[发明专利]电压转换器和使用该电压转换器的方法

说明书

技术领域

示例实施例涉及电压转换器，特别是涉及一种开关调节器类型的DC-DC转换器。

背景技术

DC-DC转换器一般指用于将DC电压转换到具有不同电压电平的另一DC电压的电路。DC-DC转换器还可以提供由用户选择的DC电压。DC-DC转换器还可以用于维持恒定电压，其中DC-DC转换器可具有可反馈输出电压并将设定电压与输出电压比较的结构。

开关调节器可以是一种类型的DC-DC转换器。开关调节器可以将输出电压与设定电压比较。然后可以从输出电压和设定电压之间的误差产生脉冲宽度调制信号。可串联耦合并由脉冲宽度信号控制的PMOS功率晶体管和NMOS晶体管，可产生输出电压。

传统的开关调节器可包括功率切换单元、低通滤波器、误差放大器、和模拟脉冲调制器。开关调节器还可包括sigma delta调制器以及栅极驱动器，以替代模拟脉冲宽度调制器。

开关调节器中包括的误差放大器和sigma delta调制器可用模拟电路或数字电路实现。当误差放大器用模拟电路实现时，误差放大器可接收输出电压Vout，并且将电压Vset设定为模拟值。误差值还可对应于一模拟值。sigma delta调制器可用模拟电路实现，并且sigma delta调制器可根据误差值EV产生。当误差放大器用数字电路实现时，输出电压Vout和设定电压可被转换为数字值。对应于误差值EV的数字值然后可通过将输出电压Vout与设定电压Vset比较而输出。sigma delta调制器还可用数字电路实现。

无论开关调节器用模拟电路还是数字电路实现，开关调节器可接收输出电压Vout作为反馈。因此，保留在输出电压Vout中的开关噪声分量、根据负载变化的输出电压Vout的变化、以及由于谐波和自调制造成的噪声分量，可影响误差值EV。功率电压VDD的变化也可影响开关调节器的输出电压Vout。

发明内容

示例实施例因此贯注于一种电压转换器和其方法，其基本上克服由于相关技术的限制和缺点造成的一个或更多的问题。

因此示例实施例的一个特征是提供一种能够补偿功率电压变化的DC-DC转换器。

因此示例实施例的另一个特征是减少由开关操作造成的噪声。

因此示例实施例的另一个特征是通过用数字电路替换传统的模拟电路增加集成度。

因此示例实施例的另一个特征是提供一种转换DC-DC转换器的方法，其可以补偿功率电压的变化并减小噪声。

示例实施例的上述和其他特征之一可提供一种电压转换器，其具有功率开关单元、模拟-数字转换单元、数字低通滤波器、误差值计算器、以及开关信号产生器。功率开关单元可被配置来接收功率电压和接地电压，并可被配置来通过响应于开关信号在输出端以及功率电压和接地电压之一之间切换来产生输出电压。模拟-数字转换单元可被配置来通过采样对应于数字信号的功率电压、输出电压、所转换的功率电平信号以及所转换的输出电平信号，输出所转换的功率电平信号和所转换的输出电平信号。数字低通滤波器可被配置来对所转换的功率电平信号和所转换的输出电平信号执行低通滤波。误差值计算器可被配置来通过将经低通滤波的功率电平信号、经低通滤波的输出电平信号和输出设定值比较而产生误差值。开关信号产生器可被配置来产生开关信号，用于调整将输出端连接到功率电压和接地电压之一的时间间隔。

误差值计算器可输出：输出设定值与第一补偿值和第二补偿值的和之间的差值，第一补偿值对应经低通滤波的功率电平信号和第一增益因子的乘积值，并且第二补偿值对应经低通滤波的输出电平信号和第二增益因子的乘积值。

误差值计算器可包括：第一乘法器，其被配置来通过将经低通滤波的功率电平信号和第一增益因子相乘输出第一补偿信号；第二乘法器，其被配置来通过将经低通滤波的输出电平信号和第二增益因子相乘输出第二补偿信号；以及减法器，其被配置来输出该输出设定值与第一补偿值和第二补偿值的和之间的差值。

误差值计算器可输出该输出设定值与第一补偿值、第二补偿值和整个系统的偏置值的和之间的差值。

误差值计算器可包括：第一乘法器，其被配置来通过将经低通滤波的功率电平信号与第一增益因子相乘以输出第一补偿信号；第二乘法器，其被配置来通过将经低通滤波的输出电平信号与第二增益因子相乘以输出第二补偿信号；以及减法器，其被配置来输出该输出设定值与第一补偿值、第二补偿值和偏置值的和之间的差值。