專利名稱：電源轉(zhuǎn)換裝置、電源轉(zhuǎn)換單元切換方法以及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源轉(zhuǎn)換裝置、電源轉(zhuǎn)換裝置中的電源轉(zhuǎn)換單元的切換方法以及應(yīng)用該電源轉(zhuǎn)換裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在諸如手機(jī)或平板電腦之類的電子設(shè)備中，通常采用各種降壓型電源轉(zhuǎn)換裝置來將電池產(chǎn)生的電壓轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備工作所需的電壓，并且電池通過降壓型電源轉(zhuǎn)換裝置來向電子設(shè)備的各個(gè)部件供電。在諸如手機(jī)或平板電腦之類的電子設(shè)備中采用的降壓型電源轉(zhuǎn)換裝置通常包括線性(Linear)電源轉(zhuǎn)換單元以及斬波(Buck)電源轉(zhuǎn)換單元。在電源轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓較高(如，電子設(shè)備的電池電量大導(dǎo)致電池的輸出電壓較高)，即電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓與其輸入電壓(如，電池的輸出電壓)之比較低時(shí)，Buck電源轉(zhuǎn)換單元通常具有良好的電源轉(zhuǎn)換效率。然而，在電源轉(zhuǎn)換裝置的輸入電壓較低(如，電子設(shè)備的電池電量較低導(dǎo)致電池的輸出電壓低于預(yù)定閾值)，即電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓與其輸入電壓(如，電池的輸出電壓)之比較低時(shí)，Buck電源轉(zhuǎn)換單元的電源轉(zhuǎn)換效率不能滿足穩(wěn)定的輸出電壓的需要。這里，在電子設(shè)備的電源的輸入電壓較低時(shí)，線性電源轉(zhuǎn)換單元的電源轉(zhuǎn)換效率比斬波電源轉(zhuǎn)換裝置更高。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種電源轉(zhuǎn)換裝置，包括:輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單元，包括:第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定；第二電源轉(zhuǎn)換單兀，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率；電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與比值對應(yīng)的信息選擇第一電源轉(zhuǎn)換單元以及第二電源轉(zhuǎn)換單元。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電源轉(zhuǎn)換單元切換方法，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換裝置，所述裝置包括輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單元，包括第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定；第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率，切換方法包括:檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息；以及基于與比值對應(yīng)的信息選擇第一電源轉(zhuǎn)換單元以及第二電源轉(zhuǎn)換單元。此外，根據(jù)本 發(fā)明的另一方面，提供一種電子設(shè)備，包括:電源轉(zhuǎn)換裝置，包括:輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單兀，包括:第一電源轉(zhuǎn)換單兀，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定；第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，第一電源轉(zhuǎn)換單兀具有比第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率；電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與比值對應(yīng)的信息選擇第一電源轉(zhuǎn)換單元以及第二電源轉(zhuǎn)換單元。通過上述配置，檢測電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓和輸入電壓的比值。如果電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓和輸入電壓的比值小于等于第一閾值，則選擇第二電源轉(zhuǎn)換單元，否則選擇第一電源轉(zhuǎn)換單元。在這種情況下，根據(jù)提供給電源轉(zhuǎn)換裝置的電壓選擇合適的電源轉(zhuǎn)換單元來來不同的情況下都能提供高電源轉(zhuǎn)換效率，從而改善整個(gè)電子設(shè)備的性能。


圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的方框圖；圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)的示意方框圖；以及圖3是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換單元的切換方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式將參照附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。這里，需要注意的是，在附圖中，將相同的附圖標(biāo)記賦予基本上具有相同或類似結(jié)構(gòu)和功能的組成部分，并且將省略關(guān)于它們的重復(fù)描述。下面將簡要描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置。圖1是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的 方框圖。如圖1所示，諸如手機(jī)、筆記本電腦或平板電腦之類的電子設(shè)備中采用的電源轉(zhuǎn)換裝置可以包括:輸入端1、輸出端2、電源轉(zhuǎn)換單元3(包括線性電源轉(zhuǎn)換單元31、斬波電源轉(zhuǎn)換單元32)以及電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4。這里，電源轉(zhuǎn)換裝置的輸入端I可以與電子設(shè)備的DC電源(如，電池)連接，并且用于從電源接收輸入電壓。電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出端可以與電子設(shè)備的各個(gè)負(fù)載(如，處理器、顯示屏幕、通信模塊等等)連接，并且向這些負(fù)載提供輸出電壓(即，電子設(shè)備的各個(gè)部件的工作電壓)。此外，電源轉(zhuǎn)換單元3中的線性(Linear)電源轉(zhuǎn)換單元31可以設(shè)置在輸入端I和輸出端2之間，并且可以將輸入端I的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出端2的輸出電壓,并且使該輸出電壓穩(wěn)定。電源轉(zhuǎn)換單元3中的斬波(Buck)電源轉(zhuǎn)換單元32可以設(shè)置在輸入端I和輸出端2之間，并且可以將輸入端I的輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出端2的輸出電壓,并且使該輸出電壓穩(wěn)定。這里，在輸入端I的輸入電壓較高(如，電子設(shè)備的電池的輸出電壓較高)，即電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓與其輸入電壓(如，電池的輸出電壓)的比值較低時(shí)，Buck電源轉(zhuǎn)換單元通常具有良好的電源轉(zhuǎn)換效率。然而，在輸入端I的輸入電壓較低(如，電子設(shè)備的電池電量較低導(dǎo)致電池的輸出電壓低于特定閾值)，即電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓與其輸入電壓(如，電池的輸出電壓)之比較低時(shí)，Linear電源轉(zhuǎn)換單元的電源轉(zhuǎn)換效率比Buck電源轉(zhuǎn)換單元更高。電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4可以檢測與電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與比值對應(yīng)的信息選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元以及Buck電源轉(zhuǎn)換單元。例如，在電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓與輸入電壓之間的比值高于預(yù)定的閾值時(shí)，電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4可以選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31，否則電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4可以選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。這里,預(yù)定閾值可以基于Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元的在不同的輸入、輸出電壓比值時(shí)的電源轉(zhuǎn)換效率確定，并且可以為實(shí)驗(yàn)值或經(jīng)驗(yàn)值。然后，將參照圖2描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)和功能。圖2是圖解根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置的各個(gè)部件的結(jié)構(gòu)的示意方框圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置可以包括輸入端1、輸出端2、反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、驅(qū)動(dòng)單元303、三角波震蕩單元304、脈沖寬度調(diào)制單元305、驅(qū)動(dòng)單元306、M0S管307、電感器308、二極管309、輸出電容器310、占空比檢測單元400、驅(qū)動(dòng)切換控制單元401以及驅(qū)動(dòng)切換單元402。這里，圖1所示的Linear電源轉(zhuǎn)換單元31包括反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、驅(qū)動(dòng)單元303以及MOS管307，而Buck電源轉(zhuǎn)換單元包括反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、三角波震蕩單元303、脈沖寬度調(diào)制單元305、第二驅(qū)動(dòng)單元306以及金屬氧化物半導(dǎo)體管307。這里，由于Linear電源 轉(zhuǎn)換單元31以及Buck電源轉(zhuǎn)換單元32的功能和結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的，因此這里僅對其進(jìn)行簡單的描述。如圖2所示，反饋單元300與輸出端2連接，并且可以基于輸出電壓產(chǎn)生反饋電壓。參考電壓產(chǎn)生單元301可以產(chǎn)生預(yù)定的參考電壓。誤差放大單元302與反饋單元300和參考電壓產(chǎn)生單元301連接，并且可以將反饋電壓300產(chǎn)生的反饋電壓和參考電壓產(chǎn)生單元301產(chǎn)生的參考電壓之間的電壓差放大，并將放大的電壓差作為誤差放大信號(hào)輸出。驅(qū)動(dòng)單元303與誤差放大單元302連接，并且可以將來自誤差放大單元302的誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)MOS管307的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這里，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在誤差放大單元302的誤差放大信號(hào)足夠大的情況下，可以直接利用誤差放大器302的誤差放大信號(hào)作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)(即無需設(shè)置驅(qū)動(dòng)單元303)。MOS管307設(shè)置在輸入端I和輸出端2之間，并且可以與驅(qū)動(dòng)單元303連接。在MOS管307與驅(qū)動(dòng)單元303連接時(shí)，MOS管307可以基于驅(qū)動(dòng)單元303的驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)輸出端2的輸出電壓，并且使輸出端2的輸出電壓保持基本恒定。三角波震蕩單元304可以產(chǎn)生具 有三角波形狀的電平的三角波信號(hào)(如:三角波、銀齒波等)。脈沖寬度調(diào)制(PWM)單元305與誤差放大單元302和三角波震蕩單元304連接，并且可以基于誤差放大單元302的誤差放大信號(hào)和三角波震蕩單元304的三角波信號(hào)進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果產(chǎn)生經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制的脈沖信號(hào)。例如，在誤差放大信號(hào)的電平高于三角波信號(hào)的電平時(shí)，脈沖寬度調(diào)制單兀305可以輸出高電平信號(hào)，而在誤差放大信號(hào)的電平低于三角波信號(hào)的電平時(shí)，脈沖寬度調(diào)制單元305可以輸出低電平信號(hào)。因此，如果由于電子設(shè)備的負(fù)載的變化導(dǎo)致誤差放大信號(hào)的電平發(fā)生變化，脈沖寬度調(diào)制單元305的輸出(脈沖調(diào)制信號(hào))的占空比(高電平的時(shí)間/高電平和低電平的一整個(gè)周期的時(shí)間)也會(huì)發(fā)生變化。這里，脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖調(diào)制信號(hào)具有方波的形狀。驅(qū)動(dòng)單元306與脈沖寬度調(diào)制單元305連接，并且可以將來自脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)MOS管307的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。此外，驅(qū)動(dòng)單元306還可以與MOS管307連接，并且在MOS管307與驅(qū)動(dòng)單元306連接時(shí)，MOS管307可以基于驅(qū)動(dòng)單元306的驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)輸出端2的輸出電壓，并且使輸出端2的輸出電壓保持基本恒定。這里,反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、驅(qū)動(dòng)單元303以及MOS管307可以組成圖1所示的Linear電源轉(zhuǎn)換單元31。在這種情況下,如果Linear電源轉(zhuǎn)換單元31的負(fù)載發(fā)生變化(如，電子設(shè)備待機(jī)或工作狀態(tài)等等)，則在輸出端2的輸出電壓也會(huì)產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致反饋單元300的反饋電壓產(chǎn)生變化。這里，由于誤差放大單元302放大參考電壓與反饋電壓的差值，因此誤差放大單元302的輸出也會(huì)產(chǎn)生變化，由此導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)單元303輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的變化，而驅(qū)動(dòng)信號(hào)的變化則導(dǎo)致MOS管307的輸出電流的變化，從而可以調(diào)節(jié)輸出端2的輸出電壓以使其保持基本恒定。此外，反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、三角波震蕩單元304、脈沖寬度調(diào)制單元305、驅(qū)動(dòng)單元306以及MOS管307可以組成圖1所示的Buck電源轉(zhuǎn)換單元。在這種情況下，如果Buck電源轉(zhuǎn)換單元32的負(fù)載發(fā)生變化(如，電子設(shè)備待機(jī)或工作狀態(tài)等等)，則在輸出端2的輸出電壓也會(huì)產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致反饋單元300的反饋電壓產(chǎn)生變化。這里，由于誤差放大單元302放大參考電壓與反饋電壓的差值，因此誤差放大單元302的輸出也會(huì)產(chǎn)生變化。在這種情況下，脈沖寬度調(diào)制(PWM)單元305產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的占空比也會(huì)產(chǎn)生變化，由此導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)單元306的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比也相應(yīng)地產(chǎn)生變化，從而使MOS管307的通/斷時(shí)間發(fā)生相應(yīng)的變化，從而可以基于驅(qū)動(dòng)信號(hào)使輸出端2的輸出電壓保持基本恒定。此外，由于Buck電源轉(zhuǎn)換單元32的輸出電壓具有脈沖波形(通過具有脈沖波形的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)MOS管307)，因此Buck電源轉(zhuǎn)換單元32還可以進(jìn)一步包括電感器308、二極管309和輸出電容器310。電感器308連接在MOS管307和輸出端2之間，二極管309連接在電感器308和MOS管307的連接點(diǎn)與地電勢(Ground)之間，而輸出電容器310連接在電感器308的輸出端和地電勢之間。電感器308、二極管309和輸出電容器310組成用于濾波從MOS管307輸出的電壓/電流并使濾波過的電壓/電流成為電子設(shè)備的負(fù)載可以使用的直流輸出電壓/電流的濾波單元。這里，由于電感器308、二極管309和電容器310組成的濾波單元的功能和結(jié)構(gòu)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的，因此這里省略了關(guān)于它們的詳細(xì)描述。這里，由于Linear電源轉(zhuǎn)換單元31和Buck電源轉(zhuǎn)換單元32中的部分元件具有相同的結(jié)構(gòu)和功能，因此通過使Linear電源轉(zhuǎn)換單元31和Buck電源轉(zhuǎn)換單元32共享部分元件(如，反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302以及MOS管307等)，可以減少包含Linear和Buck電源轉(zhuǎn)換單元的電源轉(zhuǎn)換裝置的復(fù)雜度，并且可以減小電源轉(zhuǎn)換裝置的復(fù)雜程度。如圖2所示，占空比檢測單元400、驅(qū)動(dòng)切換控制單元401以及驅(qū)動(dòng)切換單元402組成了圖1所示的電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4。占空比檢測單元400與脈沖寬度調(diào)制單元305連接，并且可以檢測脈沖寬度調(diào)制單元305的輸出的占空比 。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，占空比檢測單元400可以由任意的占空比檢測電路實(shí)現(xiàn)，并且可以輸出與脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比對應(yīng)的占空比檢測信號(hào)。驅(qū)動(dòng)切換控制單元401與占空比檢測單元400連接，并且可以基于與占空比檢測單元400的輸出(占空比檢測信號(hào))產(chǎn)生控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)切換單元402與驅(qū)動(dòng)切換控制單元401連接，并且設(shè)置在驅(qū)動(dòng)單元303、驅(qū)動(dòng)單元306與MOS管307之間。驅(qū)動(dòng)切換單元402可以是電子開關(guān)，并且可以基于驅(qū)動(dòng)切換控制單元401提供的控制信號(hào)來使驅(qū)動(dòng)單元303、驅(qū)動(dòng)單元306之一與MOS管307連接，從而可以選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31以及Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。具體地，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401從占空比檢測單元400接收占空比檢測信號(hào)并基于該信號(hào)獲得脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比。這里，由于脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)用于控制MOS管307的接通/斷開，并且MOS管307的兩端之間的電壓之比由MOS管307的接通時(shí)間與整個(gè)周期的比值決定，因此輸出端2的輸出電壓與輸入端I的輸入電壓之間的比值等于脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比。然后，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401將所獲得的占空比與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)以基于所產(chǎn)生的控制信號(hào)選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元。正如之前的描述那樣，預(yù)設(shè)的閾值表示輸出電壓與輸入電壓之間的比值的閾值，并且預(yù)定閾值可以基于Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元的在不同的輸入、輸出電壓比值時(shí)的電源轉(zhuǎn)換效率確定，并且可以為實(shí)驗(yàn)值或經(jīng)驗(yàn)值。在這種情況下，在占空比大于該預(yù)設(shè)閾值時(shí)，Linear電源轉(zhuǎn)換單元31具有更好的電源轉(zhuǎn)換效率。在這種情況下，如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元401確定占空比檢測單元4·00檢測到的占空比大于預(yù)設(shè)閾值，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元。具體地，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401可以發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)切換單元402，使得驅(qū)動(dòng)切換單元402將驅(qū)動(dòng)單元303與MOS管307連接以選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31。此外,如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元401確定占空比檢測單元400檢測到的占空比小于或等于預(yù)設(shè)閾值，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。具體地，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401可以發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)切換單元402，使得驅(qū)動(dòng)切換單元402將驅(qū)動(dòng)單元306與MOS管307連接以選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。在上面描述了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，然而，本發(fā)明不限于此。例如，電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4可以直接檢測輸入端I的輸入電壓以及輸出端2的輸出電壓，并且計(jì)算輸出電壓與輸入電壓的比值。在獲得輸出電壓與輸入電壓的比值之后，電源轉(zhuǎn)換單兀選擇單元4中的驅(qū)動(dòng)切換控制單元401將該比值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32或Linear電源轉(zhuǎn)換單元31。此外,還可以僅檢測輸入端I的輸入電壓，并且在輸入電壓小于一閾值時(shí)通過控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31,或者在輸入電壓大于或等于該閾值時(shí)通過控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。 通過上述配置，檢測電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓和輸入電壓的比值。如果電源轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓和輸入電壓的比值小于等于預(yù)設(shè)閾值，則選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32，否則選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31。在這種情況下，根據(jù)提供給電源轉(zhuǎn)換裝置的電壓選擇合適的電源轉(zhuǎn)換單元來來不同的情況下都能提供高電源轉(zhuǎn)換效率，從而改善整個(gè)電子設(shè)備的性能。例如，在電子設(shè)備的電池的電量不足的情況下，通過Linear電源轉(zhuǎn)換單元31執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換，而在在電子設(shè)備的電池的電量充足的情況下，通過Buck電源轉(zhuǎn)換單元31執(zhí)行電源轉(zhuǎn)換。在上面描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置，下面將參照圖3描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換單元切換方法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換單元切換方法可以應(yīng)用到如圖1和圖2所述的電源轉(zhuǎn)換裝置中。這里，由于已經(jīng)在上面對電源轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行了詳細(xì)描述，因此這里僅對其進(jìn)行簡單描述。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置包括輸入端1，其與電源連接并接收輸入電壓；輸出端2，其與負(fù)載連接并負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單兀3,包括Linear電源轉(zhuǎn)換單兀31,用于輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓并使輸出電壓穩(wěn)定；Buck電源轉(zhuǎn)換單兀32,用于輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓并輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，Linear電源轉(zhuǎn)換單元具有比Buck電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率。這里，電源轉(zhuǎn)換單元3具體包括反饋單元300，與輸出端連接并且可以基于輸出電壓產(chǎn)生反饋電壓；參考電壓產(chǎn)生單元301，用于產(chǎn)生參考電壓；誤差放大單元302，與反饋單元300和參考電壓產(chǎn)生單元301連接，并且可以將反饋電壓和參考電壓之間的電壓差放大并產(chǎn)生誤差放大信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元303，與誤差放大單元302連接，并且用于誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；三角波震蕩單元304，用于產(chǎn)生具有三角波形狀的電壓的三角波信號(hào)；脈沖寬度調(diào)制單元305，與誤差放大單元302和三角波震蕩單元304連接，并且可以基于誤差放大信號(hào)和三角波信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制的脈沖信號(hào)；驅(qū)動(dòng)單元306，與脈沖寬度調(diào)制單元305連接，并且可以將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及MOS管307，設(shè)置在輸入端I和輸出端2之間，MOS管307可以與驅(qū)動(dòng)單元303或驅(qū)動(dòng)單元306連接，并且可以基于驅(qū)動(dòng)單元303的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或驅(qū)動(dòng)單元306的驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)輸出端2的輸出電壓。這里圖1所示的Linear電源轉(zhuǎn)換單元31包括反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、驅(qū)動(dòng)單元303以及MOS管307，而Buck電源轉(zhuǎn)換單元32包括反饋單元300、參考電壓產(chǎn)生單元301、誤差放大單元302、三角波震蕩單元304、脈沖寬度調(diào)制單元305、第二驅(qū)動(dòng)單元306以及MOS管307。

如圖3所示，在步驟S301，檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息。具體地，如針對圖2描述的那樣，占空比檢測單元400檢測脈沖寬度調(diào)制單元305的輸出的占空比，并且輸出與脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比對應(yīng)的占空比檢測信號(hào)。這里，由于脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)用于控制MOS管307的接通/斷開，并且MOS管307的兩端之間的電壓之比由MOS管307的接通時(shí)間與整個(gè)周期的比值(對應(yīng)于占空比)決定，因此輸出端2的輸出電壓與輸入端I的輸入電壓之間的比值等于脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元4還可以直接檢測輸入端I的輸入電壓以及輸出端2的輸出電壓，并且計(jì)算輸出電壓與輸入電壓的比值。此外，由于輸出端2的輸出電壓基本不變，因此還可以僅檢測輸入端I的輸入電壓以獲得與輸出電壓和輸入電壓的比值相關(guān)的信息。然后，在步驟S302，基于與比值對應(yīng)的信息選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元以及Buck電源轉(zhuǎn)換單元。具體地，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401從占空比檢測單元400接收占空比檢測信號(hào)并基于該信號(hào)獲得脈沖寬度調(diào)制單元305的脈沖信號(hào)的占空比。然后，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401將所獲得的占空比與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)以基于所產(chǎn)生的控制信號(hào)選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元。這里，在占空比大于該預(yù)設(shè)閾值時(shí)，Linear電源轉(zhuǎn)換單元31具有更好的電源轉(zhuǎn)換效率。在這種情況下，如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元401確定占空比檢測單元400檢測到的占空比大于預(yù)設(shè)閾值，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元。具體地，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)切換單元402，使得驅(qū)動(dòng)切換單元402將驅(qū)動(dòng)單元303與MOS管307連接以選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元31。此外,如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元401確定占空比檢測單元400檢測到的占空比小于或等于預(yù)設(shè)閾值，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401控制驅(qū)動(dòng)切換單元402選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。具體地,驅(qū)動(dòng)切換控制單元401發(fā)送控制信號(hào)到驅(qū)動(dòng)切換單元402,使得驅(qū)動(dòng)切換單元402將驅(qū)動(dòng)單元306與MOS管307連接以選擇Buck電源轉(zhuǎn)換單元32。此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，在直接檢測輸入端I的輸入電壓以及輸出端2的輸出電壓并計(jì)算輸出電壓與輸入電壓的比值的情況下，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401將所獲得的比值與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)以基于所產(chǎn)生的控制信號(hào)選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元。另外，在僅檢測輸入端I的輸入電壓的情況下，驅(qū)動(dòng)切換控制單元401將輸入電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值進(jìn)行比較，并且基于比較結(jié)果產(chǎn)生控制信號(hào)以基于所產(chǎn)生的控制信號(hào)選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元和Buck電源轉(zhuǎn)換單元。在上面描述了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的電源轉(zhuǎn)換裝置以及電源轉(zhuǎn)換裝置所應(yīng)用的電源轉(zhuǎn)換單元切換方法。根據(jù)本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換裝置可以應(yīng)用到諸如智能手機(jī)、平板電腦或筆記本電腦之類的電子設(shè)備上。在這種情況下，諸如智能手機(jī)、平板電腦或筆記本電腦之類的電子設(shè)備可以如圖1所示的電源轉(zhuǎn)換裝置。該電源轉(zhuǎn)換裝置可以包括:輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單元，包括=Linear電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定；Buck電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，Linear電源轉(zhuǎn)換單元具有比Buck電源轉(zhuǎn)換單元更高的電 源轉(zhuǎn)換效率；電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與比值對應(yīng)的信息選擇Linear電源轉(zhuǎn)換單元以及Buck第二電源轉(zhuǎn)換單元。在上面詳細(xì)描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下，可對這些實(shí)施例進(jìn)行各種修改，組合或子組合，并且這樣的修改應(yīng)落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電源轉(zhuǎn)換裝置，包括: 輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓； 輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向所述負(fù)載提供輸出電壓； 電源轉(zhuǎn)換單元，包括: 第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定； 第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定，其中在所述輸出電壓與所述輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比所述第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率； 電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與所述輸出電壓以及所述輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與所述比值對應(yīng)的信息選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元。
2.如權(quán)利要求1所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其中所述電源轉(zhuǎn)換單元包括: 反饋單元，與輸出端連接，并且配置來基于所述輸出電壓產(chǎn)生反饋電壓； 參考電壓產(chǎn)生單元，配置來產(chǎn)生參考電壓； 誤差放大單元，與所述反饋單元和所述參考電壓產(chǎn)生單元連接，并且配置來將所述反饋電壓和所述參考電壓之間的電壓差放大并產(chǎn)生誤差放大信號(hào)； 第一驅(qū)動(dòng)單元，與 所述誤差放大單元連接，并且配置來將所述誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 三角波震蕩單元，配置來產(chǎn)生具有三角波形狀的電壓的三角波信號(hào)； 脈沖寬度調(diào)制單元，與所述誤差放大單元和所述三角波震蕩單元連接，并且配置來基于所述誤差放大信號(hào)和所述三角波信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制的脈沖信號(hào)； 第二驅(qū)動(dòng)單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元連接，并且配置來將所述脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及 金屬氧化物半導(dǎo)體管，設(shè)置在所述輸入端和輸出端之間，并且在所述電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元的控制下與所述第一或第二驅(qū)動(dòng)單元連接，配置來基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)提供給所述輸出端的輸出電壓， 其中所述第一電源轉(zhuǎn)換單元包括所述反饋單元、所述參考電壓產(chǎn)生單元、所述誤差放大單元、所述第一驅(qū)動(dòng)單元以及所述金屬氧化物半導(dǎo)體管，并且第二電源轉(zhuǎn)換單元包括所述反饋單元、所述參考電壓產(chǎn)生單元、所述誤差放大單元、所述三角波震蕩單元、所述脈沖寬度調(diào)制單元、所述第二驅(qū)動(dòng)單元以及所述金屬氧化物半導(dǎo)體管。
3.如權(quán)利要求2所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二電源轉(zhuǎn)換單元進(jìn)一步包括: 電感器，連接在所述金屬氧化物半導(dǎo)體管和所述輸出端之間；以及 二極管，連接在所述電感器與所述金屬氧化物半導(dǎo)體管的連接點(diǎn)和地電勢之間， 輸出電容器，連接在所述電感器輸出端和地電勢之間， 其中所述電感器、所述二極管和所述電容器配置來濾波從所述金屬氧化物半導(dǎo)體管輸出的電流。
4.如權(quán)利要求3所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其中所述電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元進(jìn)一步包括: 占空比檢測單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元連接，并且配置來檢測所述脈沖寬度調(diào)制單元的輸出的占空比； 驅(qū)動(dòng)切換控制單元，與所述占空比檢測單元連接，并且配置來基于所述占空比檢測單兀的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)； 驅(qū)動(dòng)切換單元，與所述驅(qū)動(dòng)切換控制單元連接，并且設(shè)置在所述第一驅(qū)動(dòng)單元、所述第二驅(qū)動(dòng)單元與所述金屬氧化物半導(dǎo)體管之間，配置來基于所述控制信號(hào)選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元。
5.如權(quán)利要求4所述的電源轉(zhuǎn)換裝置，其中 如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元確定所述占空比檢測單元檢測到的占空比大于所述第一閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)切換控制單元控制所述驅(qū)動(dòng)切換單元選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元；以及 如果驅(qū)動(dòng)切換控制單元確定所述占空比檢測單元檢測到的占空比小于或等于所述第一閾值時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)切換控制單元控制所述驅(qū)動(dòng)切換單元選擇所述第二電源轉(zhuǎn)換單元， 其中所述占空比對應(yīng)于所述輸出電壓與所述輸入電壓的比值。
6.一種電源轉(zhuǎn)換單元切換方法，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換裝置，所述裝置包括輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向所述負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單元，包括第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定；第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定，其中在所述輸出電壓與所述輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比所述第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率，所述切換方法包括: 檢測與所述輸出電壓以及所述輸入電壓的比值對應(yīng)的信息；以及 基于與所述比值對應(yīng)的信息選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元。
7.如權(quán)利要求6所述的切換方法，其中所述電源轉(zhuǎn)換單元包括: 反饋單元，與輸出端連接，并且配置來基于所述輸出電壓產(chǎn)生反饋電壓； 參考電壓產(chǎn)生單元，配置來產(chǎn)生參考電壓； 誤差放大單元，與所述反饋單元和所述參考電壓產(chǎn)生單元連接，并且配置來將所述反饋電壓和所述參考電壓之間的電壓差放大并產(chǎn)生誤差放大信號(hào)； 第一驅(qū)動(dòng)單元，與所述誤差放大單元連接，并且配置來將所述誤差放大信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)； 三角波震蕩單元，配置來產(chǎn)生具有三角波形狀的電壓的三角波信號(hào)； 脈沖寬度調(diào)制單元，與所述誤差放大單元和所述三角波震蕩單元連接，并且配置來基于所述誤差放大信號(hào)和所述三角波信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)過脈沖寬度調(diào)制的脈沖信號(hào)； 第二驅(qū)動(dòng)單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元連接，并且配置來將所述脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及 金屬氧化物半導(dǎo)體管，設(shè)置在所述輸入端和輸出端之間，并且在所述電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元的控制下與所述 第一或第二驅(qū)動(dòng)單元連接，配置來基于所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)或所述第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)調(diào)節(jié)提供給所述輸出端的輸出電壓， 其中所述第一電源轉(zhuǎn)換單元包括所述反饋單元、所述參考電壓產(chǎn)生單元、所述誤差放大單元、所述第一驅(qū)動(dòng)單元以及所述金屬氧化物半導(dǎo)體管，并且第二電源轉(zhuǎn)換單元包括所述反饋單元、所述參考電壓產(chǎn)生單元、所述誤差放大單元、所述三角波震蕩單元、所述脈沖寬度調(diào)制單元、所述第二驅(qū)動(dòng)單元以及所述金屬氧化物半導(dǎo)體管。
8.如權(quán)利要求7所述的切換方法，其中 檢測與所述輸出電壓以及所述輸入電壓的比值對應(yīng)的信息的步驟包括: 檢測所述脈沖寬度調(diào)制單元的輸出的占空比；以及 基于與所述比值對應(yīng)的信息選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元的步驟進(jìn)一步包括: 基于所述占空比檢測單元的輸出產(chǎn)生控制信號(hào)；以及 基于所述控制信號(hào)選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元。
9.如權(quán)利要求8所述的切換方法，其中 如果確定所述占空比大于所述第一閾值時(shí)，則選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元；以及 如果確定所述占空比小于或等于所述第一閾值時(shí)，則選擇所述第二電源轉(zhuǎn)換單元， 其中所述占空比對應(yīng)于所述輸出電壓與所述輸入電壓的比值。
10.一種電子設(shè)備，包括: 電源轉(zhuǎn)換裝置，包括: 輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓； 輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向所述負(fù)載提供輸出電壓； 電源轉(zhuǎn)換單元，包括: 第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定； 第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將所述輸入電壓轉(zhuǎn)換為所述輸出電壓，并且使所述輸出電壓穩(wěn)定，其中在所述輸出電壓與所述輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，所述第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比所述第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率； 電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與所述輸出電壓以及所述輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與所述比值對應(yīng)的信息選擇所述第一電源轉(zhuǎn)換單元以及所述第二電源轉(zhuǎn)換單元。
全文摘要
電源轉(zhuǎn)換裝置、電源轉(zhuǎn)換單元的切換方法以及電子設(shè)備，所述電源轉(zhuǎn)換裝置包括輸入端，配置來與電源連接，并且接收輸入電壓；輸出端，配置來與負(fù)載連接，并且向負(fù)載提供輸出電壓；電源轉(zhuǎn)換單元，包括第一電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定；第二電源轉(zhuǎn)換單元，配置來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓，并且使輸出電壓穩(wěn)定，其中在輸出電壓與輸入電壓的比值大于第一閾值時(shí)，第一電源轉(zhuǎn)換單元具有比第二電源轉(zhuǎn)換單元更高的電源轉(zhuǎn)換效率；電源轉(zhuǎn)換單元選擇單元，配置來檢測與輸出電壓以及輸入電壓的比值對應(yīng)的信息，并且基于與比值對應(yīng)的信息選擇第一電源轉(zhuǎn)換單元以及第二電源轉(zhuǎn)換單元。
文檔編號(hào)H02M3/156GK103248225SQ20121003070
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者周志強(qiáng) 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司