開關功率轉換器的制造方法
【專利說明】開關功率轉換器
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年3月6日提交的題為“SWITCHING POWER CONVERTER(開關功率轉換器)”的美國非臨時申請S/N.13/787，360的優(yōu)先權，并且涉及以下在2013年3月6 日與該申請同時提交的題為 “TRANSFER FUNCT1N GENERAT1N BASED ON PULSE-fflDTHMODULAT1N INFORMAT1N(基于脈沖寬度調制信息的傳遞函數(shù)生成)”的共同待審的美國專利申請S/N.13/787，334，這兩篇申請已轉讓給本申請受讓人并且其整體通過援引明確納入于此。
[0003]背景
[0004]領域
[0005]本發(fā)明一般涉及電壓調節(jié)。更具體地，本發(fā)明涉及用于改善開關功率轉換器的性能的實施例。
【背景技術】
[0006]電子設備(諸如移動電話)可以包括從電源接收輸入電壓并且生成用于負載的輸出電壓的功率轉換器(g卩，電壓調節(jié)器)。集成電路可以包括用于為片上組件(諸如數(shù)字組件、模擬組件、和/或射頻(RF)組件)提供穩(wěn)定的電壓基準的功率轉換器。
[0007]功率轉換器可以包括開關功率轉換器，該開關功率轉換器以可變的占空比在飽和(即，完全導通)與截止(即，完全截止)之間切換功率晶體管。結果得到的矩形波形被低通濾波，以便產生與占空比的平均值成比例的幾乎恒定的輸出電壓。與線性功率轉換器相比，開關功率轉換器的一個優(yōu)點為更大的效率，這是因為開關晶體管在飽和狀態(tài)或截止狀態(tài)中耗散較少的作為熱量的功率。
[0008]如由本領域普通技術人員所理解的，開關功率轉換器可以包括反饋以監(jiān)視和移除輸出電壓的變化。然而，如以下更全面地描述的，反饋可以包括可能招致等待時間、延遲和/或衰減的各種組件。
[0009]存在對增強型開關功率轉換器的需要。更具體地，存在對與配置成用于快速瞬態(tài)響應同時提供糾錯功能性的開關功率轉換器有關的實施例的需要。
[0010]附圖簡述
[0011]圖1解說了包括反饋路徑的功率轉換器，該反饋路徑具有傳感器增益、運算放大器以及補償器。
[0012]圖2是對圖1的功率轉換器的另一解說。
[0013]圖3解說了包括反饋路徑的另一功率轉換器，該反饋路徑具有傳感器增益、運算放大器以及補償器。
[0014]圖4解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的開關功率轉換器，該開關功率轉換器包括配置成用于將輸出電壓耦合至放大器的輸入端的開關單元。
[0015]圖5描繪了可被傳達給功率轉換器的脈沖寬度調制器的三角波。
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的對圖4的開關功率轉換器的更詳細解說，該開關功率轉換器包括配置成用于將輸出電壓耦合至脈沖寬度調制器的輸入端的開關單元。
[0017]圖7解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括將輸出電壓直接耦合至脈沖寬度調制器的反饋路徑以及配置成用于提供糾錯的補償路徑的另一開關功率轉換器。
[0018]圖8(a)是描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的開關功率轉換器的誤差電壓的標
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[0019]圖8(b)是解說根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的開關功率轉換器的輸出電壓以及要被傳達給開關功率轉換器的脈沖寬度調制器的三角波的標繪。
[0020]圖9是解說根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的方法的流程圖。
[0021]圖10解說了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的包括開關功率轉換器的系統(tǒng)。
[0022]詳細描述
[0023]以下結合附圖闡述的詳細描述旨在作為本發(fā)明的示例性實施例的描述，而無意表示能在其中實踐本發(fā)明的僅有實施例。貫穿本描述使用的術語示例性“意指用作示例、實例或解說”，并且不應當一定要解釋成優(yōu)于或勝過其他示例性實施例。本詳細描述包括具體細節(jié)以提供對本發(fā)明的示例性實施例的透徹理解。對于本領域技術人員將顯而易見的是，沒有這些具體細節(jié)也可實踐本發(fā)明的示例性實施例。在一些實例中，公知的結構和設備以框圖形式示出以免煙沒本文中給出的示例性實施例的新穎性。
[0024]圖1解說了配置成用于接收輸入電壓Vg并且傳達輸出電壓V out的開關功率轉換器100功率轉換器100包括開關單元104、負載106以及反饋路徑108。開關單元104包括晶體管M、二極管D1、電感器L以及電容器Cl。此外，反饋路徑108包括傳感器增益110、運算放大器112、補償器114、脈沖寬度調制器116、以及柵極驅動器118。如將由本領域普通技術人員理解的，傳感器增益110被配置成接收輸出電壓V-并且將反饋信號1傳達給運算放大器112。運算放大器112被配置成接收反饋信號Hv和參考信號V?f，并且將誤差信號VJ俞出至補償器114，補償器114將校正信號V。傳達給脈沖寬度調制器116。校正信號V。在本文中也可被稱為“校正電壓”或者“糾錯電壓”。脈沖寬度調制器116被配置成將信號傳達給柵極驅動器118，該柵極驅動器118在接收到來自脈沖寬度調制器116的信號之際可以將信號傳達給晶體管Ml。
[0025]圖2是對功率轉換器100的更具體解說。如圖2中所解說的，反饋路徑108包括分壓器，該分壓器包括電阻器Rl和R2、包括電阻器R3和電容器C2的RC網絡、放大器210和212、以及柵極驅動器118。如將領會的，分壓器(即，電阻器Rl和R2)可以包括圖1的傳感器增益110，放大器210可以包括圖1的運算放大器112和補償器114，并且配置成接收校正信號Vc和三角波形Vha的放大器112可以包括圖1的脈沖寬度調制器116。具體參照圖1，如將由本領域普通技術人員理解的，傳感器增益110、運算放大器112和補償器114中的每一者均可以招致等待時間、延遲、和/或衰減。結果，對由變化的負載狀況所引起的輸出電壓Vout的變化的響應可能被延遲。
[0026]圖3解說了配置成用于接收輸入電壓Vg并且傳達輸出電壓Vciut的另一功率轉換器300。功率轉換器300包括開關單元104、負載106以及反饋路徑308。開關單元104包括晶體管M、二極管Dl、電感器L以及電容器Cl。此外，反饋路徑308包括傳感器增益110、運算放大器112、補償器114、脈沖寬度調制器116、以及柵極驅動器118。另外，為了旁路掉補償器114和脈沖寬度調制器116，反饋路徑308包括閾值檢測電路310和脈沖寬度調制超馳312。盡管涉及補償器114的等待時間、延遲和衰減問題可以通過旁路掉補償器114來避免(即，瞬態(tài)響應可以相對于圖1和2的功率轉換器100得到改善)，但是功率轉換器300仍可能經歷由于傳感器增益110和運算放大器112所導致的等待時間、延遲、和/或衰減問題。因此，對由變化的負載狀況所引起的輸出電壓Vciut的變化的響應可能被延遲。
[0027]如本文中所描述的示例性實施例涉及用于改善開關功率轉換器的設備、系統(tǒng)和方法。根據(jù)一個示例性實施例，設備可以包括配置成接收輸入電壓并且傳達輸出電壓的開關單元。該設備還可