[发明专利]用于共享电感器调节器的控制系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月1日提交的美国临时专利申请S/N61/565,700的权益，该申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。

附图简述

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点，在附图中：

图1是根据本发明实施例实现的配置有包括共享电感器调节器的供电系统的电子设备的简化框图；

图2是根据本发明的一个实施例实现的包括共享电感器的图1的共享电感器调节器的简化示意图和框图；

图3是示出了根据第一操作模式(模式1)的图2的调节器的操作的曲线图，该第一操作模式在图2的外部电源具有超过足以同时调整输出电压和充电电流的功率时是有效的；

图4是示出了根据第二操作模式(模式2)的图2的调节器的操作的曲线图，该第二操作模式在所述外部电源不具有足以同时调整输出电压和充电电流的功率时是有效的；

图5是示出了根据第三操作模式(模式3)的图2的调节器的操作的曲线图，该第三操作模式在所述外部电源不具有足以调整输出电压的功率时是有效的；

图6是示出了根据第四操作模式(模式4)的图2的调节器的操作的曲线图，该第四操作模式在图2的外部电源不存在、断开或不起作用时是有效的；

图7是示出了根据第五操作模式(模式5)的图2的调节器的操作的曲线图，该第五操作模式是在输出电流相对于充电电流较小时的低输出负载期间使用的特殊模式；

图8是根据一个实施例的图2的低块(low block)的示例性实施例的示意图；

图9是根据另一实施例实现的调节器的简化示意图和框图，在该实施例中电荷存储设备是电容器。

图10是根据一个实施例的图2的补偿块的简化示意图；以及

图11是根据一个实施例的图2的控制器的简化示意框图。

具体实施方式

给出以下描述以使本领域普通技术人员能在特定应用及其需求的背景下实施和利用所提供的本发明。然而，优选实施例的多种修改对本领域普通技术人员将会很明显，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在受限于本文中示出和描述的特定实施例，而应被给予与本文中公开的原理和新颖特征一致的最广范围。

传统的开关模式电压调节器可包括多个电感器，诸如每输出至少一个电感器。在一个传统配置中，提供一个电感器以从外部源给电池充电，以及提供另一电感器以调节通向负载的电池功率。附加的电感器占据大量的空间而且增加大多数应用的成本。

本文所描述的共享电感器调节器体系结构将两个或更多个电压调节器与单个电感器集成，使得节约空间和降低成本。控制器执行外部电源(例如，AC适配器)和输入处的电荷存储设备(例如，可再充电池)之间以及电荷存储设备和输出之间的电感器的时间复用功能。电荷存储设备可以是电容器或电池，其中电荷存储设备可根据外部电源的存在和状态被配置为输入或输出。以附加开关为代价，除去了至少一个电感器。在一个实施例中，拓扑结构是固有的升降压型并且可一般处理输入电压(VIN)、电池电压(VBAT)和输出电压(VO)的几乎所有可行组合。开关和电感器中的每一个的尺寸都适合于任何给定配置的充电需求。电荷存储设备可以是电容器，其中的开关被控制以实现双输出电压：一个是正电压，另一个是负电压。本公开描述了用于电池的控制操作，其中如果电荷存储设备是电容器，则修改其控制方案。

在一个实施例中，外部电源提供大约5伏特(V)的输入电压VIN，电池电压VBAT的范围在3到4.2V之间，以及输出电压VO被升压至20-30V。外部电源可在一电压范围内工作，诸如提供标称电压电平至最小电源电平。在一个实施例中，例如，外部电源提供5V的标称电压并且具有大约4.5V的最小电压电平。共享电感器调节器检测电源电压是否降低至最小电源电平以及何时降低至最小电源电平，然后操作以调整输入以保持最小电源电平。