[发明专利]DC-DC转换器

说明书

一种降压电路(102)，包括电源开关电路部分(105)，所述电源开关电路部分(105)包括在开关节点(138)处连接的高侧场效应晶体管(128)和低侧场效应晶体管(130)。所述电源开关电路部分具有其中高侧晶体管被启用且低侧晶体管被禁用的导通状态，并且具有与之相反的断开状态。包括与开关节点连接的电感器(32)的能量储存电路部分(106)被布置成提供输出电压(136)。计时器(180)确定该输出电压下降到阈值所需的下降时间时长。控制器(107)使降压电路在第一操作模式与第二操作模式之间切换，在第一操作模式下，周期性脉冲宽度调制驱动信号被施加到高侧场效应晶体管和低侧场效应晶体管，在第二操作模式下，只有在输出电压达到阈值时脉冲才施加到高侧场效应晶体管和低侧场效应晶体管。

技术领域

本发明涉及DC-DC(直流到直流)转换器，尤其是但不限于DC-DC降压器，诸如同步DC-DC降压转换器。

背景技术

现代便携式电子装置通常设置有诸如电池的电源，其用作装置内的各种电子部件的直流(DC)电源。然而，通常这些部件将具有不同的电压要求，并且因此此类装置通常采用一个或多个DC-DC转换器，所述转换器将与电源相关联的标称电压降低到适合于不同电子部件的电压。虽然这可以通过使用分压器网络(例如一系列电阻器)来实现，以产生具有不同电压的多个“抽头”，但这是非常低效的，因为能量被简单地浪费为跨电阻器散发的热量。

本领域本身中已知的一种替代布置是降压转换器。降压转换器电路利用电感器-电容器(或称“LC”)电路，其通过驱动器周期性地连接到电源和从电源断开(例如，通过间歇地打开和关闭开关，其通常由被称为“高侧”晶体管的晶体管来实现)以降低电压。这可以看作是机械飞轮的电等效物，其中能量周期性地输入到系统以保持其以稳定的速率输出能量。输出电压与输入电压的比率可以通过改变由驱动器产生的脉冲宽度调制(PWM)驱动信号的占空比来调节，所述脉冲宽度调制(PWM)驱动信号被施加到高侧晶体管的栅极以便打开和关闭高侧晶体管。

同步降压转换器电路用第二晶体管(通常被称为“低侧”晶体管)取代所谓的“续流”或“反激”二极管。随后，驱动器通过向高侧晶体管和低侧晶体管施加适当的PWM驱动信号来打开和关闭它们，从而在打开高侧晶体管时关闭低侧晶体管，反之亦然，因此间歇地将LC电路耦合到输入电压。这提高了降压转换器的效率，以换取与电路相关联的材料清单的增加。DC-DC转换器的效率由于输出电流的增加而增加。

与上述PWM模式一样，DC-DC转换器可以在“突发”操作模式下操作，其中转换器仅在“激活”阶段期间的短时间内运行，并且随后在“空闲”阶段期间断开。申请人已经意识到，虽然PWM模式对于较高输出电流是有利的，但是突发模式对于较低输出电流是有利的。

发明内容

当从第一方面来观察时，本发明提供降压电路，其包括：

电源开关电路部分，包括高侧场效应晶体管和低侧场效应晶体管，所述高侧场效应晶体管和所述低侧场效应晶体管被串联布置成使得所述高侧晶体管和所述低侧晶体管中的每一个的漏极端子在开关节点处连接，所述电源开关电路部分具有其中所述高侧晶体管被启用并且所述低侧晶体管被禁用的导通状态以及其中所述高侧晶体管被禁用并且所述低侧晶体管被启用的断开状态；

跨接在所述高侧晶体管和所述低侧晶体管两端的输入电压；

包括电感器的能量储存电路部分，所述能量储存电路部分连接到所述开关节点并被布置成提供输出电压；

定时器，所述定时器被布置成确定所述输出电压从与所述导通状态相关联的初始值下降到阈值所需的下降时间时长；以及

控制器，所述控制器被布置成使所述降压电路在第一操作模式与第二操作模式之间切换，在所述第一操作模式下，周期性脉冲宽度调制驱动信号被施加到所述高侧场效应晶体管和所述低侧场效应晶体管，在所述第二操作模式下，只有在所述输出电压达到所述阈值时脉冲才施加到所述高侧场效应晶体管和所述低侧场效应晶体管；