[发明专利]具有输入限流功能的开关调节器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及开关调节器（switching regulator），更特别地，涉及具有输入限流功能的开关调节器。

背景技术

一些电子设备需要规定的电源电压以用于高效和/或安全的操作。开关调节器被用于提供经调节的直流电压且用于调整来自DC电源诸如电池或AC供电的带滤波的整流器的电压电平。开关调节器生成具有一占空比的信号给功率开关的控制端子以用于控制所调节的输出电压的电压电平。

一些电源可能对能从电源汲取的电流量有限制。例如，对于从通用串行总线（USB）连接器给电池充电的系统来说，所汲取的电流量可能被限定到特定的最高水平，例如100毫安、500毫安或950毫安±5%。此外，可能期望的是，限制通过调节器汲取的电流量以防止损伤调节器。

附图说明

通过参考附图，可以使本发明被更好地理解，且使本发明的许多目的、特征和优点对本领域技术人员变得显然。

图1是根据本发明一实施例的直流开关调节器的电路图。

图2是根据本发明一实施例的电流传感器的电路图。

图3是时序图，示出根据本发明一实施例的直流开关调节器的操作。

图4是时序图，示出根据本发明一实施例的直流开关调节器的操作。

除非另有说明，否则在不同附图中使用相同的附图标记表示相同的项。附图不一定是按比例绘制的。

具体实施方式

下面阐述实施本发明的模式的详细说明。该说明旨在是本发明的示范，不应被当作限制。

这里描述时，开关调节器包括限流功能，其限制开关调节器汲取的输入电流的量。限流功能用电容器实现，该电容器的放电速率取决于输入电流。取决于电容器的放电速率，开关信号的占空比（dutycycle）在过流状况期间减小。

图1是带限流功能的开关调节器的电路图。在所示实施例中，开关调节器101包括用于从DC电源接收DC电压下的输入电流的电力输入端子（标有Vin）。在一实施例中，电力来自USB连接器端口，但是在其它实施例中可来自其它DC电源。在所示实施例中，调节器101包括用于生成感测电流（N＊Isense）的电流传感器电路137，感测电流与流出传感器到高侧功率开关139的电流（Iin）成比例。传感器电路137的一实施例示于图2中。然而，传感器电路可具有用于产生表示流经开关139的电流的信号的其它配置。例如，感测电路可以是与高侧开关139并联的晶体管。

在所示实施例中，调节器101包括低侧功率开关141。然而，在其它实施例中，调节器101可包括替代开关141的回扫二极管。在一实施例中，开关139和141分别由PFET和NFET实现。然而，在其它实施例中，用于开关调节器的其它类型的功率开关可被实施，诸如双极晶体管、具有多个晶体管的功率开关、或者其它类型的晶体管。

调节器101包括电感器153和平滑电容器155用于存储能量以在输出端子Vout处提供平滑调节的输出电压。负载由电阻器157表示。在一实施例中，负载可以是电池充电器或其它类型的电子器件，诸如MP3播放器、蜂窝电话、或者由DC电源供电的便携式计算机。

调节器101包括脉宽调制控制器135，其接收来自分压器159的与输出电压成比例的反馈电压（VFB）。控制器使用反馈电压VFB来设置脉宽调制信号（PWM）的占空比。在一实施例中，脉宽调制信号以一占空比在高电压电平（例如，2.7V）和低电压电平（例如，0V）之间交替，该占空比取决于VFB，以提供特定输出电压下的Vout。

当在非过流状况（电流Iin低于特定限制量）下时，PWM信号控制功率开关139和141的传导性。当PWM处于高电压时，差分驱动器电路133提供低电压给控制端子（MOSFET的栅极）以使开关139导通，并提供低电压给控制端子以使开关141非导通。当PWM处于低电压时，差分驱动器电路133提供高电压给开关139的控制端子以使开关139非导通，并提供高电压给开关141的控制端子以使开关141导通。Vout的电压由开关139导通的时间量对其非导通的时间量决定。