发明名称 直流对直流变换器、用于直流对直流变换器之控制器及用于控制直流对直流变换器之方法
摘要
申请公布号 TWI347066 申请公布日期 2011.08.11
申请号 TW095107414 申请日期 2006.03.06
申请人 富士通半导体股份有限公司 发明人 长谷川守仁
分类号 H02M3/155;G05F1/56 主分类号 H02M3/155
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 一种DC-DC变换器,包含:一个接收输入电压的第一电晶体;一个串联耦合到该第一电晶体的第二电晶体;及一个控制器,其控制该第一电晶体与该第二电晶体以选择一第一模式与一第二模式中之任一者,在该第一模式中该DC-DC变换器操作如同一切换调整器,在该第二模式中该DC-DC变换器操作如同一线性调整器,其中,输出电压及根据该输出电压来改变之输出电流系经由在该第一电晶体与该第二电晶体之间的一节点来产生,且其中,该控制器包括一个模式控制电路,其监视该输入电压、该输出电压、和该输出电流,该模式控制电路包括:一个乘法器,其以在该控制器中消耗之一消耗电流、一监视输入电压及一监视输出电压为基础来决定一负载电流,其中该切换调整器之效率与该线性调整器之效率是实质上相同,及一个比较器,其比较该负载电流与一监视输出电流,并且以一比较结果为基础来产生一个用于选择该第一模式与该第二模式中之一者的模式控制讯号。如申请专利范围第1项所述之DC-DC变换器,更包含:一个耦合到在该第一电晶体与该第二电晶体之间之该节点的抗流线圈;及一个耦合到该抗流线圈的平滑电容器,其用于使该输出电压平滑;其中,在该第一模式期间,该控制器以互补形式作动和不作动该第一电晶体和该第二电晶体,而在该第二模式期间,该控制器不作动该第二电晶体且以该第一电晶体执行线性运作。如申请专利范围第1项所述之DC-DC变换器,其中,该控制器包括:一个误差放大器,其用于把该输出电压与一个参考电压作比较并且根据该比较结果来产生一个误差讯号;一个用于产生一个三角波讯号的三角波振荡器;一个耦合到该误差放大器与该三角波振荡器的PWM比较器,其用于把该误差讯号与该三角波讯号作比较且根据该比较结果来产生一个切换控制讯号;一个耦合到该模式控制电路、该误差放大器、该PWM比较器、和该第一电晶体的选择电路,其响应于该模式控制讯号来在该第一模式期间供应该第一电晶体该切换控制讯号及在该第二模式期间供应该第一电晶体该误差讯号;及一个耦合到该模式控制电路、该PWM比较器、和该第二电晶体的讯号控制电路,其根据该模式控制讯号来在该第一模式期间供应该第二电晶体该切换控制讯号及在该第二模式期间产生一个用于不作动该第二电晶体的闸极讯号。如申请专利范围第3项所述之DC-DC变换器,其中,根据该模式控制讯号,该三角波振荡器与该PWM比较器中之至少一者在该第二模式期间停止运作。如申请专利范围第1项所述之DC-DC变换器,其中,该模式控制电路更包括:一个运算放大器,其用于根据在该监视输入电压与该监视输出电压之间的差来产生放大电压;其中,该乘法器系耦合到该运算放大器,并且以该监视输入电压、该放大电压、与该预定消耗电流为基础来决定该负载电流。如申请专利范围第1项所述之DC-DC变换器,其中,该负载电流根据在该监视输入电压与该监视输出电压之间的差来改变。一种DC-DC变换器的控制器,该DC-DC变换器包括一个接收输入电压的第一电晶体和一个串联耦合到该第一电晶体的第二电晶体,该控制器包含:一个控制该第一电晶体与该第二电晶体以选择一第一模式与一第二模式中之任一者的电路,在该第一模式中该DC-DC变换器操作如同一切换调整器,在该第二模式中该DC-DC变换器操作如同一线性调整器,其中,输出电压及根据该输出电压来改变之输出电流系经由在该第一电晶体与该第二电晶体之间的一节点来产生,且其中,该电路包括一个模式控制电路,其监视该输入电压、该输出电压、与该输出电流,该模式控制电路包括:一个乘法器,其以在该控制器中消耗之一消耗电流、一监视输入电压及一监视输出电压为基础来决定一负载电流,其中该切换调整器之效率与该线性调整器之效率是实质上相同,及一个比较器,其比较该负载电流与一监视输出电流,并且以一比较结果为基础来产生一个用于选择该第一模式与该第二模式中之一者的模式控制讯号。如申请专利范围第7项所述之控制器,其中,该DC-DC变换器更包括:一个耦合到在该第一电晶体与该第二电晶体之间之该节点的抗流线圈;及一个耦合到该抗流线圈的平滑电容器,其用于使该输出电压平滑;其中,在该第一模式期间,该电路以互补形式作动和不作动该第一电晶体和该第二电晶体,而在该第二模式期间,该电路不作动该第二电晶体且以该第一电晶体执行线性运作。如申请专利范围第7项所述之控制器,其中,该电路包括:一个误差放大器,其用于把该输出电压与一个参考电压作比较并且根据该比较结果来产生一个误差讯号;一个用于产生一个三角波讯号的三角波振荡器;一个耦合到该误差放大器与该三角波振荡器的PWM比较器,其用于把该误差讯号与该三角波讯号作比较且根据该比较结果来产生一个切换控制讯号;一个耦合到该模式控制电路、该误差放大器、该PWM比较器、和该第一电晶体的选择电路,其响应于该模式控制讯号来在该第一模式期间供应该第一电晶体该切换控制讯号及在该第二模式期间供应该第一电晶体该误差讯号;及一个耦合到该模式控制电路、该PWM比较器、和该第二电晶体的讯号控制电路,其根据该模式控制讯号来在该第一模式期间供应该第二电晶体该切换控制讯号及在该第二模式期间产生一个用于不作动该第二电晶体的闸极讯号。如申请专利范围第9项所述之控制器,其中,根据该模式控制讯号,该三角波振荡器与该PWM比较器中之至少一者在该第二模式期间停止运作。如申请专利范围第7项所述之控制器,其中,该模式控制电路更包括:一个运算放大器,其用于根据在该监视输入电压与该监视输出电压之间的差来产生放大电压;其中,该乘法器系耦合到该运算放大器,并且以该监视输入电压、该放大电压、与该预定消耗电流为基础来决定该负载电流。如申请专利范围第7项所述之控制器,其中,该负载电流根据在该监视输入电压与该监视输出电压之间的差来改变。一种用于控制DC-DC变换器的方法,该DC-DC变换器包括一个接收输入电压的第一电晶体、一个串联耦合到该第一电晶体的第二电晶体,和一个控制该第一电晶体与该第二电晶体以选择一第一模式与一第二模式中之任一者的控制器,在该第一模式中该DC-DC变换器操作如同一切换调整器,在该第二模式中该DC-DC变换器操作如同一线性调整器,其中,输出电压及根据该输出电压来改变之输出电流系经由在该第一电晶体与该第二电晶体之间的一节点来产生,该方法包含如下之步骤:监视该输入电压、该输出电压、与该输出电流;以在该控制器中消耗之一消耗电流、一监视输入电压及一监视输出电压为基础来决定一负载电流,其中该切换调整器之效率与该线性调整器之效率是实质上相同;比较该负载电流与一监视输出电流;及以一比较结果为基础来产生用于选择该第一模式与该第二模式中之一者的模式控制讯号。如申请专利范围第13项所述之方法,更包含:在该第一模式期间,以互补形式作动和不作动该第一电晶体和该第二电晶体;及在该第二模式期间,不作动该第二电晶体且以该第一电晶体执行线性运作。如申请专利范围第14项所述之方法,更包含:把该输出电压与一个参考电压作比较并且根据该比较结果来产生一个误差讯号;产生一个三角波讯号;把该误差讯号与该三角波讯号作比较且根据该比较结果来产生一个切换控制讯号;其中,在该第一模式期间以互补形式作动和不作动该第一电晶体和该第二电晶体包括:响应于该模式控制讯号来供应该第一电晶体该切换控制讯号;及响应于该模式控制讯号来供应该第二电晶体该切换控制讯号;且其中,在该第二模式期间不作动该第二电晶体且以该第一电晶体执行线性运作包括:响应于该模式控制讯号来供应该第一电晶体该误差讯号;及以该模式控制讯号为基础来产生一个用于不作动该第二电晶体的闸极讯号。如申请专利范围第15项所述之方法,更包含:根据该模式控制讯号来停止该三角波讯号与该切换控制讯号中之至少一者的产生。如申请专利范围第13项所述之方法,其中,该负载电流根据在该监视输入电压与该监视输出电压之间的差来改变。
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