Dc-dc电压转换器和转换方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及DC-DC电压转换器，该DC-DC电压转换器用于从输入电压可变的电压 输入生成经调整的电压输出。输出电压可W具有比输入电压更高或更低的值，并且即使输 入电压和输出负载可能会改变，输出电压也是稳定的。
【背景技术】
[000引开关电容器DC-DC电压转换器通常使用"飞跨电容器（flyingcapacitor)"。该 些电容器从输入电压充电，然后放电到负载，从而提供电荷转移和恒定的输出电压。
[000引 图1示出了已知的基本的DC-DC转换器电路。
[0004] 该电路包括开关电容器Csw。该开关电容器Csw的一个端子SAP通过第一开关S1 连接到输入，通过第H开关S3连接到输出。该开关电容器Csw的另一个端子SAM通过第四 开关S4连接到输入，通过第二开关S2接地。
[0005] 该种类型的基本的DC-DC转换器集成开关S1至S4和振荡器，W使得该些开关S1、 S2和S3、S4成对地交替工作。
[0006] 振荡器的输出显示为时钟信号Clk，并且时钟信号0化取决于V0UT是否已经达到 目标电压化ef被传递到该些开关。与口 10控制时钟信号的传递，比较器比较输出电压（或 从输出电压得到的电压）与基准电压化ef。比较器的输出用于控制是否与口传递时钟信 号。因此比较器的输出是控制转换器粟送的控制信号PUMP。当该信号为高时，循环的电荷 粟被启用，当该信号为低时，该循环被停止。
[0007] 所示的配置使输入电压翻倍。
[0008]DC-DC转换器根据时钟序列在两个阶段工作。在第一个半周期（存储阶段），闭合 开关S1和S2,将开关电容器Csw充电到输入电压Vin。在第二个半周期（加载阶段），闭合 开关S3和S4,打开开关S1和S2。该个动作使Csw的负极端子SAM连接到Vin，使正极端子 SAP连接到V0UT。如果输出负载Cload两端的电压比Csw两端的电压小，则电荷从Csw流 向Cload。
[0009] 存储阶段和加载阶段交替出现，使DC-DC转换器的输出电压升高，直到达到目标 值化ef为止。当V0UT达到化ef时，切换时钟被停止，然后DC-DC转换器保持在存储阶段。
[0010] 一旦V0UT低于化ef，DC-DC转换器重新开始粟送，交替存储阶段和加载阶段，直到 V0UT再次上升到高于化ef。
[001。 应当通过使用比较器12的电压滞后在电压窗口内调整DC-DC转换器的输出电压。 通过该种方式，在化ef和化ef+Hyst之间调整V0UT。V0UT上升沿的阔值电压为化ef+Hyst，V0UT下降沿的阔值电压为化ef。
[001引 图2示出了该一操作，并示出了输出电压V0UT的电压波形，输出电压V0UT在化ef 和化ef+Hyst之间波动。
[001引在启动时间期间，DC-DC转换器将能量从Vin粟送到V0UT，并且V0UT上升到 化ef+Hyst。然后DC-DC转换器通过保持在存储状态而停止。该一过程被示为阶段P1，它对 应的是信号PUMP为低时，等待输出电压回落到化ef。
[0014] 在阶段P1期间，由于输出负载电流使得V0UT线性下降直到化ef，然后DC-DC转换 器重新启动，W使V0UT升高直到化ef+Hyst。该一升高涉及交替的加载阶段P2和存储阶段 P3。
[0015] 对于基本的DC-DC转换器的拓扑结构，假设有快速的DC-DC输出上升沿，则DC-DC 输出的开关噪声会相对于DC-DC转换器的输出调整窗口和DC-DC负载电流而变化：
[0016]
【主权项】
1. 一种DC-DC转换器，其特征在于，包括： 电容器装置（Csw); 开关装置（S1-S4)，用于在加载阶段期间控制电容器装置禪合到转换器的输入（Vin)，W及在存储阶段期间控制电容器装置禪合到转换器的输出（VOUT); 电路（10,12)，用于控制开关装置在输出电荷阶段期间使加载阶段和存储阶段交替，W及在输出保持阶段期间使加载阶段和存储阶段停止交替，各阶段之间的循环产生转换器的 开关频率； 可变输出负载化2);和 反馈电路巧2)，用于控制可变输出负载化2)，从而保持恒定的转换器的开关频率。
2. 如权利要求1所述的转换器，其特征在于，反馈电路巧2)包括锁相环电路。
3. 如权利要求2所述的转换器，其特征在于，锁相环电路包括相位比较器巧6)，用于将 依赖于转换器的开关频率变化的信号与基准频率信号（化ef)进行比较，W获得用于控制 可变输出负载的控制信号。
4. 如权利要求3所述的转换器，其特征在于，依赖于转换器的开关频率变化的信号包 括粟送控制信号值CDCPUMP)，该信号表示转换器的输出是否已经达到目标值。
5. 如权利要求4所述的转换器，其特征在于，包括分频电路巧4)，用于从时钟信号 (Clk)得到基准频率信号（化ef)，其中，当由粟送控制信号启动时，时钟信号控制开关装 置。
6. 如前述任一权利要求所述的转换器，其特征在于，可变输出负载包括与转换器的输 出负载（Cload)并联的压控电流源化2)。
7. -种RF通信电路，其特征在于，包括： 接收机电路和/或发射机电路；和 如前述任一权利要求所述的转换器，用于从电池对接收机电路和/或发射机电路提供 电源。
8. 如权利要求7所述的电路，其特征在于，接收机电路和/或发射机电路包括近场通信 电路。
9. 如权利要求8所述的电路，其特征在于，接收机电路和/或发射机电路在一频率范围 内工作，并且其中转换器的开关频率在该频率范围之外。
10. 如权利要求9所述的电路，其特征在于，该频率范围为从lOOKHz至IJIMHz。
11. 一种DC-DC转换方法，其特征在于，包括： 在加载阶段期间控制电容器装置（Csw)禪合到转换器的输入，W及在存储阶段期间控 制电容器装置禪合到转换器的输出； 在输出电荷阶段期间使加载阶段和存储阶段交替，W及在输出保持阶段期间使加载阶 段和存储阶段停止交替，各阶段之间的循环产生转换器的开关频率； 控制可变输出负载化2)，从而保持恒定的转换器的开关频率。
12. 如权利要求11所述的方法，其特征在于，包括将依赖于转换器的开关频率变化的 信号与基准频率信号（化ef)进行比较，W获得用于控制可变输出负载的控制信号。
13. 如权利要求12所述的方法，其特征在于，依赖于转换器的开关频率变化的信号包 括粟送控制信号值CDCPUMP)，该信号表示转换器的输出是否已经达到目标值。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括从时钟信号（Clk)得到基准频率信号 (化ef)，其中，当由粟送控制信号启动时，时钟信号控制开关装置。
15. 如权利要求11至14中任一项所述的方法，其特征在于，控制可变输出负载包括控 制与转换器的输出负载并联的压控电流源化2)。
【专利摘要】本发明涉及DC-DC转换器、RF通信电路以及DC-DC转换方法。DC-DC转换器包括电容器装置和开关装置，该开关装置用于在加载阶段期间控制电容器装置耦合到转换器的输入，以及在存储阶段期间控制电容器装置耦合到转换器的输出。转换器在电荷泵送阶段和电荷保持阶段之间循环，产生转换器的开关频率。可变输出负载被控制以保持恒定的转换器的开关频率。
【IPC分类】H02M3-07
【公开号】CN104716827
【申请号】CN201410743529
【发明人】美拉尼·菲利普
【申请人】恩智浦有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2014年12月8日
【公告号】EP2884642A1, US20150207404