[发明专利]直流/直流转换器、电池充电控制器以及电池充电控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于直流/直流转换器的控制器，尤其涉及一种输出电压可变的直流/ 直流转换器、电池充电控制器及电池充电控制方法。

背景技术

直流/直流(Direct-CurrenttoDirect-Current，简称为DC/DC)转换器用来 将一个直流输入电压转换成一个直流输出电压。DC/DC转换器可以降低或升高直流输 入电压。一种降压型转换器为同步降压型转换器。该同步降压型转换器通常有一个控 制器、驱动器、一对开关和一个与该对开关相连的电感电容(LC)滤波器。该控制器 提供控制信号(例如，脉宽调制(PWM)信号)给驱动器，从而驱动该对开关(例如， 一个高侧开关和一个低侧开关)。该驱动器交替地闭合和断开该对开关，从而控制流 经电感的电流和DC/DC转换器的输出电压。

如果脉宽调制(PWM)信号为高电平，则高侧开关为闭合(ON)并且低侧开关为 断开(OFF)。此开关状态称为“开关闭合”(SwitchON)状态。在该状态下，电感与 输入电压源相连。因此，流经电感的电流开始斜线上升，并且将磁场能量存储到电感 中。如果脉宽调制(PWM)信号为低电平，则高侧开关为断开(OFF)并且低侧开关为 闭合(ON)。此开关状态称为“开关断开”(SwitchOFF)状态。在该状态下，电感释 放存储在其中的磁场能量。因此，流经电感的电流开始斜线下降。脉宽调制(PWM) 信号的占空比决定开关的闭合时间和断开时间。该占空比可以通过一个检测电阻或比 较输出电压和参考电压电平的方式来调整。

如图1A所示为现有的DC/DC转换器100，用于将直流输入电压V_IN转换成直流输 出电压V_OUT。DC/DC转换器100为同步降压型转换器，包括：DC/DC控制器102、驱动 器104、一对开关电路106(包括一个高侧开关Q1和一个低侧开关Q2)和低通滤波 器108。该低通滤波器108包括一个电感L和一个电容C。该低通滤波器108还包括 耦合于电感L的检测电阻R1，用来提供表示流经电感L的电流值的反馈电压值给 DC/DC控制器102的管脚CSN和CSP。

DC/DC控制器102具有一个能设定目标输出电压的目标输入管脚SLEW。电容C_SLEW基于电阻分压器R2/R3的电阻值和参考电压信号REF充电，电容C_SLEW上的斜坡电压从 0升高至峰值电压，该峰值电压是由电阻分压器R2/R3的比值和参考电压信号REF确 定的一个值。DC/DC控制器102的VFB管脚可接收指示输出电压V_OUT的监测信号。基 于斜坡电压的峰值电压(目标输出电压)和VFB管脚所接收的监测信号(指示输出电 压V_OUT)，DC/DC控制器102可提供一个脉宽调制信号PWM1和低侧开关使能信号EN给 驱动器104。基于脉宽调制信号PWM1和低侧开关使能信号EN，驱动器104控制高侧 开关Q1和低侧开关Q2的状态。

图1B所示为图1A中的高侧开关Q1和低侧开关Q2在脉宽调制信号PWM1和低侧 开关使能信号EN控制下的各种开关状态的示意图。在框122处，低侧开关使能信号 EN为1，如果脉宽调制信号PWM1为数字1，高侧开关Q1闭合(ON)并且低侧Q2断 开(OFF)，则开关电路106处于开关闭合状态。如果脉宽调制信号PWM1为数字0， 高侧开关Q1断开(OFF)并且低侧开关Q2闭合(ON)，则开关电路106处于开关断开 状态。在框124处，低侧开关使能信号EN为0，如果脉宽调制信号PWM1为数字1， 高侧开关Q1闭合(ON)并且低侧开关Q2断开(OFF)，则开关电路106处于开关闭合 状态。如果脉宽调制信号PWM1为数字0，高侧开关Q1断开(OFF)并且低侧开关Q2 断开(OFF)，则开关电路106处于开关无效状态(跳过模式)。

在工作过程中，DC/DC控制器102的管脚SLEW处接收的斜坡电压从零增加峰值 电压，并且DC/DC控制器102根据峰值电压(目标输出电压)和VFB管脚所接收的监 测信号(指示输出电压V_OUT)来调整低侧开关使能信号EN以及脉宽调制信号PWM1的 占空比，以将输出电压V_OUT调整至峰值电压所设定的目标输出电压。