[发明专利]可自动配置的切换/线性调节的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体上涉及电子器件，且更特定来说，涉及电压调节器。

背景技术

DC-DC转换器是一种将直流(DC)源从一个电压电平转换为另一电压电平的电子电路。DC-DC转换器在例如手机和膝上型计算机等便携式电子装置中较为重要。此类电子装置常常含有若干子电路，每一子电路具有不同于靠电池或外部供应器供应的电压电平要求的其自身的电压电平要求(有时高于或低于供应电压)。另外，电池电压随着其存储的电力耗尽而下降。切换DC-DC转换器提供一种从部分降低的电池电压增加电压的方法，从而节省了空间，而不是使用多个电池来实现同一目的。

大多数DC-DC转换器还调节输出电压。一些例外包含：高效率LED电源，其为一种DC-DC转换器，其调节穿过LED的电流；以及简单的电荷泵，其将输入电压倍增或增至三倍。线性调节器仅可在来自输入的较低电压下进行输出。当电压降较大且电流较高时，它们非常低效，因为它们耗散等于输出电流与电压降的乘积的热量；因此，它们通常不用于大电压降高电流应用。低效率浪费了电力并且需要较高额定且因此更昂贵且更大的组件。由高功率供应器耗散的热量是自身问题，且必须将其从电路移除以防止不可接受的温度升高。

如果电流较低，那么线性调节器是实用的，所耗散的电力较小，但其可仍然是所消耗的总电力的较大部分。它们常常用作较高电流的简单调节的电力供应器的一部分：变压器产生电压，所述电压在被整流时比偏置线性调节器所需的电压高一点。线性调节器降低过高电压，从而减小人为产生的波纹电流，并且提供独立于来自变压器/桥式整流器的未经调节输入电压和负载电流的正常波动的恒定输出电压。

如果使用良好的散热器，那么线性调节器是廉价的，并且比切换调节器简单得多。作为电力供应器的一部分，它们需要变压器，变压器在给定电力电平下比切换模式电力供应器所需的变压器大。线性调节器可提供极低噪声输出电压，且非常适合于向噪声敏感的低功率模拟和射频电路供电。普遍的设计方法是使用LDO、低压降调节器，其向低功率电路提供局部的“负载点”DC供应。

电子切换模式DC-DC转换器通过临时存储输入能量且随后以不同电压将所述能量释放到输出而一个DC电压电平转换为另一电压电平。所述存储可在磁场存储组件(电感器、变压器)或电场存储组件(电容器)中。此转换方法比线性电压调节(其将不想要的电力耗散为热量)的电力效率高(常常75％到98％)。此效率对于增加靠电池操作的装置的运行时间是有益的。所述效率归因于功率FET的使用而得到增加，功率FET能够以高频率比功率双极晶体管更高效地切换，功率双极晶体管招致更多的切换损耗且需要更复杂的驱动电路。DC-DC转换器中的另一重要革新是使用同步整流，从而用具有低“接通电阻”的功率FET取代飞轮二极管，进而减少切换损耗。切换转换器的缺陷包含复杂性、电子噪声(EMI/RFI)，且有一定程度的成本，但这随着芯片设计中的进步而有所减小。

在可能需要线性和切换调节两者时，存在先前解决方案在提供电力调节方面迄今未解决的需要。

发明内容

本发明的实例性实施例提供可自动配置的切换/线性调节的系统。简要描述，在架构方面，系统的一个实例性实施例尤其可如下实施：DC-DC转换器包括：比较器/误差放大器；逻辑模块；高侧驱动器；以及低侧驱动器，所述逻辑模块经配置以在切换模式中在所述高侧驱动器与所述低侧驱动器之间切换，且经配置以在线性模式中仅驱动所述高侧驱动器或所述低侧驱动器。

本发明的实施例还可被视为提供可自动配置的切换/线性调节的方法。在此方面，此方法的一个实施例尤其可通过以下步骤来宽泛地概括：针对DC-DC转换器在切换模式与线性模式之间进行选择，所述DC-DC转换器包括高侧驱动器和低侧驱动器，切换模式进一步包括交替地切换所述高侧驱动器和所述低侧驱动器，线性模式进一步包括仅驱动所述高侧驱动器。

附图说明

图1A是切换转换器的电路图。

图1B是线性转换器的电路图。

图2是模式确定电路的实例性实施例的电路图。

图3A是处于切换模式中的可自动配置的切换/线性调节的系统的实例性实施例的电路图。

图3B是处于线性模式中的可自动配置的切换/线性调节的系统的实例性实施例的电路图。

图4是具有外部配置指令的可自动配置的切换/线性调节的系统的实例性实施例的电路图。

图5是具有阻抗/导纳值确定的可自动配置的切换/线性调节的系统的实例性实施例的电路图。