开关调整器电路的制作方法

本公开总体上涉及电压转换电路，并且更具体地，涉及开关调整器(regulator)电路。

背景技术：

1、通过使用步降或步升电源电压的电压转换电路，在电子设备内生成的电源电压可以驱动其中以不同的电压电平操作的各种电子组件。电源电压也可以动态地步降到给定的电子组件，以降低低功率操作模式下的功耗。例如，当处理数字信号的数字电路在要求相对低性能的模式下操作时，可以向数字电路提供低电平电源电压，但是当数字电路要求相对高性能时，可以向数字电路提供高电平电源电压。因此，可以使用能够生成各种电平的电源电压的开关调整器电路。可能需要开关调整器电路快速地改变电压电平，但具有有限的尺寸约束，并生成具有降低的噪声的电源电压。

2、对于诸如物联网(iot)设备、真无线立体声(tws)设备、无线传感器标签和智能手机等的移动设备，需要小型化的开关调整器电路。移动设备包括具有各种功能的若干个半导体芯片，诸如处理器、用于通信的集成电路、用于媒体处理的集成电路和电力管理集成电路。根据操作条件，半导体芯片内的电路可能需要不同的相应电力。为此，需要提供多种功率水平/范围的电力管理电路。

3、降压-升压电压转换电路作为实现高效率的电力转换技术是已知的。降压-升压电压转换电路用作从电池向每个半导体芯片供电的电路。

4、然而，降压-升压电压转换电路包括在电力管理集成电路的衬底上占据大面积的电感器。当电感器的数量增加时，可能会限制电力管理集成电路的其他设计空间。因此，对于这种类型的电路，期望尽可能减少电感器的数量。

技术实现思路

1、本公开的各方面提供了一种单输入多输出(simo)转换器电路及其电力管理集成电路，在一些实施例中，该simo转换器电路提供多个输出，但是仅使用一个电感器。

2、本公开的各方面提供了一种具有高效率、低纹波和快速响应速度的开关调整器电路及其电力管理集成电路。

3、本公开的各方面还提供了一种开关调整器电路及其电力管理集成电路，该开关调整器电路通过自适应于误差来操作而具有改善的输出电压准确度。

4、本公开的实施例提供了一种开关调整器电路，该开关调整器电路包括输入电路，该输入电路包括第一电路部分和第二电路部分，每个电路部分都包括多个输入开关，并且被配置为对输入电压进行升压，从而生成施加电压。电感器具有接收施加电压的第一端。多输出端电路包括第一单元输出端和第二单元输出端，每个单元输出端都连接到电感器的第二端，其中第一单元输出端和第二单元输出端中的每一个都包括至少一个输出开关。误差检测电路可以被配置为基于第一单元输出端的第一输出电压和第二单元输出端的第二输出电压来生成误差检测电流和误差检测电压。输出开关控制器可以被配置为基于误差检测电压和误差检测电流来生成用于控制输出开关的输出开关控制信号。模式选择器可以被配置为基于输入电压和第一单元输出端或第二单元输出端的相应目标输出电压来选择多种操作模式之一。输入开关控制器可以被配置为基于所选操作模式来生成用于控制输入开关的输入开关控制信号。第一电路部分可以包括第一飞跨电容器(flying capacitor)，并且第二电路部分可以包括第二飞跨电容器。输入开关控制器可以根据输入开关控制信号交替地对第一飞跨电容器和第二飞跨电容器充电，使得输入电路输出施加电压。

5、对单元输出端中的给定一个单元输出端中的输出开关的控制可以控制该输出开关的导通时间，从而将该单元输出端的输出电压向与其相关联的目标电压调节。

6、本公开的实施例提供了一种开关调整器电路，包括：第一输入电路和第一电感器，该第一输入电路包括第一电路部分和第二电路部分，每个电路部分都包括多个第一输入开关和飞跨电容器，对输入电压进行升压并输出升压后电压作为第一施加电压，该第一电感器接收第一施加电压；第二输入电路和第二电感器，该第二输入电路包括第三电路部分和第四电路部分，每个电路部分都包括多个第二输入开关，对输入电压进行升压，并输出升压后电压作为第二施加电压，该第二电感器接收第二施加电压；多输出端电路，包括第一单元输出端、第二单元输出端和第三单元输出端，每个单元输出端都连接到第一电感器和第二电感器之间的公共输出端，第一单元输出端至第三单元输出端中的每一个都包括至少一个输出开关；误差检测电路，分别基于第一单元输出端至第三单元输出端的第一输出电压至第三输出电压来生成第一误差检测电流至第三误差检测电流和第一误差检测电压至第三误差检测电压；输出开关控制器，基于第一误差检测电流至第三误差检测电流来生成用于控制输出开关的输出开关控制信号；模式选择器，被配置为基于输入电压和第一元输出端至第三单元输出端的相应目标输出电压来选择操作模式；以及输入开关控制器，其接收模式选择器的选择结果，并基于该选择结果来生成用于控制第一输入开关和第二输入开关的输入开关控制信号。

7、本公开的实施例提供了一种开关调整器电路，包括：输入电路，包括多个输入开关，对输入电压或地电压进行升压，并输出施加电压；电感器，接收施加电压；连接节点开关电路，包括连接在电感器的输出节点和地导体之间的连接节点开关；多输出端电路，包括连接到电感器的输出节点的第一单元输出端、第二单元输出端，以及第三单元输出端，第一单元输出端至第三单元输出端中的每一个都包括至少一个输出开关；误差检测电路，分别基于第一单元输出端至第三单元输出端的第一输出电压至第三输出电压来生成第一误差检测电流至第三误差检测电流和第一误差检测电压至第三误差检测电压；输出开关控制器，基于第一误差检测电流至第三误差检测电流来生成用于控制输出开关的输出开关控制信号；模式选择器，被配置为基于输入电压和第一输出端至第三单元输出端的相应目标输出电压来选择操作模式；以及输入开关控制器，被配置为接收模式选择器的选择结果，并且基于该选择结果来生成用于控制输入开关和连接节点开关的输入开关控制信号。

8、然而，本公开的各方面不限于本文阐述的那些方面。通过参考下面给出的本公开的具体实施方式，本公开的上述和其他方面对于本公开所属领域的普通技术人员将变得更加清楚。

技术特征：

1.一种开关调整器电路，包括：

2.根据权利要求1所述的开关调整器电路，其中，误差检测电路包括：

3.根据权利要求2所述的开关调整器电路，其中，输出开关控制器包括：

4.根据权利要求3所述的开关调整器电路，其中，输出开关控制器控制输出开关控制信号的导通时间，使得导通时间不与另外的输出端的输出开关控制信号的导通时间重叠。

5.根据权利要求3所述的开关调整器电路，其中，当第一单元输出端的第一误差检测电压大于第二单元输出端的第二误差检测电压时，输出开关控制器控制第一单元输出端的第一输出开关控制信号的导通时间长于第二单元输出端的第二输出开关控制信号的导通时间。

6.根据权利要求3所述的开关调整器电路，其中，当第二误差检测电压变得大于第一误差检测电压时，第二单元输出端的第二输出开关控制信号被导通。

7.根据权利要求1所述的开关调整器电路，还包括生成脉冲宽度调制pwm信号的脉冲宽度调制器，pwm信号被施加到输入开关控制器，其中，pwm信号是根据斜升电压和从误差检测电路输出的误差检测电压之间的比较结果调节了其脉冲宽度的信号。

8.根据权利要求1所述的开关调整器电路，其中，模式选择器根据单元输出端之一的目标电压在任何给定时间选择操作模式，其中，目标电压范围内的参考电压是基于输入电压或输入电压的缩放值来设置的，参考电压被施加到模式选择器和误差校正电路中的每一个，误差校正电路将单元输出端的当前输出电压与参考电压进行比较，并基于比较来设置控制单元输出端的开关的导通状态的输出开关控制信号的持续时间。

9.根据权利要求1所述的开关调整器电路，其中，第一电路部分包括：

10.一种开关调整器电路，包括：

11.根据权利要求10所述的开关调整器电路，其中，误差检测电路包括：

12.根据权利要求11所述的开关调整器电路，其中，输入开关控制器根据斜升电压和总误差检测电压之间的比较结果来调节输入开关控制信号的脉冲宽度。

13.根据权利要求11所述的开关调整器电路，其中，输出开关控制器包括：

14.根据权利要求13所述的开关调整器电路，其中，输出开关控制器控制输出控制信号的导通时间，使得其不与另外的输出端的输出开关控制信号的导通时间重叠。

15.根据权利要求13所述的开关调整器电路，其中，当第一单元输出端的第一误差检测电压大于第二单元输出端的第二误差检测电压时，输出开关控制器控制第一单元输出端的第一输出开关控制信号的导通时间长于第二单元输出端的第二输出开关控制信号的导通时间。

16.根据权利要求13所述的开关调整器电路，其中，当第二误差检测电压变得大于第一误差检测电压时，第二单元输出端的第二输出开关控制信号被导通。

17.一种开关调整器电路，包括：

18.根据权利要求17所述的开关调整器电路，其中，误差检测电路包括：

19.根据权利要求18所述的开关调整器电路，其中，输出开关控制器包括：

20.根据权利要求19所述的开关调整器电路，其中，输入开关控制器根据斜升电压和从误差检测电路输出的总误差检测电压之间的比较结果来调节输入开关控制信号的脉冲宽度。

技术总结
开关调整器的实施例包括连接输入电路和多输出端电路的单个电感器或两个电感器，多输出端电路可以以各自不同的电压电平驱动不同的负载。输入电路可以包括多个输入开关，并且可以经由在多种所选模式(诸如降压模式、升压模式和降压‑升压模式)之一下的操作来对输入电压或地电压进行升压，从而向一个或多个电感器提供施加电压。每种所选模式可以基于多输出端电路中的多个单元输出端(输出负载驱动区段)之一的目标电压。可以监视输出电压，并在多输出端电路中控制开关的导通时间，以将输出电压维持在相应目标范围内。

技术研发人员：野见山贵弘,白种范
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12