电压调节电路以及用于汽车的电源设备的制作方法
【专利摘要】本发明实施例提供一种电压调节电路以及用于汽车的电源设备，其中，该电压调节电路包括：一选择器，接收多个预定电压，以及根据一控制信号从该多个预定电压中选择一个作为一第一参考电压；以及一误差放大器，用于根据该第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号，其中，该反馈信号与一电源电压相关，以及该电压调节电路根据该误差信号调节该电源电压的电平。使用该技术方案，可以调节电源电压的电平。
【专利说明】电压调节电路以及用于汽车的电源设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电压调节电路，更具体地说，涉及用于调节汽车的汽车电池所提供的电源电压的电压调节电路。
【背景技术】
[0002]在汽车(automobile)的传统的电源(power supply)设备中，响应于汽车的操作状态，调节电路调整由汽车电池提供的电源电压。与电源电压相关的反馈电压被提供给一组分压电阻(voltage divis1n resistors),以用于电源电压的调整操作。这组分压电阻被设置在调整电路的芯片之外。通过改变或编排分压电阻的电阻比(resistance rat1)，可以调整电源电压的电平。在传统的电源设备中，芯片需要额外的引脚来改变或编排电阻比。此外，为了电阻比的高准确性，必须确保用于改变或编排电阻比的开关足够大。该大的开关意味着大的面积和大的生产成本。
【发明内容】
[0003]本发明实施例提供一种电压调节电路以及用于汽车的电源设备。
[0004]本发明一实施例提供一种电压调节电路，该电压调节电路包括:一选择器和一误差放大器。该选择器接收多个预定电压，并根据一控制信号，从该多个预定电压中选择一个作为一第一参考电压。该误差放大器根据该第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号。该反馈信号与一电源电压相关。该电压调节电路根据该误差信号调节该电源电压的电平。
[0005]本发明一实施例提供一种用于汽车的电源设备，该用于汽车的电源设备包括:一汽车电池和一电压调节电路。该汽车电池提供一电源电压。该电压调节电路包括:一选择器和一误差放大器。该选择器接收多个预定电压，并根据一控制信号，从该多个预定电压中选择一个作为一第一参考电压。该误差放大器根据该第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号。该反馈信号与该电源电压相关。该电压调节电路根据该误差信号调节该电源电压的电平。
[0006]本发明另一实施例提供一种电压调节电路，该电压调节电路包括一误差放大器和一驱动器。该误差放大器根据一第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号。该第一参考电压在一第一调节期间处于一第一电压电平，并且在一第二调节期间处于一第二电压电平。该驱动器根据该误差信号调节一电源电压的电平。该反馈信号与该电源电压相关。
[0007]本发明另一实施例提供一种用于汽车的电源设备。该用于汽车的电源设备包括:一汽车电池和一电压调节电路。该汽车电池提供一电源电压。该电压调节电路调节该电源电压的电平。该电压调节电路包括一误差放大器和一驱动器。该误差放大器根据一第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号。该第一参考电压在一第一调节期间处于一第一电压电平，并且在一第二调节期间处于一第二电压电平。该驱动器根据该误差信号调节该电源电压的电平。该反馈信号与该电源电压相关。
[0008]上述电压调节电路以及用于汽车的电源设备，可以调节电源电压的电平。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1示出一电压调节电路的一示例性实施例；
[0010]图2示出图1中该电压调节电路的驱动器的一示例性实施例。
【具体实施方式】
[0011]【具体实施方式】所使用的特定术语指特定的元件。本领域技术人员应当理解的是，生产商可以对一元件使用不同的名字。本申请不以元件采用不同名字来区分元件，而是以元件间功能的不同来区分元件。在如下【具体实施方式】以及权利要求中，术语“包含”以及“包括”是一开放式限定，应该被理解成“包括但不限于”。术语“耦接”应该被理解为直接或者间接的电连接。相应的，如果一个装置被电连接到另一个装置，该连接可以是一直接的电连接，也可以是通过采用其他装置或者连接的一间接的电连接。
[0012]本发明提供一种电压调节电路(voltage regulat1n circuit)和电源设备(power supply device)。在图1的电压调节电路的一示例性实施例中，该电压调节电路I用于控制汽车的汽车电池20。在本实施例中，电压调节电路I和汽车电池20形成一电压供给装置(voltage supply device) 2。参照图1,电压调节电路I包括一分压器(voltage divider) 10, 一缓冲器(buffer) 11, —低通滤波器(low pass filter) 12, 一选择器(selector) 13, 一误差放大器(error amplifier) 14, 一比较器(comparator) 15,和一驱动器(driver) 16。分压器10包括电阻器Rl和R2，这两个电阻器串联耦接在反馈端TFB和参考地GND之间。该分压器10通过反馈端TFB接收反馈信号SFB，并对该反馈信号SFB执行分压操作，以在电阻器Rl和R2之间的连接节点NlO上产生一分压信号S10。根据电阻器Rl和R2的电阻比和反馈信号SFB的电压电平确定分压信号SlO的电压电平。反馈信号SFB的电压电平与汽车电池20提供的电源电压V20相关。在本实施例中，为了系统设计的简洁，电阻器Rl和R2的电阻比是固定的。换句话说，电阻器Rl和R2中的每一个都有一固定的电阻值。然而，这并不意味着是对本发明的限制。
[0013]缓冲器11在连接节点NlO处与分压器10耦接，并且，因此分压信号SlO被提供给缓冲器11的正输入端。该缓冲器11缓冲分压信号S1到节点Nil。低通滤波器12在节点Nll处与缓冲器11耦接。如图1所示，在本实施例中，低通滤波器12包括电阻器R3和电容器Cl，该电阻器R3和电容器Cl串联耦接在节点Nll和参考地GND之间。电阻器R3和电容器Cl之间的连接节点N12耦接到误差放大器14。低通滤波器12接收由缓冲器11缓冲的分压信号S10,以及滤除该分压信号SlO的高频分量(high-frequency components)。然后，将低通滤波器12滤波后的分压信号SlO提供给误差放大器14。
[0014]参考图1，选择器13接收多个预定电压。在本实施例的图1中，两个预定电压V130和V131作为例子给出。选择器13从两个预定电压V130和V131中选择一个作为误差放大器14的参考电压。在本实施例中，选择器13由多路复用器(multiplexer) 130实现，该多路复用器具有两个输入端，一个输出端和一个控制端。该多路复用器130的两个输入端分别接收预定电压V130和V131，多路复用器130的输出端为误差放大器14产生参考电压Vref 14。多路复用器130通过控制端接收控制信号S13，并根据控制信号S13从两个预定电压V130和V131中选择一个，以作为误差放大器14的参考电压Vref 14。
[0015]误差放大器14包括一个运算放大器(operat1nal amplifier) 140和两个电阻器R4和R5。电阻器R4耦接在该多路复用器130的输出端与运算放大器140的负输入端之间。电阻器R5耦接在运算放大器140的负输入端和输出端之间。在运算放大器140的正输入端接收来自低通滤波器12的分压信号S10。根据运算放大器140以及电阻器R4和R5的操作，误差放大器14根据参考电压Vref 14的电平(例如，预定电压V130或V131)与来自低通滤波器12的分压信号SlO的电压电平之差产生一误差信号S14。换句话说，误差信号S14可以表示参考电压Vref 14和分压信号SlO之间的差异是否已经发生。比较器15接收到误差信号S14和一参考电压Verf 15，以及比较误差信号S14的电压电平和参考电压Verfl5的电平，以产生驱动信号S15。在该实施例中，参考电压Verf 15可由锯齿波信号(saw wavesignal)表示。该驱动信号S15是一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulat1n, PWM)信号。驱动信号S15的脉冲宽度比随着比较器15的比较结果的变化而变化。当误差信号S14表示在参考电压Vrefl4和分压信号SlO之间没有差异时,误差信号S14是处于一稳定的电平，以及驱动信号S15有一预定的脉冲宽度比，如50%。当误差信号S14表示参考电压Vrefl4和分压信号SlO之间的差异发生时，该误差信号S14不处于稳定的电平，以及驱动信号S15的脉冲宽度比从该预定的脉冲宽度比转换到一更大或更小的脉冲宽度比，如40%或60%。驱动信号S15被用于通过驱动器16来控制汽车电池。在该实施例中，驱动器16接收驱动信号S15。该驱动器16根据该驱动信号S15产生输出电压V0。例如,根据驱动信号S15的脉冲宽度比确定输出电压VO的电平。输出电压VO然后控制汽车电池20，如正在被输出电压VO充电，使得汽车电池20能够提供电源电压V20。
[0016]正如前面所描述的，分压信号SlO是从反馈信号SFB获得的，以及反馈信号SFB与汽车电池20提供的电源电压V20相关。因此，分压信号SlO的电压电平可以表示电源电压V20的电平。在本实施例中，为了改变输出电压VO的电平以用于调节电源电压V20，改变控制信号S13的值，选择器13根据具有改变后的数值的控制信号S13，从预定电压V130和V131中选择一个作为参考电压Vrefl4。参考电压Vref 14(选定的预定电压)的电平与分压信号SlO的电压电平之间存在差异。根据电压调节电路I的操作，通过电源电压V20，反馈信号VFB和输出电压VO形成闭环，以及在闭环中驱动信号S15的脉冲宽度比以及输出电压VO的电平被改变。随着输出电压VO发生变化，汽车电池20提供的电源电压V20也发生了变化。当电压调节电路I在操作时，在参考电压VrefH的电平与分压信号SlO的电压电平之间的差异变得较小。因此，电源电压V20向着预定电平变化，分压信号SlO的电压电平(这是来自电源电压V20的)向着参考电压Vref 14的电平移动。当电压调节电路I操作一时间期间(time per1d)后，分压信号SlO的电压电平与参考电压Vref 14的电平相等，这意味着电源电压V20被调节到预定电平。因此，电源电压V20的调节过程完成。当控制信号S13的值被再次更改，另一个调节过程将开始。根据上面描述的，由选择器13确定的参考电压Vrefl4是一目标电压，其中，当电源电压V20达到预定电平时，分压信号SlO的电压电平将等于参考电压Vref 14的电平。同时，输出电压VO不再有任何改变，以及电源电压V20保持在预定电平。因此，随着参考电压Vrefl4的改变电源电压V20被调整。换句话说，电源电压V20的预定电平由参考电压Vref 14所确定。虽然在误差放大器14的参考电压Vrefl4在第一调节期间位于第一电压电平(例如，预定电压V130)以及在第二调节期间位于第二电压电平(例如，预定电压V131)，在其它实施例中，电压调节电路I可以具有两个以上的调节期间，例如，可以有三个或更多个预定电压提供给选择器130，以及输出电压VO可以被配置为用于不同目的的三个或更多的电平。
[0017]在本实施例中，缓冲器11，低通滤波器12，选择器13，误差放大器14，比较器15，驱动器16被封装在一个芯片中。分压器10被设置在芯片外部。由于误差放大器14的参考电压是可编程的，汽车电池20的电源电压可以被调节到几个电平上，而不需要修改分压器10。当分压器10的电阻器Rl和R2具有固定的电阻值时，该芯片不需要引脚来控制电阻器Rl和R2的电阻值，它可以降低引脚的数量和减少该芯片的外部电路(如传统的调节电路中使用的大型开关)。电压调节电路I也有利于稳定的性能和简单的电路结构。输出电压VO或者驱动信号S15对误差放大器14的参考电压变化具有快速响应。
[0018]图2示出了电压调节电路I的驱动器16的示意图。参考图2,驱动器16包括电平移位器(level shifter) 160,开关兀件(switching element) 161,和变压器(transformer) 162。电平移位器160接收驱动信号S15并且改变驱动信号S15的电压电平。在本实施例中，电平移位器160转换驱动信号S15的电压电平到开关元件161所使用的电压范围(voltage domain)。开关元件161 (在本实施例中可以由功率MOSFET实现)在功率MOSFET域接收驱动信号并且控制该变压器162，相应的切换变压器162，使得变压器162产生该输出电压vo。
[0019]正如前面所描述的，反馈信号VFB与汽车电池20提供的电源电压V20相关。在一实施例中，汽车电池20提供的电源电压V20直接作为反馈信号。在另一实施例中，反馈信号VFB的电压电平与电源电压V20的电平成比例。在又一实施例中，反馈信号VFB的电压电平与电源电压V20的电平之间有函数关系(funct1nal relat1nship)。
[0020]本发明实施例所提供的电压调节电路以及用于汽车的电源设备，在不改变分压电阻的电阻比的情况下也可以调节电源电压的电平，所以减少了芯片引脚的数量以及减少了外部电路。
[0021]虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种电压调节电路，其特征在于，该电压调节电路包括: 一选择器，接收多个预定电压，以及根据一控制信号从该多个预定电压中选择一个作为一第一参考电压；以及 一误差放大器，用于根据该第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号， 其中，该反馈信号与一电源电压相关，以及该电压调节电路根据该误差信号调节该电源电压的电平。
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括: 一分压器，接收该反馈信号以及对该反馈信号执行一分压操作，以产生一分压信号；其中，该误差放大器根据该第一参考电压的一电平与该分压信号的一电压电平之差来产生该误差信号。
3.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，该分压器包括: 一第一电阻器以及一第二电阻器，该第一电阻器以及该第二电阻器串联耦接； 其中，该第一电阻器以及该第二电阻器中每一个具有一固定的电阻值，以及该分压信号在该第一电阻器以及该第二电阻器的连接节点处产生。
4.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括: 一缓冲器，耦接在该分压器与该误差放大器之间，以及对要送到该误差放大器的该分压信号进行缓冲。
5.根据权利要求2所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括: 一低通滤波器，耦接在该分压器与该误差放大器之间，以及滤除该分压信号的高频分量; 其中，被该低通滤波器滤波后的该分压信号被发送到该误差放大器。
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，该选择器由一多路复用器实现。
7.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括: 一比较器，接收该误差信号，以及比较该误差信号与一第二参考电压以产生一驱动信号。
8.根据权利要求7所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括: 一驱动器，接收该驱动信号并且根据该驱动信号产生一输出电压；其中，该电源电压的电平是根据该输出电压来调节的。
9.根据权利要求8所述的电压调节电路，其特征在于，该驱动器包括: 一变压器，产生该输出电压； 一开关元件，用于开关该变压器；以及 一电平移位器，接收该驱动信号，以及将该驱动信号的电压电平转换到该开关元件所使用的电压范围，用以控制该开关元件。
10.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于， 该电压调节电路用于调节一汽车电池所提供的该电源电压的电平。
11.一用于汽车的电源设备，其特征在于，包括:权利要求1至9所述的任一电压调节电路，以及用于提供该电源电压的一汽车电池。
12.—电压调节电路，其特征在于，该电压调节电路包括: 一误差放大器，根据一第一参考电压和一反馈信号产生一误差信 号，其中，该第一参考电压在一第一调节期间处于一第一电压电平，并且在一第二调节期间处于一第二电压电平； 一驱动器，根据该误差信号调节一电源电压的电平， 其中，该反馈信号与该电源电压相关。
13.根据权利要求12所述的电压调节电路，其特征在于，该电压调节电路用于调整一汽车电池所提供的该电源电压的电平。
14.用于一汽车的一电源装置，其特征在于，包括: 一汽车电池，提供一电源电压；以及 一电压调节电路，调节该电源电压的电平，其中，该电压调节电路包括: 一误差放大器，根据一第一参考电压和一反馈信号产生一误差信号，其中，该第一参考电压在一第一调节期间处于一第一电压电平，并且在一第二调节期间处于一第二电压电平；以及 一驱动器，根据该误差信号调节该电源电压的电平； 其中，该反馈信号与该电源电压相关。
【文档编号】G05F1/14GK104238607SQ201410249845
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】管建葳, 赖致平, 游志青, 叶裕隆 申请人:联发科技股份有限公司