[发明专利]混合功率转换器

说明书

技术领域

本发明涉及导体器件领域。更具体的说，涉及一种功率转换器。 

背景技术

电压调节器，例如DC-DC电压转换器，用于为各种各样的电子系统提供稳定的电压源。低压设备(如笔记本电脑、手机等)的电池管理尤其需要高效率的DC-DC变换器。 

开关型电压调节器通过把输入直流电压转换成高频斩波电压，然后再对其进行滤波而产生直流输出电压。具体来说，开关调节器包括一个开关，以使直流输入电压源(如电池)和负载(如集成电路IC)交替性的连接和断开连接。一个输出滤波器，典型地包括一个电感和电容，连接到被斩波的输入电压和负载之间，以对输出进行滤波，进而提供直流输出电压。一个控制器(如脉宽调节器，脉冲频率调节器等)，用以控制开关获得基本恒定的直流输出电压。 

另一类型的转换器为线性调节器，适用于输入和输出电压差较小的转换器，也同样适用于输入和输出电压的差别较大、但功率较低的应用场合。在输入电压比输出电压大很多的降压应用中，由于线性调节器较大的功率损耗，开关型调节器一般会比线性调节器有更高的效率。然而，开关型调节器由于开关工作也会导致功率损耗(比如功率器件开关转换、驱动损耗等)。另外，开关型调节器的控制一般要比线性调节器复杂，所以其静态损耗更大。因此，在相对低的负载输出状态下，开关型调节器的效率会降低，甚至可能比相应的线性调节器效率更低。 

发明内容

本发明的目的是提供一种容纳开关型调节器和线性调节器的高效率的混合转换器，以在相对较宽的负载范围内实现较高的转换效率。 

本发明的另一目的是提供一种电压调节控制方法，其集合了开关调节和线性调节，以在相对较宽的负载范围内实现较高的转换效率。 

本发明的又一目的是提供一种电压转换装置，其同时容纳开关型调节器和线性调节器的高效率的混合转换器，以在相对较宽的负载范围内实现较高的转换效率。 

在依据本发明的一个实施例中，混合转换器包括：(1)由一控制信号控制的第一开关装置和第二开关装置；(2)与所述第一开关装置和一输出端连接的一电感装置；(3)一控制电路，用于接收输出端反馈信号，并产生所述控制信号来控制所述第一开关装置和所述第二开关装置；所述控制电路包括第一探测电路，用于监测第一输出状态和第二输出状态；当监测到第一输出状态时，所述控制电路根据所述控制信号控制所述第一开关装置和所述第二开关装置以开关模式工作；当监测到第二输出状态时，控制第一开关装置以线性控制模式工作，并且控制所述第二开关装置以线性控制模式或者开关控制模式工作。 

在依据本发明的另一实施例中，一种电压调节控制方法包括：(1)监测混合转换器的输出，所述混合转换器将输入电压转换成输出电压，被监测的输出提供用于调节输出电压的反馈信息；(2)当监测到第一输出状态时，控制所述混合转换器的第一开关装置，使其在第一时间段内闭合，在第二时间段内断开，控制混合转换器的第二开关装置，使其闭合和关断状态与第一开关装置的状态互补；(3)当检测到第二输出状态时，控制混合转换器的第一开关装置工作在线性控制模式，控制第二开关装置工作在线性控制模式或者开关控制模式。 

在依据本发明的一实施例的一种电压转换装置，包括：(1)输出监测装置，用于检测输出并提供反馈用以调节输出电压；(2)第一控制装置，用于在检测到第一输出状态时，控制第一开关装置在第一时间段内闭合，在第二时间段内断开，控制混合转换器的第二开关装置，使其闭合和关断状态与第一开关装置的状态互补；(3)第二控制装置，当检测到第二输出状态时，控制第一开关装置以线性控制模式工作，控制第二开关装置工作在线性控制模式或者开关控制模式。。 

依据本发明的实施例可以方便地实现一种高效率的功率转换电源调节器。进一步，依据本发明的实施例可以容纳开关型调节器和线性调节器，以在相对宽的负载范围内，取得较高的电源转换效率。本发明的上述和其它有益效果通过以下优选实施例的描述会更显而易见。 

附图说明

图1A为一示例开关型调节器的原理框图，所述开关型调节器为降压拓扑结构； 

图1B为一示例线性调节器的原理框图； 

图2为依据本发明的实施例的第一示例混合转换器的原理方框图； 

图3为根据本发明的实施例的第二示例混合转换器的原理方框图； 

图4为根据本发明的实施例的第三示例混合转换器的原理方框图； 

图5A为根据本发明的实施例的第四示例混合转换器的原理方框图；