合至第一放大器244的输出的第二导电端子,W及禪合至差值电 流Id的控制端子。在第一晶体管242a与第二晶体管24化的导电端子之间的禪合用于根 据跨第二晶体管的电压降产生转换电压Vconv。
[0056] 晶体管242a、24化的配对W及第一放大器244 -起形成了平方根电路。第一放大 器244输出的差值电压Vd可W因此在数学上表示为:
[0059] 电阻器Rdivl和Rdiv2 (在所示实施例中具有相等的电阻数值)构成的电压分压 器将误差参考信号化ef禪合至第二放大器248的输入。输入电阻器Rin将差值电压禪合 至第二放大器248的输入,并且反馈电阻器R化(在所示实施例中具有与输入电阻器相同的 电阻值)禪合在输入电阻器与第二放大器的输出之间。第二放大器248接收所述的误差参 考信号化ef和差值电压Vd,并且根据差值电压与误差参考信号之间的差值产生跳过模式 参考信号Vskip_mode。因此,第二放大器248用作减法器,并且从差值电压Vd减去误差参 考信号化ef。减法器的操作可W在数学上表示为:
[0060]
[0061] 跳过模式参考信号Vskip_mode可W因此在数学上表示为:
[0062]
[0063] 如上所述,在此所述电路可W有助于微调控制从PWM模式切换至PSM模式,并且因 此有助于减小功耗。本领域技术人员将知晓的是本公开设计并且覆盖了电路操作的相关方 法。
[0064] 尽管已经参照有限数目实施例描述了本公开,受到本公开教导的本领域技术人员 将知晓可W预想其他实施例而不脱离如在此所述本公开的范围。因此,仅由所附权利要求 限定本公开的范围。
【主权项】
1. 一种电子设备,包括: 切换转换器,配置成将输入电压转换为输出电压,并且基于控制信号可选择性操作在 脉冲跳过模式下; 所述切换转换器包括比较器,所述比较器具有配置成接收误差信号的第一输入,配置 成接收跳过模式参考信号的第二输入,以及配置成产生所述控制信号的输出;以及 参考发生器,配置成根据所述输出电压与所述输入电压之间的差值产生所述跳过模式 参考信号。2. 根据权利要求1所述的电子设备,其中,所述切换转换器进一步包括误差放大器,所 述误差放大器具有配置成接收从所述输出电压得到的反馈信号的第
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