具有效率輸出的dc-dc轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其包括具有效率測量輸出的效率報告電路。在示例中，DC-DC轉(zhuǎn)換器具有輸入電壓，輸出電壓，以及轉(zhuǎn)換輸入電壓為中間電壓的開關(guān)電路，且效率報告電路確定輸出電壓和中間電壓之間的比率。
【專利說明】具有效率輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換器
【技術(shù)領(lǐng)域】【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其是從一個電壓到另一個電壓轉(zhuǎn)換直流(DC)源的電子電路。例如，DC-DC轉(zhuǎn)換器廣泛用于便攜式裝置中，從而由電池提供電力。DC-DC轉(zhuǎn)換器也可調(diào)節(jié)輸出電壓，其補(bǔ)償用于變化的負(fù)載電流以及輸入電壓的變化。
[0002]圖1A示出了一個普通類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器。圖1A中(簡化以便于說明和描述)的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路100是開關(guān)降壓轉(zhuǎn)換器(輸入電壓高于輸出電壓)，且基本設(shè)計稱為降壓轉(zhuǎn)換器。圖1A中，電源102在輸入電壓Vin處提供直流電流。電路100在輸出電壓Vqut處提供直流電流到負(fù)載(Rmad)。兩個電子開關(guān)(SW1，Sff2)由開關(guān)控制電路106和驅(qū)動器108控制。在任何一個時間至多只有一個開關(guān)是閉合的。當(dāng)SWl閉合時，電流從電源102流入Rumd和濾波電容器(C)，且Vqut線性上升。此外，當(dāng)SWl閉合時，能量存儲在L和C中。當(dāng)SW2閉合時，電流從C中存儲的能量，并從L中存儲的能量流出，且Votit線性減小。比較器104比較Vqut和參考電壓Vkef，且開關(guān)控制電路106響應(yīng)比較器104的輸出而調(diào)整SWl的占空比。
[0003]DC-DC轉(zhuǎn)換器的拓?fù)浜涂刂拼嬖谠S多變化。圖1A中示出的電路具有單個電感器。其存在多個變化，例如具有多個電感器諧振電路的LLC。圖1A中示出的電路使用輸出電壓反饋。一些電路使用電流反饋。一些電路具有多個反饋環(huán)路。
[0004]一般來說，需要驗證DC-DC轉(zhuǎn)換器(設(shè)計測試，生產(chǎn)測試以及系統(tǒng)測試)的操作，且一般地存在提高效率的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1A是示出DC-DC轉(zhuǎn)換器的示例現(xiàn)有技術(shù)實施例的框圖。
[0006]圖1B是示出圖1A的部分DC-DC轉(zhuǎn)換器的額外細(xì)節(jié)的框圖。
[0007]圖2是示出產(chǎn)生效率測量所需電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器的示例實施例的框圖。
[0008]圖3是示出具有效率測量輸出的DC-DC轉(zhuǎn)換器的示例實施例的框圖。
[0009]圖4是示出模數(shù)轉(zhuǎn)換器的示例實施例的框圖。
[0010]圖5是示出經(jīng)配置產(chǎn)生效率測量的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的框圖。
[0011]圖6是示出經(jīng)配置確定效率測量的電壓比率的閃電式(flash)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的示例實施例的框圖。
[0012]圖7A是示出經(jīng)配置確定效率測量的電壓比率的雙斜坡積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的替代示例實施例的框圖。
[0013]圖7B是用于圖7A示例實施例的示例時序圖。
[0014]圖7C是示出圖7A的部分示例實施例的額外細(xì)節(jié)的框圖。
[0015]圖7D是示出經(jīng)配置確定效率測量的電壓比率的雙斜坡積分模數(shù)轉(zhuǎn)換器的替代示例實施例的額外細(xì)節(jié)的框圖。
[0016]圖8是圖3的部分DC-DC轉(zhuǎn)換器的示例實施例的額外細(xì)節(jié)的方框圖。
[0017]圖9是示出為DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生效率測量的方法示例實施例的框圖。
【具體實施方式】
[0018]電源需要針對效率而設(shè)計，操作期間系統(tǒng)效率需要驗證，且負(fù)載可需要調(diào)整從而提高電源效率。因此，對于DC-DC轉(zhuǎn)換器，需要提供效率測量作為輸出。
[0019]圖1A的電路100的功率效率E是輸出功率除以輸入功率(其中VQUT、IQUT、Vin以及Iin都是DC值):
【權(quán)利要求】
1.一種DC-DC轉(zhuǎn)換器，其包括:具有輸出的效率測量電路，所述輸出是所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括:所述DC-DC轉(zhuǎn)換器接收DC輸入電壓；第一開關(guān)電路，其轉(zhuǎn)換所述DC輸入電壓為第二 DC電壓；以及第二開關(guān)電路，其轉(zhuǎn)換所述DC輸入電壓為第三DC電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括:所述第一開關(guān)電路具有占空比；所述第二開關(guān)電路，其具有與所述第一開關(guān)電路相同的占空比；以及所述第二開關(guān)電路具有可忽略的負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括:所述第一開關(guān)電路具有占空比；以及所述第三DC電壓基本等于所述占空比乘以所述DC輸入電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括:所述DC-DC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生DC輸出電壓；所述效率測量電路確定所述DC輸出電壓與所述第三DC電壓的比率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述效率測量電路進(jìn)一步包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換器，即ADC，其具有聯(lián)接到所述DC輸出電壓的ADC模擬電壓輸入，以及聯(lián)接到所述第三DC電壓的ADC參考電壓輸入。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述效率測量電路進(jìn)一步包括:低通濾波器，其在所述第三DC電壓和所述ADC模擬電壓輸入之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述ADC進(jìn)一步包括雙斜坡積分ADC。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述效率測量電路進(jìn)一步包括:切換所述輸入電壓中的一個的積分方向到所述ADC的電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述ADC進(jìn)一步包括開關(guān)電容器雙斜坡積分ADC。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述效率測量電路進(jìn)一步包括:時鐘信號；計數(shù)器，其計數(shù)所述時鐘信號的周期；以及數(shù)字輸出信號，其是在所述雙斜坡積分ADC的積分周期期間由所述計數(shù)器計數(shù)的時鐘周期的數(shù)量。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的DC-DC轉(zhuǎn)換器，其進(jìn)一步包括:所述效率測量電路的輸出是數(shù)字值；以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換所述效率測量電路的所述輸出為效率信號的模擬測量。
13.—種方法,其包括:在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，確定所述DC-DC轉(zhuǎn)換器的效率測量；以及通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出所述效率測量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括:通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出所述效率測量為數(shù)字值。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步包括:通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出所述效率測量為模擬值。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，所述DC-DC轉(zhuǎn)換器接收輸入電壓，所述方法進(jìn)一步包通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生輸出電壓；通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生所述輸入電壓和所述輸出電壓之間的中間電壓；通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，確定所述輸出電壓與所述中間電壓的比率；以及通過所述DC-DC轉(zhuǎn)換器，輸出作為效率測量的所述比率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步包括: 聯(lián)接所述輸出電壓到ADC的模擬輸入電壓；以及聯(lián)接所述中間電壓到所述 ADC的參考輸入電壓。
【文檔編號】H02M3/155GK103516209SQ201310255104
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】C·W·霍爾斯特德 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司