[发明专利]一种电压变换器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电压变换器，更具体地说，本发明涉及直流-直流电压变换器。

背景技术

由于开关调节器效率较高，常运用在诸如便携式电脑、手提电脑、手持设备等电池供电系统中，在这些系统中，开关调节器供电输出接近额定输出电流时(例如，便携式或手提电脑的磁盘或硬盘驱动器工作时)整个电路的效率高。但是，效率是输出电流的一个函数，通常当输出电流很低时，效率降低。效率降低会导致工作的开关调节器的损耗增大，这些损耗包括：调节器控制电路的静态损耗；开关损耗；开关驱动电流损耗；以及电感/变压器的绕组损耗和磁芯损耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低功耗、较高效率的电压变换器，该电压变换器包括输入电路、开关电路、输出电路、反馈电路、开关控制电路、空载模式控制电路以及开关关断电路。输入电路包括一个电感，用于接收输入电压；开关电路与输入电路连接，包括一对开关，用于接收通过输入电路的输入电压；输出电路与开关电路连接，包括输出终端和输出电容，用于为负载提供电流以稳定输出电压；反馈电路，用于检测输出终端信号，并产生一个反馈信号；开关控制电路与反馈电路连接，当电路工作在操作模式下，开关控制电路用于产生开关控制信号，根据反馈信号改变一对开关的占空比，使终端电压稳定；空载模式控制电路与反馈电路和开关电路连接，当反馈电路的输出信号小于预设阀值电压时，空载模式控制电路用于产生空载模式控制信号，指示电路进入空载模式，并使开关电路关断一对开关中的一个；开关关断电路与开关电路连接，当通过电感的电流极性反向时，开关关断电路用于产生第二控制信号，使开关电路关断一对开关中的另一个。在空载模式下，一对开关均关断，电感电流衰减至0。

本发明所述的电压变换器，空载模式控制信号和第二控制信号是两个完全不同的信号。

本发明所述的电压变换器，空载模式控制信号和第二控制信号可对一对开关进行独立控制。

本发明所述的电压变换器，空载模式控制信号和第二控制信号加至开关电路的时间不同。

本发明所述的电压变换器，空载模式控制信号和第二控制信号由各自独立的电路产生。

本发明所述的电压变换器，一对开关包含P型金属氧化物半导体场效应管和N型金属氧化物半导体场效应管。

本发明所述的电压变换器，电路工作在空载模式下，当反馈电路的输出信号下降至基准电压以下一个预设阀值时，电路退出空载模式，进入操作模式。

本发明还提供了一种控制电压变换器的方法，包括：检测放大器输出信号，并将结果与预设阀值进行比较；基于上述比较，判定放大器输出信号大于或小于预设阀值；当放大器输出信号大于预设阀值，设置第一开关值作为空载模式控制信号，以使电压变换器工作在操作模式；当放大器输出信号小于预设阀值，设置第二开关值作为空载模式控制信号，以使电压变换器工作在空载模式；当变换器工作在空载模式，检测放大器的输出信号；基于上述空载模式下的检测，判定放大器输出信号大于或小于预设阀值；基于上述空载模式下的判定，设置第一开关值作为空载模式控制信号，以使电压变换器工作在操作模式。

本发明所述的电压变换器控制方法，在变换器工作在操作模式下，进一步包括：根据时钟信号上升沿，电压变换器导通第一开关；根据时钟信号上升沿，电压变换器关断第二开关；将放大器输出信号与一个基准和信号比较；基于上述比较，判定放大器输出信号大于或小于基准和信号；当放大器输出信号大于基准和信号时，将开关控制信号设置为第一开关值；当开关控制信号设置为第一开关值，电压变换器关断第一开关，导通第二开关。

本发明所述的电压变换器控制方法，在变换器工作在空载模式下，进一步包括：用电压变换器产生的第一信号关断第一开关；检测电感电流极性；判定电感电流极性反向的时间；当电感电流极性反向后，关断第二开关。

本发明所述的电压变换器控制方法，在变换器工作在空载模式下，当反馈电压下降至基准电压以下第二个预设阀值时，放大器输出信号大于预设阀值。

本发明所述的电压变换器控制方法，基准和信号是斜坡补偿信号和电流采样信号的和。

本发明所述的电压变换器控制方法，第二控制信号用于关断第二开关，第二控制信号和开关控制信号完全不同。

本发明所述的电压变换器控制方法，当电感电流极性相反后，空载模式控制信号和第二控制信号共同用于开关电路关断一对开关中的另一个开关。

本发明所述的电压变换器控制方法，开关控制信号和第二控制信号共同用于开关电路关断第二开关。第二控制信号和开关控制信号完全不同。