結合電感轉換器使用的振蕩器以及電感轉換器制造技術

本公開涉及結合電感轉換器使用的振蕩器和電感轉換器。本實用新型專利技術要解決的一個技術問題是提供改進的結合電感轉換器使用的振蕩器以及電感轉換器。所述振蕩器包括：輸入功率端子，所述輸入功率端子接收輸入電壓；電容器，所述電容器交替地耦接到充電電流源和放電電流源，所述充電電流源操作以按照與所述輸入電壓成比例的速率對所述電容器充電；以及比較器，當所述電容器充電至第一閾值電壓時，所述比較器使輸出信號生效，并且當所述電容器放電至第二閾值電壓時，所述比較器使所述輸出信號失效。通過本實用新型專利技術，可以獲得改進的結合電感轉換器使用的振蕩器和電感轉換器。

An oscillator incorporating an inductive converter and an inductive converter

The present disclosure relates to an oscillator and an inductive converter for use with an inductive converter. The technical problem to be solved by the utility model is to provide an improved oscillator for an inductive converter and an inductance converter. The oscillator includes a power input terminal, the power input terminal for receiving the input voltage; capacitors, the capacitor alternately coupled to the charging current source and discharge current source, the charging current source operating in accordance with the input voltage is proportional to the rate of charge on the capacitor; and a comparator. When the capacitor is charged to a first threshold voltage, the comparator output signal of the force, and when the capacitor discharges to the second threshold voltage of the comparator, the output signal failure. By the utility model, an improved oscillator and inductance converter used for the combined inductance converter can be obtained.

【技術實現步驟摘要】
結合電感轉換器使用的振蕩器以及電感轉換器
本公開的各方面總體涉及轉換器，并且更具體地，涉及電感轉換器和結合電感轉換器使用的振蕩器。
技術介紹
電感轉換器如降壓轉換器、升壓轉換器、降壓升壓轉換器、Cuk轉換器和單端初級電感轉換器(SEPIC)可具有許多優點。然而，應當注意通過使電感器電流保持在預定限制內來保護電感器。具體地講，如果電感器電流超過其中電感器鐵芯達到磁飽和的點，那么電感器阻抗幾乎一直下降到布線的(小)電阻值。電感器電流因此在超過該點時急劇增大，通常導致在電感器中過量的待耗散熱能，從而使得電子部件迅速失效。當輸入電壓預期相對較好地受控時，電感轉換器電路的設計相對簡單。然而，在輸入電壓預期大范圍變化(例如，2伏至40伏)的情況下，實現持續高轉換效率并同時為電感器提供充分保護將變得明顯更具挑戰性。通常，需要相當數量的具有相應地區要求和相當的功率要求的額外部件。
技術實現思路
本技術要解決的一個技術問題是提供改進的結合電感轉換器使用的振蕩器以及電感轉換器。根據本技術的一個方面，提供了結合電感轉換器使用的振蕩器，所述振蕩器包括：輸入功率端子，所述輸入功率端子接收輸入電壓；電容器，所述電容器交替地耦接到充電電流源和放電電流源，所述充電電流源操作以按照與所述輸入電壓成比例的速率對所述電容器充電；以及比較器，當所述電容器充電至第一閾值電壓時，所述比較器使輸出信號生效，并且當所述電容器放電至第二閾值電壓時，所述比較器使所述輸出信號失效。在一個實施例中，放電電流源操作以按照固定速率對所述電容器放電。在一個實施例中，輸出信號具有1/(S+1)的占空比和與(S+1)/S成比例的周期，其中S為所述輸入電壓。在一個實施例中，振蕩器還包括交換電壓參考，所述交換電壓參考交替地向所述比較器提供所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓。根據本技術的另一方面，提供了一種電感轉換器，所述電感轉換器包括：初級電感器；晶體管，所述晶體管交替地向所述初級電感器施加輸入電壓并從所述初級電感器向電容施加電流；以及控制單元，所述控制單元包括振蕩器，所述振蕩器向所述晶體管提供柵極信號，所述柵極信號具有與所述輸入電壓成反比的占空比。在一個實施例中，占空比與所述輸入電壓成反比。在一個實施例中，占空比等于1/(S+1)，其中S為所述輸入電壓。在一個實施例中，所述振蕩器包括：電容器，所述電容器交替地耦接到充電電流源和放電電流源，所述充電電流源操作以按照與所述輸入電壓成比例的速率對所述電容器充電，并且所述放電電流源操作以按照固定速率對所述電容器放電；以及比較器，當所述電容器充電至第一閾值電壓時，所述比較器使輸出信號生效，并且當所述電容器放電至第二閾值電壓時，所述比較器使所述輸出信號失效。在一個實施例中，所述充電電流源為用于向所述柵極信號提供能夠選擇的占空比的多個能夠選擇的充電電流源之一，所述多個能夠選擇的充電電流源包括：第二充電電流源，所述第二充電電流源按照固定速率對所述電容器充電，以向所述柵極信號提供50％的占空比。在一個實施例中，所述振蕩器還包括交換電壓參考，所述交換電壓參考交替地向所述比較器提供所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓。在一個實施例中，所述振蕩器還包括CMOS晶體管，所述CMOS晶體管響應于所述輸出信號而交替地將所述充電電流源和所述放電電流源耦接到所述電容器。本技術的一個有益技術效果是提供改進的結合電感轉換器使用的振蕩器和電感轉換器。附圖說明在附圖中：圖1為示例性電感轉換器示意圖。圖2為具有固定占空比的振蕩器的示意圖。圖3為示出占空比各部分的時鐘信號圖。圖4為可在固定占空比與依賴于電源電壓的占空比之間切換的振蕩器的示意圖。圖5為實施的和理想占空比依賴性的圖。應當理解，附圖和對應的詳細描述并不限制本公開，而是相反，為理解落在所附權利要求范圍內的所有修改形式、等同形式和替代形式提供基礎。具體實施方式相關申請的交叉引用本申請要求由DieterJoos專利技術的、提交于2015年10月30日的名稱為“AREA-FRIENDLYMETHODFORPROVIDINGDUTYCYCLEINVERSETOSUPPLYVOLTAGE”(用于提供與電源電壓成反比的占空比的地區友好方法)的美國臨時申請No.62/248793的優先權，該申請以引用方式并入本文，并據此要求該申請的共同主題的優先權。圖1是示例性單端初級電感轉換器(SEPIC)的示意圖，該單端初級電感轉換器能夠以脈沖(“充電”)模式操作，以通過范圍為2V至40V的輸入電壓將輸出電容器101從約11V再充電至約15V，同時消耗不超過約1mW。一旦輸出電容器已充電至所需電壓范圍，轉換器即進入低功率(“放電”)模式，其中轉換器被動地監測輸出電容器電壓，同時消耗最小功率。轉換器在輸出端子IN1與IN0之間接收輸入電壓，其中IN0用作低壓軌且IN1用作高壓軌。使能信號EN控制兩個串聯開關102,103，當使能信號生效時，將這兩個串聯開關“打開”。開關102將高壓軌耦接到控制單元104，而開關103將高壓軌耦接到轉換器的主電路。開關102,103進一步防止回流，并在發生短路時提供限流功能。當轉換器處于充電模式時，除了提供內部電壓調節和邏輯以支持接口要求外，控制單元104還通過向MOSFET108施加脈寬調制柵極信號(經由緩沖器106)來驅動轉換器的主電路。(在放電模式中，柵極信號保持較低，直至輸出電容器電壓降至所需電壓范圍以下)。當柵極信號生效時，MOSFET108閉合輸入端子IN1與IN0之間的導電路徑，使得輸入電壓能夠在初級電感器110中感應電流。只要柵極信號保持生效，電感器電流就繼續增加。(如果使能信號意外失效，而電感器攜帶顯著電流，那么旁路二極管112防止出現電弧放電)。當柵極信號失效時，MOSFET108打開導電路徑，迫使電感器電流對耦合電容器114充電。幾個轉換循環之后，耦合電容器114達到穩態值，以使得當開關108關閉時，對次級電感器118充電的電壓等于對初級電感器110充電的電壓。當導電路徑由于柵極信號的再生效而再次閉合時，穿過初級電感器的電流再次增加。同時，來自被充電電容器114的電壓感應出穿過次級電感器118的電流。當柵極信號隨后失效時，來自初級電感器和次級電感器118的電流經由充電二極管120對輸出電容器101充電。輸出電容器101經由放電二極管122向輸出端子OUT1和OUT0提供功率。電壓鉗124,126防止輸出端子之間的電壓超出規格。控制單元104監測輸出電容器電壓，按需在充電模式與放電模式之間切換，以使輸出電容器電壓保持在期望范圍內。因此，經由受控制單元104控制的能量轉換序列(從源電壓到初級電感器電流到耦合電容器電壓到次級電感器電流到輸出電容器電壓)有效地實現電壓轉換和調節。(出于建模目的，寄生接地電壓偏置132和接地阻抗134包含在內，但不會影響電路的操作)。只要柵極信號的失效時間短到足以防止初級電感器電流下降到零，對于給定輸入電壓來說，柵極信號的生效時間確定每次循環所傳遞能量的量，并且循環周期確定能量傳遞發生的頻率。控制單元104可監測輸出電容器101上的電壓，并因此修改柵極信號。輸入電壓也是確定初級電感器電流(以及因此每次循環所傳遞能量的量)的關鍵因素。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種結合電感轉換器使用的振蕩器，其特征在于，所述振蕩器包括：輸入功率端子，所述輸入功率端子接收輸入電壓；電容器，所述電容器交替地耦接到充電電流源和放電電流源，所述充電電流源操作以按照與所述輸入電壓成比例的速率對所述電容器充電；以及比較器，當所述電容器充電至第一閾值電壓時，所述比較器使輸出信號生效，并且當所述電容器放電至第二閾值電壓時，所述比較器使所述輸出信號失效。

【技術特征摘要】
2015.10.30 US 62/248,793;2016.04.07 US 15/092,9041.一種結合電感轉換器使用的振蕩器，其特征在于，所述振蕩器包括：輸入功率端子，所述輸入功率端子接收輸入電壓；電容器，所述電容器交替地耦接到充電電流源和放電電流源，所述充電電流源操作以按照與所述輸入電壓成比例的速率對所述電容器充電；以及比較器，當所述電容器充電至第一閾值電壓時，所述比較器使輸出信號生效，并且當所述電容器放電至第二閾值電壓時，所述比較器使所述輸出信號失效。2.根據權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，所述放電電流源操作以按照固定速率對所述電容器放電。3.根據權利要求2所述的振蕩器，其特征在于，所述輸出信號具有1/(S+1)的占空比和與(S+1)/S成比例的周期，其中S為所述輸入電壓。4.根據權利要求1所述的振蕩器，其特征在于，所述振蕩器還包括交換電壓參考，所述交換電壓參考交替地向所述比較器提供所述第一閾值電壓和所述第二閾值電壓。5.一種電感轉換器，其特征在于，所述電感轉換器包括：初級電感器；晶體管，所述晶體管交替地向所述初級電感器施加輸入電壓并從所述初級電感器向電容施加電流；以及控制單元，所述控制單元包括振蕩器，所述振蕩器向所述晶體管提供柵極信號，所述柵極信號具有與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：D·朱斯，
申請(專利權)人：半導體元件工業有限責任公司，
類型：新型
國別省市：美國,US