[发明专利]外置控制模式的开关稳压器集成电路、应用该集成电路的电源系统及该集成电路的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及模拟集成电路领域，尤其是一种开关稳压器。

技术背景

对便携设备的电池工作时间最长化及其性能最优化的要求可以直接表现 为对高性能和低噪声的开关稳压器电路的需求。通常，便携设备中的电源系统 为一耦接至开关稳压器电路和负载的单一电池源。由于便携电子设备中的电池 容量有限，开关稳压器电路必须具有更高的电源效率来延长电池工作时间。在 现有技术中就有很多通过改善开关稳压器电路的电源效率来延长电池工作时 间的尝试。

如图1所示为一现有技术的开关稳压器电路100。在该开关稳压器电路100 中，通过采用休眠模式来改善电源效率。即，在工作状态下，当输出端电压 (V_OUT)能基本被输出电容(C_OUT)152的电荷维持在稳压水平时，开关稳压 器电路100产生控制信号断开一个或两个MOSFET开关晶体管141和142。尽 管休眠模式可以实现相对较高的功率效率，但是闭合和断开MOSFET开关晶 体管141和142产生的高纹波电压往往降低了开关稳压器电路100的性能。而 且，根据负载电流(I_L)随机闭合和断开MOSFET开关晶体管141和142引起 的不平均的工作时间脉冲会产生寄生信号，从而恶化现有技术开关稳压器电路 100的噪声性能。换句话说，采用这种休眠模式方法，在较宽的工作范围内会 产生严重的输出电压变化。尤其在如今的便携设备中，作为开关稳压器100负 载的微处理器往往在几纳秒之间从休眠模式切换到工作模式，从而呈现出陡涨 的负载和不平均的脉冲，增加开关稳压器电路100输出端的纹波电压，恶化噪 声性能。

另外，现有技术中还有各种方法调节开关稳压器电路的电源效率。第一种 方法是向高位开关提供一恒定的闭合时间，从而减少输出纹波电压和噪声。第 二种方法是改善开关效率。其它调节电源的方法包括同步整流、零电压开关 (ZVS)、模式跳跃和变频运行。根据工作状态，通过一用户控制的引脚进行 模式选择实现最高效的性能。现有技术开关稳压器电路100仅仅采用了一种方 法调节功率，即简单地通过监视负载电流产生一控制信号断开两个MOSFET 开关晶体管141和142来节能。然而不能由用户选择其他节能方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的噪声性能差及节能效果差的问题，提 供一种具有更好的降噪性能和节能效果的开关稳压器集成电路。

本发明提供的开关稳压器集成电路，包括：开关电路，具有高位开关和低 位开关；模式选择电路，由外部电路控制选择第一模式或第二模式；以及控制 电路，电气耦合至所述模式选择电路和所述开关电路，其中，基于所述开关电 路的反馈信号，当所述第一模式被选时，所述控制电路控制所述高位开关和所 述低位开关以第一定频交替闭合和断开，当所述第二模式被选时，所述控制电 路控制所述低位开关断开，所述高位开关以第二变频闭合和断开。

该开关稳压器集成电路在所述第二模式状态下，所述高位开关以第二变频 闭合和断开，直至该第二变频大于或等于第一定频。其中所述的开关电路电气 耦合至输出电路，该输出电路还包括：电感；输出电容，电气耦合至所述电感， 其中所述的输出电路在其输出节点处产生经调节的输出电压。

该开关稳压器集成电路的开关电路还包括肖特基二极管，在第二模式状态 下，所述高位开关和所述肖特基二极管交替导通以产生输出电流，对所述输出 电容充电以保持所述经调节的输出电压。在所述的第二模式状态下，所述控制 电路闭合高位开关一段固定的时间，然后断开所述高位开关，直至所述输出节 点处的经调节的电压降低至参考电压，此时所述高位开关再次闭合一段固定的 时间，以此所述高位开关以第二变频闭合断开。其中所述的外部电路包括微处 理器、专用集成电路或存储设备。