发明名称 切换式功率转换器之低功率模式及回授安排
摘要 一种用于一切换式功率转换器的低功率模式及回授安排。经由关断或导通二或多个如电晶体的主功率开关,而将能量从一电源向一负载传送。当该负载需要一相当低的功率位准时,侦测到此一状态。在回应时,使得一或多个电晶体开关无法进行切换动作,且由其余的电晶体开关处理该负载中减少功率的要求。结果,减少耗损的功率。此系因为寄生的闸极电容及与不动作开关相关的事通电阻不再从电源中耗损任何的功率所致。当该负载抽取一低位准的功率时,本发明的优点为提供相当的效率。此项设计对于由电池充电的装置尤其是有效,其可在如可携式电话备用模式的低功率模式下操作,以延长使用时段。此系因为由于防止不必要的功率耗损,而有助于对电池再充电之前的操作时间。但是,当需要额外的电力时,一或多个先前不动作的开关可以再动作,以确定符合该负载的功率要求。在具有H架桥设计以提供一差动输出信号的音频放大器中,本发明也从该负载的单一侧提供一回授路径。此减少与单边操作有关的失真。
申请公布号 TW496034 申请公布日期 2002.07.21
申请号 TW090102446 申请日期 2001.05.08
申请人 虹冠电子工业股份有限公司 发明人 黄新年
分类号 H03K19/00;G05F1/44 主分类号 H03K19/00
代理机构 代理人 林火泉 台北市忠孝东路四段三一一号十二楼之一
主权项 1.一种切换式功率转换器包含: 一第一电晶体开关,经由关断或导通此第一电晶体 开关,而将能量从一电源向一负载传送, 一耦合第一电晶体开关的第二电晶体开关,经由关 断或导通第二电晶体开关,而将能量从电源向负载 传送;以及 一耦合到第二电晶体开关的低功率侦测器,当侦测 到低功率状态时,使得第二电晶体开关无法切换。 2.如申请专利范围第1项之切换式功率转换器,其中 ,该第一电晶体开关导通时,该第一电晶体开关从 电源向一第一电抗元件(reactive element)传送能量,且 当该第一电晶体开关关断时,该第一电晶体开关将 能量从该第一电抗元件向一第二电抗元件传送。3 .如申请专利范围第2项之切换式功率转换器,其中 当第二电晶体开关导通时,第二电晶体开关从电源 向一第三电抗元件传送能量,而当第二电晶体开关 关断时,该第二电晶体开关将能量从该第三电抗元 件向该第二电抗元件传送。4.如申请专利范围第3 项之切换式功率转换器,其中第一及第二电晶体开 关互相交错。5.如申请专利范围第1项之切换式功 率转换器,其中第一及第二电晶体开关彼此平行耦 合。6.如申请专利范围第1项之切换式功率转换器, 其中当将主动切换该第二电晶体开关时,该第一电 晶体开关的切换动作与该第二电晶体开关的切换 动作同步。7.如申请专利范围第1项之切换式功率 转换器,其中当该第二电晶体开关主动切换时,则 无法由低功率侦测器切换该第一电晶体开关。8. 如申请专利范围第1项之切换式功率转换器,其中 尚包含耦合到该第一及第二电晶体开关的脉宽调 变开关控制器。9.如申请专利范围第1项之切换式 功率转换器,其中尚包含耦合到该第一及第二电晶 体开关的调频开关控制器。10.如申请专利范围第1 项之切换式功率转换器,其中该低功率侦测器经由 监视提供予该负载的电压,而侦测低功率状态。11. 如申请专利范围第1项之切换式功率转换器,其中 经由监视一误差信号,而侦测该低功率状态,其中 该误差信号表示提供予负载的电压及用于该电压 之需要位准之间的差値的。12.如申请专利范围第1 项之切换式功率转换器,其中该低功率侦测器包含 具有磁滞迁移特性的比较器。13.如申请专利范围 第1项之切换式功率转换器,其中该第一及第二电 晶体开关具有大致上不相同的电流携带容量。14. 如申请专利范围第1项之切换式功率转换器,其中 由一同步整流的电流将能量传送到该负载上。15. 如申请专利范围第14项之切换式功率转换器,其中 尚包含一第三电晶体开关及一第四电晶体开关,该 第三及第四对电晶体开关于该电流进行同步整流, 其中当侦测到低功率状态时,由低功率侦测器使该 第四电晶体不动作。16.一种切换式功率转换器包 含: 一开关控制器; 多个电晶体开关,包含一第一电晶体开关及至少包 含两个的一群额外之电晶体开关,各电晶体开关耦 合到开关控制器,以经由该开关控制器关断或导通 对应的电晶体开关,而从一电源向一负载传送电力 ;以及 一耦合到至少两个额外之电晶体开关群的低功率 侦测器,以依据提供予该负载之的功率侦测位准, 而视需要使该群电晶体开关中的一或多个的切换 功能无法动作。17.如申请专利范围第16项之切换 式功率转换器,其中该多个电晶体开关彼此平行耦 合。18.如申请专利范围第16项之切换式功率转换 器,其中该主动切换的多个开关电晶体同步动作。 19.如申请专利范围第16项之切换式功率转换器,其 中该开关控制器为脉宽调变之开关控制器。20.如 申请专利范围第16项之切换式功率转换器,其中该 开关控制器为调频开关控制器。21.如申请专利范 围第16项之切换式功率转换器,其中该低功率侦测 器经由监视提供予该负载的电压,而侦测低功率状 态。22.如申请专利范围第21项之切换式功率转换 器,其中该低功率侦测器包含具有磁滞迁移特性的 比较器。23.如申请专利范围第16项之切换式功率 转换器,其中经由监视一误差信号,而侦测:提供予 负载的功率位准,其中该误差信号表示提供予负载 的电压及用于该电压之需要位准之间的差値的。 24.如申请专利范围第23项之切换式功率转换器,其 中该低功率侦测器包含具有磁滞迁移特性的比较 器。25.一种开关放大器,系用于接收一输入信号及 产生表示该输入信号的输出信号,该开关放大器包 含: 一第一对电晶体开关,当该第一对电晶体开关切换 时,将使得一电抗元件的一第一端的电压位准交替 上升或下降; 一第二对电晶体开关,当该第二对电晶体开关切换 时,将使得一电抗元件的一第一端的电压位准交替 上升或下降; 一开关控制器,系依据输入信号,控制该第一及第 二对电晶体开关的切换动作,以在电抗元件的第二 端形成该输出信号;以及 一耦合到该第二对电晶体开关的一低信号位准侦 测器,当侦测到低输入信号位准的状态时,使得该 第二对电晶体开关无法动作。26.如申请专利范围 第25项之开关放大器,其中输入信号为一音频信号 。27.如申请专利范围第25项之开关放大器,其中尚 包含一扬声器,耦合此扬声器以接收输出信号。28. 如申请专利范围第25项之开关放大器,其中尚包含 一或多个额外的电晶体开关对,以使得电抗元件之 第一端的电压位准交替上升或下降,当侦测的对应 的低输入信号位准状态时,由低信号位准侦测器视 需要使该额外的电晶体对不动作。29.如申请专利 范围第25项之开关放大器,其中第一对电晶体开关 具有大致上相等的电流携带容量,此容量大致上不 等于第二对电晶体开关的电流携带容量。30.如申 请专利范围第25项之开关放大器,其中经由监视输 入信号,使得该低信号位准侦测器侦测低输入信号 的位准。31.如申请专利范围第25项之开关放大器, 其中经由监视表示输入信号及参考位准间之差値 的误差信号,该低信号位准侦测器侦测低输入信号 位准状态。32.如申请专利范围第25项之开关放大 器,其中该低信号位准侦测器包含一窗口比较器( window comparator)。33.如申请专利范围第32项之开关 放大器,其中该窗口比较器包含一磁滞迁移特性。 34.如申请专利范围第25项之开关放大器,其中尚包 含一从电抗元件之一端至该开关控制器的回授路 径,以限制该输出信号。35.如申请专利范围第25项 之开关放大器,其中当没有侦测到低输入信号位准 状态时,主动切换该第一对电晶体开关。36.如申请 专利范围第25项之开关放大器,其中当没有侦测到 低输入信号位准状态时,由低信号位准侦测器使该 第一对电晶体开关不动作。37.一种开关放大器,系 用于接收一输入信号及产生表示该输入信号的差 动输出信号,该开关放大器包含: 一第一对电晶体开关,当该第一对电晶体开关切换 时,将使得第一电抗元件的第一端的电压位准交替 上升或下降; 一第二对电晶体开关,当该第二对电晶体开关切换 时,将使得一第一电抗元件的第一端的电压位准交 替上升或下降; 一第三对电晶体开关,当该第三对电晶体开关切换 时,将使得一第二电抗元件的第一端的电压位准交 替上升或下降; 一第四对电晶体开关,当该第四对电晶体开关切换 时,将使得一第二电抗元件的一第一端的电压位准 交替上升或下降; 一开关控制器,系依据该输入信号控制该第一,第 二,第三及第四对电晶体开关的切换动作,以形成 跨该第一电抗元件之第二端及该第二电抗元件之 第二端之间的差动输出信号;以及 一耦合到该第二对电晶体开关的一低信号位准侦 测器,当侦测到低输入信号位准的状态时,使得该 第二对电晶体开关无法进行切换动作。38.如申请 专利范围第37项之开关放大器,其中该输入信号为 一声频信号。39.如申请专利范围第37项之开关放 大器,其中尚包含一扬声器,耦合此扬声器以接收 该差动输出信号。40.如申请专利范围第37项之开 关放大器,其中尚包含一或多个额外的电晶体开关 对,以使得电抗元件的第一端的电压位准交替上升 或下降,且包含一或多个额外的电晶体开关对,以 使得电抗元件的第一端的电压位准交替上升或下 降,当侦测到对应的输入信号位准状态时,由低信 号位准侦测器视需要使得各额外的电晶体开关对 不动作。41.如申请专利范围第37项之开关放大器, 其中第一对电晶体开关具有大致上相等的电流携 带容量,此容量实质上不等于第二对电晶体开关的 电流携带容量。42.如申请专利范围第37项之开关 放大器,其中经由监视输入信号,使得该低信号位 准侦测低输入信号的位准。43.如申请专利范围第 37项之开关放大器,其中经由监视表示输入信号及 参考位准间之差値的误差信号,该低信号位准侦测 器侦测低输入信号位准状态。44.如申请专利范围 第37项之开关放大器,其中该低信号位准侦测器包 含一窗口比较器(window comparator)。45.如申请专利范 围第44项之开关放大器,其中该窗口比较器包含一 磁滞迁移特性。46.如申请专利范围第37项之开关 放大器,其中尚包含一从第一电抗元件之一端至该 开关控制器的回授路径,以限制该差动输出信号。 47.如申请专利范围第46项之开关放大器,其中从第 二电抗元件到该开关控制器不存在任何对应的回 授路径。48.如申请专利范围第37项之开关放大器, 其中当没有侦测到低输入信号位准状态时,不主动 切换第一及第三对电晶体开关。49.如申请专利范 围第37项之开关放大器,其中当没有侦测到低输入 信号位准状态时,由该低信号位准侦测器使该及第 三对电晶体开关不动作。50.如申请专利范围第37 项之开关放大器,其中该切换放大器被配置在一8 脚的积体电路封装结构中。51.一种开关放大器,系 用于接收一输入信号及产生表示该输入信号的差 动输出信号,该开关放大器包含: 一第一对电晶体开关,当该第一对电晶体开关切换 时,将使得一第一电抗元件的一第一端的电压位准 交替上升或下降; 一第二对电晶体开关,当该第二对电晶体开关切换 时,将使得一第一电抗元件的一第一端的电压位准 交替上升或下降; 一开关控制器,系依据该输入信号控制该第一及第 二对电晶体开关的切换动作,以形成跨该第一电抗 元件之第二端及该第二电抗元件之第二端之间的 差动输出信号;以及 一从第一电抗元件的一端到该开关控制器的回授 路径,以限制差动输出信号。52.如申请专利范围第 51项之开关放大器,其中从第二电抗元件到该开关 控制器不存在任何对应的回授路径。图式简单说 明: 图1为依据本发明之具有低功率模式之切换式功率 转换器的示意图; 图2A、2B、2C及2D示用于图1所示之功率转换器中选 择的信号的时程图; 图3示图1之功率转换器的第一变动实施例,其中进 行同步整流; 图4示图1之功率转换器的第二变动实施例,其中提 供平行的路径,以对输出节点充电; 图5A、5B、5C及5D示用于图4中之功率转换器选择信 号的时程图; 图6示用于图1之功率转换器之低功率侦测电路的 示意图; 图7示具有低功率模式及回授安排设计之一切换式 功率放大器的示意图; 图8示用于图7之功率放大器之低功率侦测电路的 示意图;以及 图9示具有一回授安排设计及低功率模式之D类切 换功率放大器的示意图。
地址 新竹科学园区园区二路十一号五楼