CN202617001U - 降压型切换式电源供应器及其控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种降压型切换式电源供应器及其控制电路，其中该降压型切换式电源供应器将一输入电压转换为一输出电压，包含：一功率级，包括一上桥开关、一下桥开关及一电感，共同连接于一切换节点，其中该上桥开关电性连接于该输入电压；一晶体管开关，电连接于该电感与该输出电压之间；以及一驱动电路，根据经过该晶体管开关的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的开关。

Description

降压型切换式电源供应器及其控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种降压型切换式电源供应器及其控制电路，特别是指一种侦测输出端电流以控制输入电压输出电压间转换的降压型切换式电源供应器及其控制电路。

背景技术

图1示出现有技术的降压型切换式电源供应器的示意图。降压型切换式电源供应器10将一输入电压Vin转换为一输出电压Vout，即将较高的输入电压转换成较低的输出电压，并对电池Bat进行充电。

功率级14包括一上桥开关Q1、下桥开关Q2及电感L，该三个元件共同连接于一切换节点N2。输入电压Vin供应的电流会经过上桥开关Q1、电感L及电阻RS，再流向输出电压Vout所在的输出端，可使电池Bat充电。输出电流侦测电路18会侦测电阻RS两端节点N3及N4的压降，并根据该压降计算经过电阻RS的输出电流，从而输出一代表输出电流的讯号AIout。相似地，输入电流侦测电路17会侦测上桥开关Q1两端节点N1及N2的压降，并根据该压降计算经过其的输入电流，从而输出一代表输入电流的讯号AIin。输出电压侦测电路19会侦测输出端的输出电压Vout，并输出一代表输出电压的讯号AVout。驱动电路11会根据前述讯号AIin、AIout及AVout产生控制上桥开关Q1及下桥开关Q2的开关讯号，以控制输入电压Vin输出电压Vout间的转换。

然而该电阻RS会随着温度而改变电阻值，而且不同电阻的电阻值亦有相当变异，因此讯号AIout往往无法正确代表输出电流，从而造成驱动电路11难以准确地控制上桥开关Q1及下桥开关Q2的开关。此外，电池Bat可能会产生漏电流，逆向流回下桥开关Q2，造成充电效率的损失。

有鉴于以上所述，本实用新型即针对现有技术的不足，提出一种能正确侦测输出端电流以控制输入电压输出电压间转换的降压型切换式电源供应器及其控制电路，且能避免逆电流回流，以改善电压转换的不准确及逆电流的问题。

发明内容

本实用新型的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种降压型切换式电源供应器。

本实用新型的另一目的在于，提出一种降压型切换式电源供应器的控制电路。

为达上述目的，本实用新型提供一种降压型切换式电源供应器，将一输入电压转换为一输出电压，包含：一功率级，包括一上桥开关、一下桥开关及一电感，共同连接于一切换节点，其中该上桥开关电性连接于该输入电压、该下桥开关电性连接于地；一晶体管，电连接于该电感与该输出电压之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出电压流往该下桥开关的逆电流；以及一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

就另一个观点言，本新型提供了一种降压型切换式电源供应器的控制电路，调整通过一电感的电流以对一输出端提供一输出电流，该控制电路包含：一上桥开关，其一端电性连接于一输入电压，另一端电性连接于该电感；一下桥开关，其一端电性连接于该电感，另一端电性连接于地；一晶体管，电性连接于该电感和该输出端之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出端流往该下桥开关的逆电流；以及一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

就又另一个观点言，本新型提供了一种降压型切换式电源供应器的控制电路，控制一功率级以将一输入电压转换为一输出电压，其中该功率级包括一上桥开关、一下桥开关及一电感，共同连接于一切换节点，该上桥开关电性连接于该输入电压、该下桥开关电性连接于地，该控制电路包含：一晶体管，电性连接于该电感和该输出电压之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出电压流往该下桥开关的逆电流；以及一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

在一种较佳实施型态中，该晶体管为NMOS晶体管，且该降压型切换式电源供应器或该控制电路另包含一个电压产生器，以提供该晶体管的栅极电压。

在一种较佳实施型态中，该降压型切换式电源供应器或该控制电路另包含一输出电流侦测电路，其萃取该晶体管开关两端的电压差，并将该电压差与一第一参考讯号比较以产生一代表输出电流的讯号。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本实用新型的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1为现有技术的降压型切换式电源供应器的示意图；

图2为本实用新型降压型切换式电源供应器的一个实施例；

图3为本实用新型降压型切换式电源供应器的另一个实施例。

图中符号说明

10        降压型切换式电源供应器

11        驱动电路

14        功率级

17        输入电流侦测电路

18        输出电流侦测电路

19        输出电压侦测电路

20        降压型切换式电源供应器

21        驱动电路

211       PWM控制器

212       模拟总和电路

213       驱动级

24        功率级

25        控制电路

27        输入电流侦测电路

271       误差放大器

272       误差放大器

28        输出电流侦测电路

281       误差放大器

282       误差放大器

29        输出电压侦测电路

32、33    电压产生器

AIin      讯号

AIout     讯号

AVout     讯号

Bat       电池

L         电感

N1～N4    节点

Q1        上桥开关

Q2        下桥开关

Q3        晶体管开关

RS        电阻

Vin       输入电压

Vout            输出电压

Vref1～Vref3    参考电压

具体实施方式

图2示出本实用新型降压型切换式电源供应器的一个实施例。如图所示，本实施例的降压型切换式电源供应器20将一输入电压Vin转换为一输出电压Vout，即将较高的输入电压转换成的较低输出电压，并对电池Bat进行充电。

降压型切换式电源供应器20包含一驱动电路21、一功率级24、一晶体管Q3、一输入电流侦测电路27、一输出电流侦测电路28及一输出电压侦测电路29。功率级24包括上桥开关Q1、下桥开关Q2及电感L，该三个元件共同连接于一切换节点N2，其中上桥开关Q1电性连接于输入电压Vin、该下桥开关Q2电性连接于地、电感L则经由晶体管Q3而电性连接于输出电压Vout。输入电压Vin供应的电流会经过上桥开关Q1、电感L及晶体管Q3，再流向输出电压Vout所在的输出端，可使电池Bat充电。输出电流侦测电路18会侦测晶体管Q3两端节点N3及N4的压降，并根据该压降计算经过晶体管Q3的输出电流，从而输出一代表输出电流的讯号AIout。相较于现有技术所使用的电阻，晶体管Q3可以使输出电流侦测电路28更稳定且正确地侦测输出电流。此外，晶体管Q3本身具有本体二极管(body diode)，其方向如图所示，故可以阻挡前述由电池Bat逆流的漏电流。

相似地，输入电流侦测电路27会侦测上桥开关Q1两端节点N1及N2的压降，并根据该压降计算经过其的输入电流，从而输出一代表输入电流的讯号AIin。输出电压侦测电路29会侦测输出端的输出电压Vout，并输出一代表输出电压的讯号AVout。驱动电路21会根据前述讯号AIin、AIout及AVout产生控制上桥开关Q1及下桥开关Q2的开关讯号，以控制输入电压Vin输出电压Vout间转换。

本实施例中，输出电流侦测电路28包括误差放大器281及282，其中误差放大器281萃取该晶体管Q3两端的电压差，且误差放大器282将该电压差与一第一参考讯号Vref1比较，以产生讯号AIout。相似地，输入电流侦测电路27包括误差放大器271及272，其中误差放大器271萃取该上桥开关Q1两端的电压差，又误差放大器272将该电压差与一第二参考讯号Vref2比较以产生讯号AIin。输出电压侦测电路29为一误差放大器，会侦测输出端的输出电压Vout，并与第三参考讯号Vref3比较而输出讯号AVout。输入电流侦测电路27、输出电流侦测电路28及输出电压侦测电路29并不受此实施例的例示限制，而可以是其它等效电路或元件所构成。

本实施例中，驱动电路21包括一PWM控制器211、一模拟总和电路212及一驱动级213。模拟总和电路212加总或以其它方式组合前述讯号AIin、AIout及AVout，并输出讯号至PWM控制器211。PWM控制器211会产生工作讯号，而驱动级213根据该工作讯号，驱动上桥开关Q1及下桥开关Q2。驱动电路21并不受此实施例的例示限制，或可以是其它等效电路或元件所构成，例如，驱动上桥开关Q1及下桥开关Q2的方式可以为定频或变频，又驱动电路21除了取得代表输出电流的讯号AIout外，并不必须一定要取得讯号AIin及AVout，等等。上桥开关Q1、下桥开关Q、晶体管Q3、输入电流侦测电路27、输出电流侦测电路28及输出电压侦测电路29可以半导体制程整合至一控制电路25内，而该控制电路25与电感L或其它元件(例如：电容等)组合成为电源供应器20。若上桥开关Q1及下桥开关Q2为高功率晶体管，亦可将该两开关自控制电路25移出至外部。

图3示出本实用新型降压型切换式电源供应器的另一个实施例。降压型切换式电源供应器30包含一驱动电路21、一功率级24、一晶体管Q3、一输入电流侦测电路27、一输出电流侦测电路该28、一输出电压侦测电路29及两电压产生器(32、33)。当上桥开关Q1及晶体管Q3为NMOS晶体管，则其栅极电压需要高于源极的电压才能被开启，故电压产生器(32、33)可以提供所需电压。该电压产生器(32、33)可以是电荷泵或靴带式电容电路。

上桥开关Q 1、下桥开关Q、晶体管Q3、输入电流侦测电路27、输出电流侦测电路28、输出电压侦测电路29及电压产生器(32、33)可以半导体制程整合至一控制电路内，而该控制电路与电感L或其它元件(例如：电容等)组合成为电源供应器30。若上桥开关Q1及下桥开关Q2为高功率晶体管，亦可将该两开关自控制电路移出至外部。

以上已针对较佳实施例来说明本实用新型，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本实用新型的内容，并非用来限定本实用新型的权利范围。在本实用新型的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如本实用新型例示的开关组合或误差放大器组合可以其它等效的电路或元件取代；再如，各实施例中图标直接连接的两电路或元件间，可插置不影响主要功能的其它电路或元件；再如，在误差放大器中正负输入端可以互换，只要相关电路相应修改即可。因此，所有各种等效变化，均应包含在本实用新型的范围之内。

Claims (9)

1.一种降压型切换式电源供应器，将一输入电压转换为一输出电压，其特征在于，包含：

一功率级，包括一上桥开关、一下桥开关及一电感，共同连接于一切换节点，其中该上桥开关电性连接于该输入电压、该下桥开关电性连接于地；

一晶体管，电连接于该电感与该输出电压之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出电压流往该下桥开关的逆电流；以及

一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

2.如权利要求1所述的降压型切换式电源供应器，其特征在于，该晶体管为NMOS晶体管，且该降压型切换式电源供应器另包含一个电压产生器，以提供该晶体管的栅极电压。

3.如权利要求1所述的降压型切换式电源供应器，其特征在于，另包含一输出电流侦测电路，其萃取该晶体管两端的电压差，并将该电压差与一参考讯号比较以产生一代表输出电流的讯号。

4.一种降压型切换式电源供应器的控制电路，调整通过一电感的电流以对一输出端提供一输出电流，其特征在于，该控制电路包含：

一上桥开关，其一端电性连接于一输入电压，另一端电性连接于该电感；

一下桥开关，其一端电性连接于该电感，另一端电性连接于地；

一晶体管，电性连接于该电感和该输出端之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出端流往该下桥开关的逆电流；以及

一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

5.如权利要求4所述的降压型切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该晶体管为NMOS晶体管，且该降压型切换式电源供应器另包含一个电压产生器，以提供该晶体管的栅极电压。

6.如权利要求4所述的降压型切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，另包含一输出电流侦测电路，其萃取该晶体管两端的电压差，并将该电压差与一参考讯号比较以产生一代表输出电流的讯号。

7.一种降压型切换式电源供应器的控制电路，控制一功率级以将一输入电压转换为一输出电压，其中该功率级包括一上桥开关、一下桥开关及一电感，共同连接于一切换节点，该上桥开关电性连接于该输入电压、该下桥开关电性连接于地，其特征在于，该控制电路包含：

一晶体管，电性连接于该电感和该输出电压之间，其中该晶体管具有一本体二极管，其方向可阻挡自该输出电压流往该下桥开关的逆电流；以及

一驱动电路，至少根据经过该晶体管的电流，控制该上桥开关及该下桥开关的操作。

8.如权利要求7所述的降压型切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，该晶体管为NMOS晶体管，且该降压型切换式电源供应器另包含一个电压产生器，以提供该晶体管的栅极电压。

9.如权利要求7所述的降压型切换式电源供应器的控制电路，其特征在于，另包含一输出电流侦测电路，其萃取该晶体管两端的电压差，并将该电压差与一参考讯号比较以产生一代表输出电流的讯号。

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