[发明专利]用于具有改进的瞬态响应的低备用电流DC-DC电源控制器的方法和设备

说明书

本申请公开用于具有低备用电流及快速瞬态响应的DC‑DC电源控制器的方法和设备。在示例布置(500，图5)中，设备包含输出直流输出电压的电压转换器(530)，所述电压转换器经配置以响应于使能控制信号而增大所述输出电压；至少一个反馈比较器(522)，其经配置以输出第一控制信号，所述反馈比较器响应于时钟信号输入(Cs)处的边缘而为活动的；用于输出第一时钟信号(Cs)的可调式频率振荡器(512)；及快速瞬态检测电路(516)，其经配置以在检测到所述输出电压中大于电压阈值的快速变化时异步输出第二信号(Cs2)；在所述第一时钟信号有效或所述第二信号有效且所述输出电压小于参考电压时，所述电压转换器(530)接收所述使能控制信号。本申请公开附加的设备和方法。

技术领域

本申请通常涉及电子电路，且特别地涉及用于控制DC-DC转换器的极低备用电源方法和电路。

背景技术

出于从另一电平供应一个电平的DC电压的目的，DC-DC转换器是现代电子学中所使用的常见电路。这些转换器是尤其适用于日益普及的电池供电的装置或无绳装置的构建块。典型的集成电路组件需要3.3伏特或大于3.3伏特的电源供应器。典型的碱性蓄电池组电池将具有接近1.5v的起动电压且将具有约1.1V的寿命终止电压。DC-DC转换器提供两个重要的功能。第一是将电池电压从1.5V电池功率范围设置到3.3V范围，且第二是补偿电池电压的标准的25％降低并仍向装置电子器件供应稳定的3.3V。这些基础功能在DC-DC转换器市场中在某种程度上被视为理所当然的，且虽然追求高效、超低功率的DC-DC转换器，但焦点已转到对延长电池寿命的不断增长的需求上。如果输出电平低于输入电压，则通常将DC-DC转换器描述为“降压”，如果输出电平高于输入电压则描述为“升压”，且如果转换器能够提供来自各种输入电压电平的输出电压则描述为“降压-升压”。DC-DC转换器需要控制电路和方法来将输出电压维持在确定的电平处，且在低功率转换器中，所有转换器能够受益于“休眠”或备用模式，其中在耦合在输出端处的负载没有需求的周期期间降低功率消耗。

在追求高效、超低功率DC-DC转换器时，有两个尤其相关的特征。第一及主要区别是低功率消耗且具体地说，是低备用电流或静态电流(Iq)。在低功率转换器操作中，Iq是改进转换器效率的限制因素。Iq是DC-DC转换器在所述转换器开启但装置需要极少或不需要负载电流时所使用的电流。这种情况通常存在于被称为“休眠模式”的操作状态期间。休眠模式中的功率消耗越低，则装置中的电池将通常在充电之间持续更长，这是因为休眠模式是用于许多电池供电装置的主要模式。

第二特征是瞬态输出电压调节。在负载瞬态期间的输出电压调节的质量由两个参数指定：Vdip和Vrec。Vdip是在快速瞬态负载出现在休眠模式期间时所需输出电压与实际输出电压(Vout)之间的变化。Vout恢复转换速率(Vrec)指示DC-DC转换器能够从Vdip事件恢复的速度。这两个参数Vdip和Vrec有助于确定瞬态负载调节的质量。针对这些瞬态参数改进转换器性能通常与维持用于DC-DC转换器的低Iq的附加目标不一致。将在以下示例中描述这些设计参数之间的相对关系。

电池供电的无绳鼠标是将充当说明性、非限制性示例应用的常见消费型装置。在示例鼠标内，单个电池或电池包为DC-DC功率转换器进行馈送，所述DC-DC转换器又向其余的鼠标移动及传输电子装置供应3.3V功率。当鼠标接通又闲置在桌子时，例如，在鼠标电子装置在等待检测移动的同时尽可能使用极少功率的情况下，鼠标电子装置进入非活动(inactive)模式。在这一时间期间，DC-DC转换器将鼠标电子装置电压维持在3.3V电平，同时其也能够通过在其“休眠模式”下操作而省电。非活动模式是电池供电鼠标的主要模式且休眠模式是低功率DC-DC转换器的主要模式，因此，在DC-DC转换器中以低备用电流Iq为重点。