直流/直流转换器、电池充电控制器以及电池充电控制方法
【专利说明】直流/直流转换器、电池充电控制器以及电池充电控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于直流/直流转换器的控制器，尤其涉及一种输出电压可变的直流/直流转换器、电池充电控制器及电池充电控制方法。
【背景技术】
[0002]直流/ 直流(Direct-Current to Direct-Current，简称为 DC/DC)转换器用来将一个直流输入电压转换成一个直流输出电压ο DC/DC转换器可以降低或升高直流输入电压。一种降压型转换器为同步降压型转换器。该同步降压型转换器通常有一个控制器、驱动器、一对开关和一个与该对开关相连的电感电容(LC)滤波器。该控制器提供控制信号(例如，脉宽调制(PWM)信号)给驱动器，从而驱动该对开关(例如，一个高侧开关和一个低侧开关)。该驱动器交替地闭合和断开该对开关，从而控制流经电感的电流和DC/DC转换器的输出电压。
[0003]如果脉宽调制(PffM)信号为高电平，则高侧开关为闭合(ON)并且低侧开关为断开(OFF) ο此开关状态称为“开关闭合”(Switch ON)状态。在该状态下，电感与输入电压源相连。因此，流经电感的电流开始斜线上升，并且将磁场能量存储到电感中。如果脉宽调制(PWM)信号为低电平，则高侧开关为断开(OFF)并且低侧开关为闭合(0N)。此开关状态称为“开关断开”(Switch OFF)状态。在该状态下，电感释放存储在其中的磁场能量。因此，流经电感的电流开始斜线下降。脉宽调制(PWM)信号的占空比决定开关的闭合时间和断开时间。该占空比可以通过一个检测电阻或比较输出电压和参考电压电平的方式来调整。
[0004]如图1A所示为现有的DC/DC转换器100，用于将直流输入电压Vin转换成直流输出电压V.。DC/DC转换器100为同步降压型转换器，包括:DC/DC控制器102、驱动器104、一对开关电路106 (包括一个高侧开关Ql和一个低侧开关Q2)和低通滤波器108。该低通滤波器108包括一个电感L和一个电容C。该低通滤波器108还包括耦合于电感L的检测电阻Rl，用来提供表示流经电感L的电流值的反馈电压值给DC/DC控制器102的管脚CSN和 CSP0
[0005]DC/DC控制器102具有一个能设定目标输出电压的目标输入管脚SLEW。电容CaEW基于电阻分压器R2/R3的电阻值和参考电压信号REF充电，电容的斜坡电压从O升高至峰值电压，该峰值电压是由电阻分压器R2/R3的比值和参考电压信号REF确定的一个值。DC/DC控制器102的VFB管脚可接收指示输出电压V.的监测信号。基于斜坡电压的峰值电压(目标输出电压)和VFB管脚所接收的监测信号(指示输出电压V.)，DC/DC控制器102可提供一个脉宽调制信号PffMl和低侧开关使能信号EN给驱动器104。基于脉宽调制信号PWMl和低侧开关使能信号EN，驱动器104控制高侧开关Ql和低侧开关Q2的状
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[0006]图1B所示为图1A中的高侧开关Ql和低侧开关Q2在脉宽调制信号PffMl和低侧开关使能信号EN控制下的各种开关状态的示意图。在框122处，低侧开关使能信号EN为1，如果脉宽调制信号PWMl为数字1，高侧开关Ql闭合(ON)并且低侧Q2断开(OFF)，则开关电路106处于开关闭合状态。如果脉宽调制信号PWMl为数字0，高侧开关Ql断开(OFF)并且低侧开关Q2闭合(ON)，则开关电路106处于开关断开状态。在框124处，低侧开关使能信号EN为0，如果脉宽调制信号PffMl为数字1，高侧开关Ql闭合(ON)并且低侧开关Q2断开(OFF)，则开关电路106处于开关闭合状态。如果脉宽调制信号PWMl为数字0，高侧开关Ql断开(OFF)并且低侧开关Q2断开(OFF)，则开关电路106处于开关无效状态(跳过模式)。
[0007]在工作过程中，DC/DC控制器102的管脚SLEW处接收的斜坡电压从零增加峰值电压，并且DC/DC控制器102根据峰值电压(目标输出电压)和VFB管脚所接收的监测信号(指示输出电压V.)来调整低侧开关使能信号EN以及脉宽调制信号PffMl的占空比，以将输出电压V.调整至峰值电压所设定的目标输出电压。
[0008]然而，由于DC/DC控制器102的斜坡电压的峰值电压是由电阻分压器R2/R3的电阻值以及参考电压信号REF决定的恒定值，调整后的输出电压V-也是恒定不可变的值，这将无法满足输出电压可变的应用需求(例如，为电池充电)。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题在于提供一种直流/直流转换器、电池充电控制器以及电池充电控制方法，能够提供可变的输出电压来满足电池充电的需求。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供一种直流/直流转换器，用于将直流输入电压转换成直流输出电压并且为电池充电，所述直流/直流转换器包括:直流/直流控制器，用于根据输出电压的目标值以及指示所述输出电压的第一监测信号来产生驱动信号以控制开关电路并且调整所述输出电压；以及电池充电控制器，耦合于所述直流/直流控制器和所述电池，接收指示所述输出电压的第一监测信号以及指示电池电压的第二监测信号，并且根据所述第一监测信号以及所述第二监测信号来产生环路控制信号以调整所述输出电压的目标值，其中所述第一监测信号以及所述第二监测信号之间的差值指示电池充电电流。
[0011]本发明还提供了一种电池充电控制器，用于控制直流/直流转换器为电池充电，直流/直流转换器将直流输入电压转换成直流输出电压，所述电池充电控制器包括:第一误差放大器，用于比较指示所述输出电压的第一监测信号和指示电池电压的第二监测信号之间的差值与指示电池充电电流的目标值的参考电流信号，其中所述第一监测信号以及所述第二监测信号之间的差值指示所述电池充电电流；第二误差放大器，用于比较所述第二监测信号与指示所述电池电压的目标值的参考电压信号；以及偏置电流源，耦合于所述第一误差放大器和所述第二误差放大器，用于根据所述第一误差放大器和所述第二误差放大器的比较结果来调整环路控制信号，从而调整输出电压的目标值并且由耦合于所述电池充电控制器的直流/直流控制器相应调整所述输出电压。
[0012]本发明还提供了一种电池充电控制方法，用于由电池充电控制器控制直流/直流转换器为电池充电，所述直流/直流转换器将直流输入电压转换成直流输出电压，所述电池充电控制方法包括:由第一误差放大器比较指示所述输出电压的第一监测信号和指示电池电压的第二监测信号之间的差值与指示电池充电电流的目标值的参考电流信号，其中所述第一监测信号以及所述第二监测信号之间的差值指示所述电池充电电流；由第二误差放大器比较所述第二监测信号与指示所述电池电压的目标值的参考电压信号；以及由耦合于所述第一误差放大器和所述第二误差放大器的偏置电流源根据所述第一误差放大器和所述第二误差放大器的比较结果来调整环路控制信号，从而调整输出电压的目标值并且由耦合于所述电池充电控制器的直流/直流控制器相应调整所述输出电压。
[0013]与现有技术相比，本发明提供的直流/直流转换器、电池充电控制器以及电池充电控制方法能够利用电池充电控制器对直流/直流转换器进行环路控制，以使直流/直流转换器提供可变的输出电压，从而能够满足为电池充电的需求。
【附图说明】
[0014]图1A为一种现有的包括DC/DC控制器的DC/DC转换器；
[0015]图1B所示为图1A中的高侧开关和低侧开关在脉宽调制信号和低侧开关使能信号控制下的各种开关状态的示意图。
[0016]图2为根据本发明的一个实施例的包括DC/DC控制器和电池充电控制器的DC/DC转换器的示例性方框图；
[0017]图3为图2中的电池充电控制器的结构示意图；
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