[发明专利]电压发生器

说明书

技术领域

本公开涉及电压发生器。具体地，用于根据接收的斜坡或目标信号提供输出电压的电压发生器。

背景技术

一些应用需要从低电压源产生高电压(例如，3kV)信号，例如具有2.7V至4.2V的DC输出的锂离子电池。例如，针对移动设备应用的触觉反馈需要从低电压源产生高电压。这样的应用也可以要求特定速率的电压斜坡，使得产生的高电压与期望的触觉反馈级别有关。

可以使用电容性电压倍增器来产生高电压发生器。在这样的电压发生器中，使用半桥配置产生针对倍增器的输入电压作为方波电压。可以通过改变半桥的方波输入电压的切换频率来控制输出电压的增加速率。这种电压发生器的缺点在于，需要大量电容级，以便提供高转换比率(Vout/Vin)。因此提供这样的电压倍增器涉及大量组件，并且占用相对大的PCB面积。这些缺点尤其与具有低输入电压的电压发生器相关。

可以通过引入中间转换器、将输入电压提高到较高电平来减少电容性电压倍增器中的级数。这样的修改减少了倍增器级的数目，但是引入了附加级并且还引入了附加损耗，这是由于当转换比率非常高(上千的量级)时附加转换器的效率通常下降。

发明内容

根据本发明的实施例，提供了一种根据接收的目标信号提供输出电压的电压发生器，电压发生器包括：

谐振转换器，配置为接收输入电压，谐振转换器包括：

第一开关；

第二开关，与第一开关串联连接在输入电压和地之间；

谐振储能电路，与第二开关相关联；

输出电容器，耦合至谐振储能电路，并且配置为提供输出电压；以及

整流器，配置为允许电荷在谐振储能电路与输出电容器之间

沿单方向流动；以及

控制器，配置为接收目标信号，并且根据与输出电压相关的输出值与接收的斜坡信号之间的差值来设定谐振转换器的操作参数。

电压发生器使用谐振拓扑结构，并因此可以占用较少空间，并且要求比等价电容性电压倍增器电压发生器更少的组件。控制器可以提供使输出电压与目标信号(可以是斜坡信号)指定的期望电压一致的功能。斜坡信号可以由例如移动计算设备的触觉反馈应用提供。

操作参数可以是第一开关或第二开关的状态。设定操作参数可以包括：来回切换第一开关和第二开关的状态。输出值可以是输出电压。

控制器可以配置为根据与谐振储能电路中的电流相关的值和与差值相关的值之间的比较来设定操作参数。与谐振储能电路中的电流相关的值可以是谐振储能电路中的电流。控制器可以配置为当与谐振储能电路电流相关的值大于与差值相关的值时设定操作参数。控制器可以配置为在正弦谐振储能电路电流期间的特定时间点处操作第一和第二开关，使得操作参数是操作第一和第二开关的正弦谐振储能电路电流的相位。与差值相关的值可以是差值的模量。备选地，与差值相关的值可以是差值。

控制器可以配置为根据具有切换频率的切换周期来操作第一和第二开关。操作参数可以是切换频率。控制器可以配置为将第一和第二开关的操作限制到切换频率大于或等于谐振储能电路的谐振频率。控制器可以配置为在输出值大于目标信号的情况下增加切换频率。控制器可以配置为在输出值小于目标信号的情况下减小切换频率。控制器可以配置为只有切换频率大于或等于谐振储能电路的谐振频率的情况下减小切换切换频率。

操作参数可以是谐振转换器的输入电压。电压产生器可以包括：第一级转换器，配置为接收电源电压，并且提供谐振转换器的输入电压。控制器可以包括：切换控制器，配置为根据输出值与目标信号之间的差值来操作第一级转换器。第一级转换器可以是升压转换器。升压转换器可以包括具有第一端子和第二端子的升压电感器。第一端子可以连接至电源电压。升压转换器可以包括升压整流器。升压整流器可以连接至升压电感器的第二端子。升压整流器可以配置为提供谐振转换器的输入电压。升压转换器可以包括：升压开关，连接在升压电感器的第二端子与地之间。切换控制器可以配置为根据输出值与目标信号之间的差值来操作升压开关。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括电压发生器的移动计算设备。该移动计算设备可以是移动电话，可以具有需要触觉反馈的触摸屏。电压发生器也可以适合于提供用于驱动这种触觉反馈的输出电压。

附图说明

现在通过示例参照附图描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了包括控制器的电压发生器的框图，该控制器配置为根据接收的目标信号设定谐振转换器的操作参数，以便提供期望输出电压；