[发明专利]一种开关稳压电路

说明书

技术领域：

本发明涉及一种开关稳压器电路。更具体地，本发明涉及开关稳压电路中可在宽电流范围内保持高效的控制电路和方法。

背景技术：

电压调节器的目的是为负载提供一种预定的和恒定的输出电压，而输入电压源可能是波动的。一般来说，有两种不同类型的稳压器：串联稳压器和开关稳压器。

串联稳压器采用与负载串联耦合在一起的元件（例如功率晶体管），以控制该元件两端的电压降，从而调节出现在负载端的电压。与此相反，开关稳压器采用的开关（例如功率晶体管）与负载串联或并联耦合连接。稳压器控制开关的开启和关闭，以调节供给负载的功率。开关稳压器采用电感能量存储元件，从而将电流脉冲转换成稳定的负载电流。因此，开关稳压器的功率以离散的电流脉冲形式被发送，而在一个串联稳压器中，稳压器的功率以稳定的电流形式被发送。

为了产生电流脉冲，开关稳压器通常包括控制电路，以打开和关闭开关。开关的占空比（它控制向负载提供的功率）可以通过多种方法来改变。例如，占空比可以通过以下方法改变：（1）固定脉冲频率而改变各脉冲的占空比，（2）固定各脉冲的占空比而改变脉冲频率。

不管采用哪种方法控制占空比，开关稳压器一般都比串联稳压器的效率更高。在串联稳压器中，旁路元件一般工作在其线性区域，在线性区域内，旁路元件连续导通电流。这将导致晶体管连续的功率耗散。相反，在开关稳压器中，开关处于断开状态（这种状态下没有功率耗散）或导通状态（低阻抗状态，这种状态下有较小的功率耗散）。这种差异在操作时通常会导致开关稳压器的平均功耗的减少。

当稳压器的输入-输出端电压差较大时，上述效率上的差异将更加清晰。例如，等效功能下，串联稳压器的效率低于25％，而开关稳压器的效率可以大于75％。

由于开关稳压器与串联稳压器相比有更高的效率，开关稳压器通常采用电池供电系统，如便携式笔记本电脑和手持式仪器。在这样的系统中，当开关稳压器的电流接近额定值时（例如笔记本电脑的磁盘和硬盘驱动器都在工作时），整个电路的效率可以很高。然而，效率通常是一个与输出电流相关的函数，并且输出电流减小时功率减小。这种效率的降低一般是由于操作开关稳压器造成的损失。这些损失包括：稳压器中控制电路的静态电流损耗、开关损耗（开关驱动的电流损耗和电感/变压器的绕组和磁芯损耗）。

在电池供电的系统中，开关稳压器在低输出电流时效率的减少便很重要，这将使电池的寿命最大化。

鉴于上述情况，提供高效率的开关稳压器是需要的。

在开关稳压电路中，提供在宽电流范围（包括低输出电流）内保持高效的控制电路和方法也是需要的。

发明内容：

因此，本发明的一个目的是提供一种高效的开关稳压器。

本发明的另一个目的是在开关稳压电路中，提供在宽电流范围（包括低输出电流）内保持高效的控制电路和方法。

本发明的技术解决方案：

根据上述和其它的目的，本发明提供了一种电路和方法用于控制一个开关稳压器，它包括（1）包括一个或多个开关晶体管的开关，（2）适于在一个稳定的电压下为负载供给电流的输出，它包括一个输出电容。当输出端的电压由于输出电容的充电能够基本上保持在调节后的电压时（例如低输出电流时），上述控制电路生成一个或多个控制信号以关断开关晶体管。在这个期间，负载不从输入功率源消耗功率。因此，稳压器的将效率增加。如果需要的话，开关稳压器中的其它元件也可以被特地关断以节省功耗。本发明的这种额外功能可以进一步提高整体稳压器电路的效率。

本发明的电路和方法可用于控制开关稳压器电路中多种类型的开关，包括使用一个或多个功率晶体管的开关。此外，本发明的电路和方法可用于不同类型的开关稳压器中，包括电压降、电压升和极性反转电路。

此外，响应于开关稳压器的输入电压和输出电压，本发明的电路和方法可以改变开关晶体管的关断时间。在低输入电压情况下，本发明的这一特征可以降低从开关稳压器获得的可听噪声。在一些稳压器的输出电压短路期间，它也减少了潜在的电流失控。

对比专利文献：CN202385004U一种电源稳压开关电路201220019682.7，CN203251234U开关电源稳压电路201320245393.3

附图说明：

图1是一个典型的现有技术的开关稳压器电路示意图，包括一对同步切换的MOSFET开关；

图2是一个开关稳压器电路示意图，通过本发明的高效控制电路来驱动开关，包括一对同步切换的MOSFET；