升压转换器的制造方法
【专利摘要】公开了基于平均电流及抛物线型斜坡补偿的升压转换器控制。该转换器组合了最大化速度的电流回路，且没有通常伴随抛物线型斜坡补偿出现的电压依赖的最大输出功率。特别地，在高转换比范围内，本转换器大大简化了最大功率控制。
【专利说明】升压转换器
【技术领域】
[0001]本发明涉及升压转换器领域，具体地涉及平均电流模式控制的升压转换器。
【背景技术】
[0002]在现代电池供电的便携电子设备如智能手机中，高效升压转换器用于所需电压高于电池电压的电路。在需要重新充电以前，高的电源效率对于长的工作时间至关重要。
[0003]在升压转换器中，通常需要限制峰值电流以防止过载造成损坏。峰值电流模式控制的优点在于电感器中的最大电流得到控制，且最大电流可以容易的方式用于限制输入功率。对于高电压转换比下发生的高占空比，出于电流回路稳定性的考虑，需要斜坡补偿。抛物线型斜坡补偿给出电流回路的最大速度并确保所有转换比下的稳定性。
[0004]抛物线型斜坡补偿的峰值电流模式控制的升压转换器的缺点在于，最大平均电感器电流取决于斜坡补偿的量，并因此在很大程度上取决于升压电压。结果是最大输出功率在很大程度上取决于升压电压。
[0005]图1所示为基本升压转换器电路，并且用于解释工作原理。
[0006]许多升压转换器使用连接在电池及两个开关开关I和开关2之间的电感器，所述两个开关连接电感器至地或至输出电容。
[0007]开关I的接通取决于切换频率f (或周期T)及占空比D,开关I关断时，开关2接通。因此得到的电感器L中的电流L为三角形状电流，其斜率由电池电压Vbat及电池电压与输出电压间的差值Vbat-Vbst确定。
[0008]在图1所示结构中，由用于操作开关的占空比D确定输出电压与电池电压间的比例:
【权利要求】
1.一种升压转换器，用于在输入电压及输出电压间进行转换，所述升压转换器包括: 电感器(10)，与所述输入电压(Vbat)相连； 开关结构(14，16)，用于控制所述输出电压下流向输出负载(18)的电感器电流的切换；及 控制器(10)，用于控制所述开关结构以提供占空比控制； 其中，当所述电感器电流达到峰值电流水平(Ipeak-1sote)时发生占空比控制切换，所述峰值电流水平以峰值电流水平函数的形式随时间变化，所述峰值电流水平函数包括目标峰值(Ip)与斜坡补偿函数(Is)的结合，所述目标峰值源自目标平均电感器电流，所述斜坡补偿函数以与所述转换器的切换周期相对应的周期周期性变化。
2.根据权利要求1所述的转换器，其中所述峰值电流水平函数(Ip-1s)包括以下元素的组合: 平均电感器电流(Iuatc)的目标值，取决于所述输出电压(Vbst)的误差； 补偿值(1w)，用于将所述目标平均电感器电流值转换成所述目标峰值(Ip) '及 抛物线型斜坡补偿函数(Ismpe)。
3.根据权利要 求2所述的转换器，还包括用于得到所述目标平均电感器电流的电压反馈单元(38)及用于限制最大目标平均电感器电流的限制器(37)。
4.根据权利要求2至3中任一所述的转换器，包括补偿单元(40)，用于从所述输入电压及目标输出电压中得到所述补偿值。
5.根据权利要求4所述的转换器，其中，所述补偿值包括:
6.根据权利要求2至5中任一所述的转换器，包括斜坡补偿单元(36)，用于根据目标输出电压值(Vbst)得到所述斜坡补偿函数。
7.一种音频放大器，包括根据任意前述权利要求所述的升压转换器。
8.—种控制升压转换器的方法，所述升压转换器用于在输入电压(Vbat)及输出电压(Vbst)间进行转换，所述方法包括使用占空比控制，来控制在输出电压下流向输出负载的电感器电流的切换， 其中，所述占空比控制包括当所述电感器电流达到峰值电流水平时执行切换，所述峰值电流水平以峰值电流水平函数(Ipeak-1smpe)的形式随时间变化，及 其中，所述方法包括由目标峰值(Ip)及斜坡补偿函数(Is)得到所述峰值电流水平函数，所述目标峰值源自目标平均电感器电流，所述斜坡补偿函数以与转换器切换周期相对应的周期周期性变化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，得到所述峰值电流水平函数包括: 根据所述输出电压(Vbst)的误差设定平均电感器电流的目标值； 将所述目标平均电感器电流值转换成目标峰值电感器电流值；及 将抛物线型斜坡补偿函数(Is)应用于所述目标峰值电感器电流值。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括限制最大目标平均电感器电流(IumiJ。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中将所述目标平均电感器电流值转换成目标峰值电感器电流值依据所述输入电压及目标输出电压进行。
12.根据权利要求11所述的方法，其中将所述目标平均电感器电流值转换成所述目标峰值电感器电流值包括加入补偿值，所述补偿值包括:
13.根据权利要求8至12中任一项所述的方法，其中所述斜坡补偿函数由目标输出电压值得到。
14.一种升压转换器，用于在输入电压及输出电压间进行转换，所述升压转换器包括: 电感器(10)，与所述输入电压(Vbat)相连； 开关结构(14，16)，用于控制所述输出电压下流向输出负载(18)的电感器电流的切换；及 控制器(10)，用于控制所述开关结构以提供占空比控制； 其中，当所述电感器电流达到峰值电流水平(IPEAK,uM-1s)时发生占空比控制切换，所述峰值电流水平以峰值电流水平函数的形式随时间变化，且其中所述峰值电流水平函数包括目标峰值(Ιρεακλιμ)及斜坡补偿函数(Is)，所述目标峰值取决于最大平均电感器电流(IuavG,max)而受限，所述斜坡补偿函数以与转换器切换周期相对应的周期周期性变化。
15.一种控制升压转换器的方法，所述升压转换器用于在输入电压(Vbat)及输出电压(Vbst)间进行转换，所述方法包括使用占空比控制，来控制所述输出电压下流向输出负载的电感器电流的切换， 其中，所述占空比控制包括当所述电感器电流达到峰值电流水平时执行切换，所述峰值电流水平以峰值电流水平函数(Ipeak-1swpe)的形式随时间变化，且其中所述峰值电流水平函数包括目标峰值(ΙΡΕΑΚΛΙΜ)及斜坡补偿函数(Is)，所述目标峰值取决于最大平均电感器电流(IumiJ而受限，所述斜坡补偿函数以与转换器切换周期相对应的周期周期性变化。
【文档编号】H02M3/04GK104038048SQ201410074795
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2013年3月4日
【发明者】本诺·克拉本伯格 申请人:Nxp股份有限公司