[发明专利]功率调节器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，更具体的说，涉及功率调节器及其控制方法。

背景技术

电压调节器，例如直流-直流电压转换器，用以给不同类型电子设备提供稳定的电压源。对于一些低功率的设备(例如便携式电脑、便携式手机等)的电池管理尤其需要高效率的直流-直流转换器。开关型电压调节器将输入电压转换成一高频电压信号，然后对该高频输入电压信号进行滤波处理以产生一直流输出电压。开关调节器通常包括一个开关，将一输入直流电压源(如电池)交替地耦合和解耦到负载(如集成电路)上；一个输出滤波装置，通常包括一个电感和一个电容，其连接在输入电压源和负载之间，用以对开关的输出进行滤波处理，进而提供一直流输出电压；一个控制装置(例如脉冲宽度调节器(PWM)、频率脉冲调节器等)用以控制开关以获得一相对恒定的直流输出电压。

在一些应用中(如射频传输、便携式计算设备等)，射频或者数字芯片需要的瞬时功率太大，以致于电压调节器的输入源不足以提供其要求的功率。因此，电压调节器的输出电压下降，影响了关联的射频或者数字芯片的性能，可能造成系统运行不良。

发明内容

本发明的目的是提供一种驱动具有大动态跳变的负载的功率调节器及其控制方法。

本发明的实施例涉及电容尺寸最小的高密度功率调节器或者功率电源，其适用于大动态负载的应用。

依据本发明一实施例的功率调节器包括，(1)连接到输入端的输入电容，所述输入端与一功率源连接，所述功率源被一预设限值限制；(2)连接到输出端的输出电容，所述输出端连接一负载，所述负载具有第一负载状态和第二负载状态；(3)第一调节装置，用以将输入端的输入电压转换成输出端的输出电压，并以此来驱动负载；(4)连接到第一调节装置的第二调节装置；(5)连接到第二调节装置的储能元件，在第二负载状态时，所述第二调节装置将储能元件的能量传递至第一调节装置，以保持输出端的输出电压的调整水平。

依据本发明的另一实施例，将输入端的功率源转换成输出端负载上的调节电压的方法，其包括：(1)第一调节装置调节源自所述功率源的负载电压；(2)判断所述负载处于第一负载状态还是第二负载状态；(3)在第一负载状态期间内，储能元件充电储能；(4)在第二负载状态时，储能元件放电释放能量以保持负载上的合适的输出调节水平值，同时也保持输入电流或者功率低于预设限值，所述预设限值限制所述功率源提供的功率或电流。

依据本发明的实施例，可以方便的实现高密度功率调节器或者电源。而且，本发明的实施例适用于支持大动态负载应用的电容体积最小的电源。通过下文优选实施例的具体描述，本发明的上述和其他优点更显而易见。

附图说明

图1A所示为驱动具有大动态跳变的负载的一示例电压调节器的原理图；

图1B所示为图1A所示的调节器的工作波形图；

图2A所示为驱动具有大动态跳变的负载的一示例两级功率调节器的原理图；

图2B所示为图2A所示的调节器的工作波形图；

图3A所示为依据本发明实施例的第一示例功率调节器的原理方框图；

图3B所示为依据本发明实施例的第二示例功率调节器的原理方框图；

图4A所示为依据本发明实施例的一示例具有三个调节装置部分的功率调节器电路的原理框图；

图4B所示为依据本发明实施例的一示例具有脉冲宽度调制(PWM)控制的功率调节器的原理框图；

图5A所示为依据本发明实施例的一示例具有两个调节装置部分的功率调节器的原理框图；

图5B所示为依据本发明实施例的一示例具有脉冲宽度调制(PWM)控制的功率调节器电路的原理框图；

图5C所示为依据本发明实施例的一示例充电限制电路的原理框图；

图6A所示为依据本发明实施例的一示例具有输入电压检测装置的功率调节器电路的原理框图；

图6B所示为依据本发明实施例的一示例具有输入电压检测装置和PWM控制的功率调节器电路的原理里框图；

图7A所示为依据本发明实施例的一示例具有输入电压检测装置和两个调节装置部分的功率调节器的原理框图；

图7B所示为依据本发明实施例的一示例具有PWM控制装置和两个调节装置部分的功率调节器的原理框图；

图7C所示为依据本发明实施例的图7A所示的电路的工作波形图；

图8所示为依据本发明实施例的使高密度调节器中的电容体积最小化的方法流程图，所述高密度调节器用于驱动具有大动态跳变负载和输入功率限制的负载。

具体实施方式