單電感多輸出轉(zhuǎn)換器制造技術(shù)

公開了一種包括電壓生成裝置的降壓－升壓轉(zhuǎn)換器，該電壓生成裝置包括：電壓源（１１０）；電感器（１０８），其中電感器的第一端子以能夠開關(guān)的方式連接到所述電壓源；以及多個電容器（２０２），所述多個電容器以能夠開關(guān)的方式連接到電感器的第二端子（１１６），其中，跨該多個電容器形成了相應(yīng)的多個電壓Ｖｉ。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】單電感多輸出轉(zhuǎn)換器
本專利技術(shù)旨在提供多個電壓，更具體地，涉及用于從單個電壓源提供多個電源電壓的有效電源管理方法和裝置。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)代的第四代無線手持設(shè)備解決方案中，期望電源管理集成電路(PMIC：powermanagementintegratedcircuit)將生成一組具有不同值的電壓以向例如包括數(shù)字核心、輸入/輸出設(shè)備、模擬電路和功率放大級等不同單元供電。這些單元將具有不同的電壓要求。將要求從具有代表值為2.6V和5.5V的端電壓的單個鋰離子電池中生成電壓。為了滿足這種需求，提供了圖1所示的所謂的H橋降壓-升壓拓?fù)洹⒖紙D1，示出了電壓生成級100。電壓源(一般為電池)在線112上提供輸入電壓。開關(guān)元件包括由開關(guān)102和103形成的降壓部104和由開關(guān)105和106形成的升壓部109。電容器107是電容存儲元件，并且電感器108是電感存儲元件。電壓源110具有2.5V的示例電壓源。如果輸出電壓被要求大于2.5V，則電源級100必須在降壓模式和升壓模式之間切換。在升壓模式中，電壓源110(一般為電池)具有比輸出端的期望電壓低的值。在降壓模式中，電壓源具有比在輸出端的期望電壓高的值。如圖1所示的拓?fù)涞膯栴}在于，針對每一個要求的電壓，必須使用單獨的電壓生成級100。因而，必須針對每一個要求的電壓來復(fù)制圖1的整個電路。這就造成了多個降壓-升壓電路和與之相關(guān)聯(lián)的電感器的增生。這增加了成本，占用了空間并產(chǎn)生了干擾。為了克服這些問題，之前已經(jīng)提出了改進(jìn)電源管理IC的方法。這些方法包括：設(shè)置片上(on-chip)電感器；開關(guān)電容器方案；以及多繞組變壓器。通過將電感器制作在芯片上，能夠獲得某種程度的尺寸縮小。但是，片上電感器具有高串阻，這妨礙了它們在高電流電源中的用途。另外，多個電源將會需要可觀的IC面積。開關(guān)電容器使得不需要單電感器就能夠創(chuàng)建切換模式電源。這些電源總體上在低電流時工作得非常好，但是在高電流時，所需要的電容器的值決定了芯片制作面積。如果使用片外電容器，則片上開關(guān)和片外電容器之間的線路電感變成嚴(yán)重的問題，并且在大多數(shù)切換電容器元件浮置時，則產(chǎn)生了嚴(yán)重的電磁感應(yīng)(EMI)。由于需要多個開關(guān)元件，效率通常低于基于電感器的降壓-升壓電源。現(xiàn)有技術(shù)的多繞組變壓器技術(shù)是變壓器耦合正激或反激式轉(zhuǎn)換器，其具有被整流以提供一組直流電壓的多個繞組或多個抽頭。然而，這樣的方案存在多個問題。獨立地調(diào)整每一個電源是困難的。需要纏繞專用變壓器，而不是能夠使用現(xiàn)成的電感器。該裝置并不靈活：如果需要改變電源電壓中的一個，則需要重新設(shè)計變壓器。本專利技術(shù)的目的是提供一種用于提供多個電壓電平的改進(jìn)的電源管理方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
在本專利技術(shù)的一個方面，本專利技術(shù)提供了一種電壓生成裝置，該電壓生成裝置包括：電壓源；電感器，其中，所述電感器的第一端子以能夠開關(guān)的方式連接到所述電壓源；以及多個電容器，所述多個電容器以能夠開關(guān)的方式連接到所述電感器的第二端子，其中，跨所述多個電容器形成了相應(yīng)的多個電壓。所述多個電容器中的每一個都可以電接地。所述多個電容器中的每一個都可以連接到第二電壓，所述第二電壓是在所述多個電壓中選出的一個電壓。在這樣的方案中，一個電容器的所述第二電壓可以電接地。所述電感器的所述第二端子還可以以能夠開關(guān)的方式電接地。所述電感器的第一端子還可以以能夠開關(guān)的方式電接地。所述電壓生成電路還可以包括用于控制一組開關(guān)的控制裝置，所述一組開關(guān)提供能夠以開關(guān)方式進(jìn)行控制的功能。所述控制裝置可以適于在電壓升壓周期中在所述多個電容器中任意電容器連接到所述電感器的所述第二端子時將所述電感器的所述第二端子與所述電接地斷開連接。所述控制裝置還可以適于在電壓升壓周期中將所述電感器的所述第二端子接地并將全部所述多個電容器與所述電感器的所述第二端子斷開連接以對所述電感器預(yù)充電。所述控制裝置還可以適于在電壓升壓周期中將所述電感器的所述第一端子連接到所述電壓源并將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。所述控制裝置還可以適于在電壓降壓周期中將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。所述控制裝置還可以適于在電壓降壓周期中將所述電感器的所述第一端子選擇性地連接到所述電壓源或電接地。所述多個電容器中的每一個都可以在周期中連接到所述電感器的所述第二端子。所述控制裝置可以適于在各個周期的開始時在降壓周期和升壓周期之間進(jìn)行選擇。所述選擇可以取決于標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)本專利技術(shù)，還提供了一種在電壓生成裝置中生成多個電壓的方法，該方法包括以下步驟：選擇性地將電壓源連接到電感器的第一端子；選擇性地將多個電容器中的一個連接到所述電感器的第二端子，其中，跨所述多個電容器上形成相應(yīng)的多個電壓。該方法還可以包括將所述多個電容器中的每一個都電接地的步驟。該方法還可以包括選擇性地將所述電感器的所述第二端子電接地的步驟。該方法還可以包括選擇性地將所述電感器的第一端子電接地的步驟。該方法還可以包括對提供以開關(guān)方式可控的功能的一組開關(guān)進(jìn)行控制的步驟。該方法還可以包括將每個電容器依次連接到所述電感器的所述第二端子的步驟。該方法還可以包括以下步驟：在電壓升壓周期中，在所述多個電容器中的任意電容器連接到所述電感器的所述第二端子時，將所述電感器的所述第二端子與所述電接地斷開連接。該方法還可以包括以下步驟：在電壓升壓周期中，將所述電感器的所述第二端子接地并將全部所述多個電容器與所述電感器的所述第二端子斷開連接以對所述電感器預(yù)充電。該方法還可以包括以下步驟：在電壓升壓周期中，將所述電感器的所述第一端子連接到所述電壓源并將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。該方法還可以包括以下步驟：在電壓降壓周期中，將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。該方法還可以包括以下步驟：在電壓降壓周期中，選擇性地將所述電感器的所述第一端子連接到所述電壓源或電接地。該方法還可以包括在周期中將所述多個電容器中的每一個都連接到所述電感器的所述第二端子的步驟。該方法還可以包括在各個周期的開始時在降壓周期和升壓周期之間進(jìn)行選擇的步驟。該方法還可以包括根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在降壓周期和升壓周期之間進(jìn)行選擇的步驟。該方法或該裝置可以包括選擇性地將多個電容器中的一個連接到所述電感器的第二端子的步驟，該步驟包括以下步驟：針對給定的電壓電平，生成表示當(dāng)前輸出的電壓電平與基準(zhǔn)電平之間的差異的誤差信號；和將所述誤差信號與斜坡信號進(jìn)行比較，其中，根據(jù)該比較步驟來選擇性地連接針對所述電壓電平的電容器。該方法或該裝置可以包括選擇性地將多個電容器中的一個連接到所述電感器的第二端子的步驟，該步驟包括以下步驟：針對給定的電壓電平，生成表示當(dāng)前輸出的電壓電平與基準(zhǔn)電平之間的差異的誤差信號；和將所述誤差信號與所述電感器中的當(dāng)前電平進(jìn)行比較，其中，根據(jù)該比較步驟來選擇性地連接針對所述電壓電平的電容器。可以在所述比較步驟開始時連接所述電容器，并且在根據(jù)指示變化的比較步驟來斷開與所述電容器的連接。附圖說明現(xiàn)在將參考附圖來描述本專利技術(shù)，在附圖中：圖1例示了現(xiàn)有技術(shù)中已知的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器；圖2例示了實現(xiàn)本專利技術(shù)的原理的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器；圖3例示了圖2的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的升壓模式中的PWM周期；圖4例示了圖2的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的降壓模式中的PWM周期；圖5例示了圖2的降壓-升壓轉(zhuǎn)換器的用于電壓控本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種電壓生成裝置，該電壓生成裝置包括：　　電壓源；　　電感器，其中所述電感器的第一端子以能夠開關(guān)的方式連接到所述電壓源；以及　　多個電容器，所述多個電容器以能夠開關(guān)的方式連接到所述電感器的第二端子，其中，跨所述多個電容器形成了相應(yīng)的多個電壓。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】GB0808873.42008年5月15日1.一種電壓生成裝置，該電壓生成裝置包括：電壓源；電感器，具有通過第一開關(guān)連接到所述電壓源并且通過第四開關(guān)電接地的第一端子，并且具有通過第三開關(guān)電接地的第二端子；多個電容器，每個電容器都具有第一端子，所述第一端子以能夠開關(guān)的方式連接到所述電感器的所述第二端子，其中，跨所述多個電容器形成了相應(yīng)的多個電壓，其中，在周期中將所述多個電容器中的每一個輪流電連接到所述電感器的所述第二端子；控制器，用于根據(jù)所述電壓源的電源電壓與在所述周期的時段中跨所述多個電容器的所述多個電壓的加權(quán)平均值之間的關(guān)系，在每個周期的開始時在降壓模式與升壓模式之間進(jìn)行選擇，其中，所述加權(quán)平均值利用在所述多個電壓中的每個電壓的輸出上花費的時間作為權(quán)重。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓生成裝置，其中，所述多個電容器中的至少一個具有連接到所述多個電容器中的另一個的第一端子的第二端子。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器適于將每個電容器依次連接到所述電感器的所述第二端子。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器還適于在升壓模式中在所述多個電容器中任意電容器連接到所述電感器的所述第二端子時將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器還適于在升壓模式中將所述電感器的所述第二端子接地并將全部所述多個電容器與所述電感器的所述第二端子斷開連接以對所述電感器預(yù)充電。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器還適于在升壓模式中將所述電感器的所述第一端子連接到所述電壓源并將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器還適于在降壓模式中將所述電感器的所述第二端子與電接地斷開連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電壓生成裝置，其中，所述控制器還適于在降壓模式中將所述電感器的所述第一端子選擇性地連接到所述電壓源或電接地。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓生成裝置，其中，所述選擇取決于標(biāo)準(zhǔn)。10.一種在電壓生成裝置中生成多個電壓的方法，該方法包括以下步驟：選擇性地將電壓源連接到電感器的第一端子；選擇性地將所述電感器的第二端子電接地；選擇性地將所述電感器的所述第一端子電接地；選擇性地將多個電容器中的一個連接到所述電感器的所述第二端子，其中，跨所述多個電容器形成...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬丁·威爾遜，
申請(專利權(quán))人：努吉拉有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：GB