[发明专利]具有效率输出的DC‑DC转换器

说明书

技术领域

背景技术

本发明涉及一种DC-DC转换器，其是从一个电压到另一个电压转换直流（DC）源的电子电路。例如，DC-DC转换器广泛用于便携式装置中，从而由电池提供电力。DC-DC转换器也可调节输出电压，其补偿用于变化的负载电流以及输入电压的变化。

图1A示出了一个普通类型的DC-DC转换器。图1A中（简化以便于说明和描述）的DC-DC转换器电路100是开关降压转换器（输入电压高于输出电压），且基本设计称为降压转换器。图1A中，电源102在输入电压V_IN处提供直流电流。电路100在输出电压V_OUT处提供直流电流到负载（R_LOAD）。两个电子开关（SW1，SW2）由开关控制电路106和驱动器108控制。在任何一个时间至多只有一个开关是闭合的。当SW1闭合时，电流从电源102流入R_LOAD和滤波电容器（C），且V_OUT线性上升。此外，当SW1闭合时，能量存储在L和C中。当SW2闭合时，电流从C中存储的能量，并从L中存储的能量流出，且V_OUT线性减小。比较器104比较V_OUT和参考电压V_REF，且开关控制电路106响应比较器104的输出而调整SW1的占空比。

DC-DC转换器的拓扑和控制存在许多变化。图1A中示出的电路具有单个电感器。其存在多个变化，例如具有多个电感器谐振电路的LLC。图1A中示出的电路使用输出电压反馈。一些电路使用电流反馈。一些电路具有多个反馈环路。

一般来说，需要验证DC-DC转换器（设计测试，生产测试以及系统测试）的操作，且一般地存在提高效率的需要。

发明内容

附图说明

图1A是示出DC-DC转换器的示例现有技术实施例的框图。

图1B是示出图1A的部分DC-DC转换器的额外细节的框图。

图2是示出产生效率测量所需电压的DC-DC转换器的示例实施例的框图。

图3是示出具有效率测量输出的DC-DC转换器的示例实施例的框图。

图4是示出模数转换器的示例实施例的框图。

图5是示出经配置产生效率测量的模数转换器的框图。

图6是示出经配置确定效率测量的电压比率的闪电式（flash）模数转换器的示例实施例的框图。

图7A是示出经配置确定效率测量的电压比率的双斜坡积分模数转换器的替代示例实施例的框图。

图7B是用于图7A示例实施例的示例时序图。

图7C是示出图7A的部分示例实施例的额外细节的框图。

图7D是示出经配置确定效率测量的电压比率的双斜坡积分模数转换器的替代示例实施例的额外细节的框图。

图8是图3的部分DC-DC转换器的示例实施例的额外细节的方框图。

图9是示出为DC-DC转换器产生效率测量的方法示例实施例的框图。

具体实施方式

电源需要针对效率而设计，操作期间系统效率需要验证，且负载可需要调整从而提高电源效率。因此，对于DC-DC转换器，需要提供效率测量作为输出。

图1A的电路100的功率效率E是输出功率除以输入功率（其中V_OUT、I_OUT、V_IN以及I_IN都是DC值）：

一般来说，测量电流（I_IN和I_OUT）增加了复杂性，且计算乘积和除法增加了复杂性。需要有更直接的方式测量效率。

图1A中开关SW1和SW2在D占空比中开关。也就是说，SW1是闭合D的时间百分比。假设理想开关（也就是说，假设在开关中没有功率损耗），DC开关节点电压V_SW=D*V_IN。DC输出电流I_OUT=I_IN/D。在上述效率等式中用D*I_OUT替代I_IN，效率E是：