所公開的裝置涉及DC/DC轉(zhuǎn)換器，所公開的方法涉及驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的方法。

背景技術(shù)：

通常地，降壓DC/DC(直流到直流)轉(zhuǎn)換器包括在其輸入和地之間的電容來將直流電壓輸入到輸入。

圖1示出了典型的傳統(tǒng)降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置。參照?qǐng)D1，在輸入VIN和地之間提供電容GC1。相應(yīng)地，輸入電壓等于電容GC1的電壓。當(dāng)輸入電壓被輸入到輸入VIN時(shí)，傳統(tǒng)的降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出低于輸入電壓的預(yù)定的輸出電壓。

在圖1示出的傳統(tǒng)同步降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器中，輸入電壓高于輸出電壓以適當(dāng)?shù)夭僮鱀C/DC轉(zhuǎn)換器，其中該輸入電壓與電荷被全部存儲(chǔ)在電容中時(shí)電容GC1的電壓相同。換言之，為了穩(wěn)定地輸出輸出電壓，輸入電壓要高于預(yù)定的輸出電壓。此外，為了穩(wěn)定地輸出輸出電壓，要求輸入電壓充分高于輸出電壓。

在這種配置中，如果輸入電壓由于諸如斷電之類的一些意外而變得與輸出電壓接近，從降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器輸出的輸出電壓變得不穩(wěn)定。許多情形中，輸出VOUT連接到一些電氣設(shè)備(包括計(jì)算機(jī)的CPU或類似物)。相應(yīng)地，不優(yōu)選不能在輸入電壓低于輸出電壓時(shí)供應(yīng)輸出電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器，因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)由于一些原因而發(fā)生這樣的意外。

電容GC1向控制器10的輸入端IN供應(yīng)電荷來防止輸入電壓的下降。然而，隨著電容GC1的電壓下降，DC/DC轉(zhuǎn)換器不能供應(yīng)輸出電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例可以提供新穎并且有用的DC/DC轉(zhuǎn)換器以及驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換的方法來解決以上討論的問題中的一個(gè)或多個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器包括：電壓轉(zhuǎn)換單元，該電壓轉(zhuǎn)換單元具有用來接收輸入電壓的輸入節(jié)點(diǎn)和用來輸出輸出電壓的輸出節(jié)點(diǎn)，并且被配置成將輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出電壓來從輸出節(jié)點(diǎn)輸出輸出電壓；以及電能存儲(chǔ)單元，該電能存儲(chǔ)單元包括存儲(chǔ)正電荷的第一電極和存儲(chǔ)負(fù)電荷的第二電極。第一電極電連接到電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入節(jié)點(diǎn)。DC/DC轉(zhuǎn)換器還包括電連接到電能存儲(chǔ)單元的第二電極的開關(guān)單元，并且該開關(guān)單元被配置成將電能存儲(chǔ)單元的第二電極電連接到地和電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出節(jié)點(diǎn)的二者之一。開關(guān)單元被配置成當(dāng)輸入電壓低于預(yù)定的電壓時(shí)將電能存儲(chǔ)單元的第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的方法。在此方法中，電壓轉(zhuǎn)換單元通過將被輸入到其輸入節(jié)點(diǎn)的輸入電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換來向其輸出節(jié)點(diǎn)輸出預(yù)定的輸出電壓。電能存儲(chǔ)單元連接到電壓轉(zhuǎn)換單元的輸入節(jié)點(diǎn)并通過開關(guān)單元連接到地，并向其中存儲(chǔ)電能。開關(guān)單元被配置成將電能存儲(chǔ)單元電連接到地和電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出節(jié)點(diǎn)的二者之一。當(dāng)輸入電壓低于預(yù)定的閾值電壓時(shí)，電能存儲(chǔ)單元通過開關(guān)單元的開關(guān)操作連接到電壓轉(zhuǎn)換單元的輸出節(jié)點(diǎn)。

附圖說明

這些以及其他本發(fā)明的方面、特征和優(yōu)勢將從以下結(jié)合附圖的描述中變的清晰，其中：

圖1是示出典型的傳統(tǒng)降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖示；

圖2是示出本發(fā)明實(shí)施例的大意的示意圖；

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖示；

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖示；以及

圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖不。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖2是用來示出本發(fā)明實(shí)施例的大意的示意圖。

參照?qǐng)D2，輸入電壓被輸入到控制器10的輸入端IN。電容C1是輸入電容。當(dāng)使能信號(hào)被輸入至控制器10的使能端時(shí)，控制器10運(yùn)行并且將輸入電壓轉(zhuǎn)變成輸出電壓。更具體地，控制器10從開關(guān)端SW輸出預(yù)定占空比的開關(guān)脈沖來向電感L1供應(yīng)開關(guān)脈沖。當(dāng)開關(guān)脈沖是高電平時(shí)，電感L1通過接收流入電感L1的直流來存儲(chǔ)電能，并且當(dāng)開關(guān)脈沖是低電平時(shí)，電感L1可能通過生成電動(dòng)勢來保持直流流動(dòng)，其中該電動(dòng)勢作為輸出電壓被輸出，并導(dǎo)致電容C2具有與輸出電壓相同的電壓。控制器10通過其連接到電容C2正極的反饋端監(jiān)控輸出電壓，并且控制開關(guān)脈沖的占空比來將輸出電壓保持在預(yù)定的值。

通過將電容GC1從地與輸入VIN間的位置移動(dòng)到輸入VIN與輸出VOUT間的位置，輸入VIN的電壓變得高于輸出VIN的電壓，因?yàn)殡娙軬C1的電壓被加到輸出VOUT的電壓上。更具體地，關(guān)于輸入VIN、電容GC1和輸出VOUT的電壓，完成以下公式。

VIN＝VOUT+VB1(VB1是電容GC1的電壓)

相應(yīng)地，不要求電容GC1的電壓要高于輸入VIN的電壓。因此，即使電容GC1的電壓低于輸出VOUT的電壓，電容GC1可以繼續(xù)供電。這可以改進(jìn)存儲(chǔ)在電容GC1中電能的功率效率。在接下來的實(shí)施例中，這種想法被應(yīng)用到更具體的示例中。這里，在電力故障期間使用這種電容，這個(gè)時(shí)期被稱為“斷電告警(dying gasp)”時(shí)期，而該電容被稱為“斷電告警電容”。在接下來的描述中，可以稱這種電容為斷電告警電容。

第一實(shí)施例

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路配置的圖示。

參照?qǐng)D3，第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器100被配置成降壓轉(zhuǎn)換器來將輸入DC(直流)電壓轉(zhuǎn)換成低于輸入電壓的輸出DC電壓。該DC/DC轉(zhuǎn)換器100具有輸入VIN和輸出VOUT，其中輸入VIN用于從DC/DC轉(zhuǎn)換器的外部接收輸入DC電壓，輸出VOUT用于輸出輸出DC電壓并將輸出DC電壓應(yīng)用于連接到輸出VOUT的電負(fù)載。DC/DC轉(zhuǎn)換器100包括電壓轉(zhuǎn)換單元20、電容GC2以及開關(guān)單元S1。

電壓轉(zhuǎn)換單元20具有輸入節(jié)點(diǎn)NIN和輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。輸入節(jié)點(diǎn)NIN是二極管D1的陰極、電容C3的電極以及電容GC2的電極的連接點(diǎn)。輸入節(jié)點(diǎn)NIN電連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸入VIN來從DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸入VIN接收輸入電壓。通常，DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸入VIN的電壓值與供電電壓相同。換言之，輸入VIN的電壓線就是供電線。相應(yīng)地，當(dāng)電壓轉(zhuǎn)換單元20正常工作時(shí)，輸入節(jié)點(diǎn)NIN的電壓值與供電電壓相同。

輸出節(jié)點(diǎn)NOUT是電感L2的末端、電容C4的電極、調(diào)節(jié)控制器11的反饋端、開關(guān)單元S1以及DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出VOUT的連接點(diǎn)。電壓轉(zhuǎn)換單元20將被轉(zhuǎn)換的電壓作為電壓轉(zhuǎn)換單元20的輸出電壓輸出到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT，并且接下來將輸出電壓不作任何改變地作為DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓從輸出VOUT輸出。換言之，輸出節(jié)點(diǎn)NOUT和輸出VOUT在輸出由電壓轉(zhuǎn)換單元20轉(zhuǎn)換的輸出電壓的電壓線上。在正常操作中，預(yù)定的輸出電壓將從輸出VOUT被輸出。

輸出VOUT通常連接到一些電氣設(shè)備的電負(fù)載，包括計(jì)算機(jī)或類似物的CPU(中央處理單元)。換言之，電壓轉(zhuǎn)換單元20通常被用來向電負(fù)載供應(yīng)預(yù)定的電壓。在許多情形中，因?yàn)殡娯?fù)載包括CPU，如果輸出電壓在非常短的時(shí)間內(nèi)突然下降，CPU不能適當(dāng)?shù)耐瓿芍T如數(shù)據(jù)保存之類的關(guān)機(jī)過程。相應(yīng)地，即使輸入電壓下降，DC/DC轉(zhuǎn)換器100被優(yōu)選在輸入電壓下降后具有繼續(xù)向電負(fù)載供應(yīng)電力、直到電負(fù)載的CPU結(jié)束關(guān)機(jī)過程的功能。

電容GC2作為電能存儲(chǔ)單元工作來存儲(chǔ)電能，從而在輸入電壓下降時(shí)向電壓轉(zhuǎn)換單元供應(yīng)電能。換言之，電容GC2是所謂的斷電告警電容。電容GC2的一個(gè)電極被電連接到電壓轉(zhuǎn)換單元20的輸入節(jié)點(diǎn)NIN。電連接到輸入節(jié)點(diǎn)NIN的電容GC2的電極作為正極在其中保持正電荷。相應(yīng)地，當(dāng)輸入電壓下降，電容GC2可以通過輸入節(jié)點(diǎn)NIN向調(diào)節(jié)控制器11的輸入端供應(yīng)在其中存儲(chǔ)的電力。在此時(shí)，二極管D1作為防回流二極管防止來自GC2的電流流向輸入VIN。

開關(guān)單元S1是被配置來將電容GC2的另一電極電連接到地和輸出節(jié)點(diǎn)NOUT兩者之一的開關(guān)設(shè)備。在圖3中，開關(guān)單元S1具有連接到地的觸點(diǎn)A以及連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的觸點(diǎn)B。通過在觸點(diǎn)A和觸點(diǎn)B間進(jìn)行切換，將電容GC2的另一電極連接到地或者輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。能量釋放控制器40(也可以僅被稱為“控制器”)可以控制開關(guān)單元S1的開關(guān)操作。例如，能量釋放控制器40通過向開關(guān)單元S1發(fā)送控制信號(hào)控制開關(guān)單元S1的開關(guān)操作。這里，控制信號(hào)包括無信號(hào)狀態(tài)，因?yàn)榻邮招盘?hào)的狀態(tài)和不接收信號(hào)的狀態(tài)對(duì)于開關(guān)單元S1是可區(qū)分的。

開關(guān)單元S1可由諸如雙極性晶體管、MOS(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管或CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管之類的半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備制成。例如，當(dāng)使用MOS晶體管作為開關(guān)單元S1時(shí)，能量釋放控制器40可以通過向MOS晶體管的柵極發(fā)送高電平或者低電平來控制開關(guān)操作。

當(dāng)輸入電壓正常時(shí)，開關(guān)單元S1將電容GC2的另一電極(負(fù)極)電連接到地(觸點(diǎn)A)。通過這樣做，在電容GC2的(或穿過GC2的)兩電極間應(yīng)用與輸入節(jié)點(diǎn)NIN的輸入電壓(這里表示為Vi)相等的電壓值，并且電容GC2在其中存儲(chǔ)與輸入電壓Vi對(duì)應(yīng)的電荷(＝CVi)和能量(＝(1/2)CVi²)。

相比之下，當(dāng)輸入電壓下降時(shí)，開關(guān)單元S1將電容GC2的另一電極電連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT(觸點(diǎn)B)。通過這樣做，電容GC2的輸入電壓Vi被加到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的輸出電壓(這里表示為Vo)，可得到(Vi+Vo)。相應(yīng)地，電容GC2可以有效地地使用其存儲(chǔ)的電能。更具體地，電容G2可以通過輸入節(jié)點(diǎn)NIN，以比傳統(tǒng)DC/DC轉(zhuǎn)換器100更長的時(shí)間向調(diào)節(jié)控制器11的IN端繼續(xù)供應(yīng)電流，因?yàn)殡娙軬C2中存儲(chǔ)的電能可以被充分地用來向輸入節(jié)點(diǎn)NIN供應(yīng)電流。

DC/DC轉(zhuǎn)換器100可以包括電壓檢測器30。電壓檢測器30可以被電連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器100的輸入VIN以及二極管D1的陽極。只要電壓檢測器30可以檢測輸入VIN的輸入電壓，電壓檢測器30可以是各種電壓檢測單元之一。例如，電壓檢測器30可以包括電連接到輸入VIN的分壓電路以及根據(jù)被分壓電路檢測到的分壓值計(jì)算輸入電壓的測量單元。電壓檢測器30的測量單元可以被合并到能量釋放控制器40。

能量釋放控制器40由電路或CPU制成。能量釋放控制器40基于由電壓檢測器30檢測到的輸入電壓確定電容GC2的另一電極的電連接是否應(yīng)該從與地(觸點(diǎn)A)的連接切換到與輸出節(jié)點(diǎn)NOUT(觸點(diǎn)B)的連接。能量釋放控制器40基于預(yù)定的閾值電壓確定電容GC2的另一電極是否應(yīng)該連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT(觸點(diǎn)B)。更具體地，例如，當(dāng)閾值電壓被初步設(shè)置時(shí)，能量釋放控制器40可以響應(yīng)于來自電壓檢測器30的指示輸入電壓Vi低于預(yù)定閾值電壓的信號(hào)來確定電容GC2的另一電極應(yīng)該連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT(觸點(diǎn)B)。

考慮到存儲(chǔ)在電容GC2中的電能應(yīng)該被釋放的適當(dāng)時(shí)機(jī)，閾值電壓可以被任意地設(shè)置。為安全起見，通常會(huì)將閾值電壓設(shè)置成高于由供電電壓確定的輸入電壓正常范圍的下限的某值。然而，如果存在在晚期階段釋放已存儲(chǔ)電能就足夠的情形，可以將閾值電壓設(shè)置成等于或低于輸入電壓正常范圍下限的某電壓值。因此，可以出于預(yù)期的目的將閾值電壓設(shè)置成任何適當(dāng)?shù)闹怠?/p>

二極管D1被插入在電壓檢測器30和輸入節(jié)點(diǎn)NIN之間，其陽極連接到電壓檢測器30并且其陰極連接到輸入節(jié)點(diǎn)NIN。二極管D1防止來自電容GC2的電流流向電壓檢測器30，并且引起來自電容GC2的電流流向調(diào)節(jié)控制器11的IN端。

電壓轉(zhuǎn)換單元20將在輸入節(jié)點(diǎn)NIN處的輸入電壓轉(zhuǎn)換成輸出電壓，并且將被轉(zhuǎn)換的輸出電壓輸出到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。電壓轉(zhuǎn)換單元20包括電容C3、調(diào)節(jié)控制器11、電感L2、電容C4、反饋線FL以及地線GL。

調(diào)節(jié)控制器11被配置成向電感L2供應(yīng)開關(guān)脈沖。調(diào)節(jié)控制器11具有至少四個(gè)接線端，包括輸入端IN、開關(guān)端SW、反饋端FB以及接地端G。輸入端IN接收從輸入節(jié)點(diǎn)NIN輸入的輸入電壓Vi。調(diào)節(jié)控制器11生成來自輸入電壓的開關(guān)脈沖。例如，調(diào)節(jié)控制器11可以包括諸如雙極性晶體管、MOS晶體管及其類似物(在圖3中未示出)的半導(dǎo)體開關(guān)設(shè)備來創(chuàng)造開關(guān)脈沖。開關(guān)脈沖從調(diào)節(jié)控制器11的開關(guān)端SW被輸出并被供應(yīng)到電感L2。當(dāng)開關(guān)脈沖是高電平時(shí)，電感L2通過從開關(guān)端SW流向輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的電流存儲(chǔ)電能，當(dāng)開關(guān)脈沖是低電平時(shí)，電感L2生成導(dǎo)致該電流繼續(xù)從開關(guān)端SW流向輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的反電動(dòng)勢，通過此輸出電壓被輸出到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。電容C4被插入在輸出節(jié)點(diǎn)NOUT和地之間來從輸出電壓Vo消除噪聲。輸出節(jié)點(diǎn)NOUT通過反饋線FB電連接到反饋端FB。因此，調(diào)節(jié)控制器11監(jiān)控在輸出節(jié)點(diǎn)NOUT處的輸出電壓Vo，并且調(diào)節(jié)控制器11基于監(jiān)控到的輸出電壓Vo調(diào)整開關(guān)脈沖的占空比來保持輸出電壓Vo(預(yù)定電壓)不變。調(diào)節(jié)控制器11也通過接地端G和地線GL連接到地。調(diào)節(jié)控制器11可以包括二極管(未在附圖中示出)，其陽極連接到接地端G并且其陰極連接到調(diào)節(jié)控制器11內(nèi)的輸入電壓線。

電容C3是輸入電容，作為平滑電容被用來從輸入電壓Vi消除噪聲。

接下來，下面給出DC/DC轉(zhuǎn)換器100的操作的更詳細(xì)描述。首先，當(dāng)從輸入VIN接收輸入電壓時(shí)，電壓檢測器30檢測輸入電壓的電壓值。電壓檢測器30向能量釋放控制器40發(fā)送指示被檢測到的輸入電壓值的檢測信號(hào)。當(dāng)輸入電壓等于或高于預(yù)定的閾值電壓時(shí)，能量釋放控制器40向開關(guān)單元S1發(fā)送使得開關(guān)單元S1將電容GC2的負(fù)電極連接到接地的觸點(diǎn)A的控制信號(hào)。通過這樣做，在輸入節(jié)點(diǎn)NIN處，與輸入VIN處的輸入電壓相同的輸入電壓被應(yīng)用于電容GC2。GC2存儲(chǔ)與輸入電壓對(duì)應(yīng)的電能，并且只要被電壓檢測器檢測到的輸入電壓等于或高于閾值電壓，此狀態(tài)會(huì)繼續(xù)。

當(dāng)電壓檢測器30檢測到輸入電壓低于預(yù)定的閾值時(shí)，能量釋放控制器40向開關(guān)單元S1發(fā)送使得開關(guān)單元S1將電容GC2的負(fù)電極連接到與輸出節(jié)點(diǎn)NOUT連接的觸點(diǎn)B的控制信號(hào)。通過這樣做，電容GC2釋放在其中存儲(chǔ)的電能并且來自電容GC2的電流通過輸入節(jié)點(diǎn)NIN流向調(diào)節(jié)控制器11的輸入端IN。因?yàn)殡娙軬C2的電壓高于輸出節(jié)點(diǎn)NOUT處的電壓，電能可以被充分地供應(yīng)到調(diào)節(jié)控制器11。

如上所述，根據(jù)第一實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器100，存儲(chǔ)在斷電告警電容中的電能可以被有效地用于斷電告警時(shí)期。

第二實(shí)施例

圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的配置電路的圖示。

參照?qǐng)D4，第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器200包括輸入VIN、輸入線IL、電容C5、分壓電路31、二極管D2到D4、電阻R3、電容GC3到GC5、開關(guān)單元S2、電壓轉(zhuǎn)換單元21、能量釋放控制器41、電阻R8和R9、輸出線OL以及輸出VOUT。

在第二實(shí)施例中，通過提供具體的輸入和輸出電壓作為示例來給出以下描述。更具體地，將輸入電壓設(shè)置為12V，并且類似于第一實(shí)施例，輸入電壓與供電電壓VCC相同。將輸出電壓設(shè)置為7.7V。雖然輸入電壓和輸出電壓不限于第二實(shí)施例中的這些值，但由于如果有具體值作為示例可以更容易地理解實(shí)施例，所以為便于說明，提供以上的電壓值作為示例。因?yàn)檩斎刖€IL基本上是與供電線VCC相同的，輸入線也可以被稱為供電線VCC。

電容C5被提供在地與輸入VIN之間并電連接到這兩者。電容C5是用來從輸入電壓消除噪聲的平滑電容。

分壓電路31被提供來檢測輸入電壓。分壓電路31包括電阻R1和R2，它們串聯(lián)地電連接到彼此并且被插入在輸入線IL與地之間并電連接到這兩者。電容C6的一電極電連接到R1和R2之間，另一電極連接到地，與電阻R2并聯(lián)。

電阻R2和電容C6的高壓側(cè)電連接到能量釋放控制器41中的電壓檢測單元32。電壓檢測單元32測量電阻R2的分壓值，并且基于該分壓值檢測輸入電壓的電壓值。分壓電路31和電壓檢測單元32構(gòu)成與圖3中第一實(shí)施例中的電壓檢測器30對(duì)應(yīng)的電壓檢測器。因此，電壓檢測器的一部分可以被合并到能量釋放控制器41中。

例如，當(dāng)由分壓電路31和電壓檢測單元32構(gòu)成的電壓檢測器檢測到輸入電壓低于預(yù)定的閾值電壓時(shí)，可以執(zhí)行斷電告警控制。在這方面，稍后給出更詳細(xì)的描述。

二極管D2是防回流二極管，它與圖3中的二極管D1相對(duì)應(yīng)。二極管D2的陽極電連接到輸入VIN和分壓電路31，并且防止來自斷電告警電容(電容GC3到GC5)的電流流向分壓電路31從而防止輸入電壓檢測錯(cuò)誤。

二極管D3、電阻R3和二極管D4構(gòu)成保護(hù)電路。二極管D3是肖特基勢壘二極管，其陰極電連接到二極管D2的陰極以及輸入節(jié)點(diǎn)NIN，其陽極電連接到斷電告警電容GC3到GC5。電阻R3并聯(lián)連接到二極管D3。二極管D4的陽極電連接到二極管D3的陽極、電阻R3以及斷電告警電容GC3到GC5，二極管D4的陰極連接到二極管D3的陰極、電阻R3以及輸入節(jié)點(diǎn)NIN。當(dāng)來自輸入VIN的輸入電流流向斷電告警電容GC3到GC5從而導(dǎo)致斷電告警電容GC3到GC5存儲(chǔ)電能時(shí)，因?yàn)殡娏饔捎诙O管D3和D4通過電阻R3流動(dòng)，所以即使電流如浪涌電流一樣高，該電流也不會(huì)突然流向斷電告警電容GC3到GC5。

電容GC3到GC5是針對(duì)斷電告警操作被提供的所謂的斷電告警電容。在圖4中，電容GC3到GC5的三個(gè)電容并聯(lián)地電連接到輸入線IL。更具體地，電容GC3到GC5中的每個(gè)電容的一電極連接到輸入線IL而電容GC3到GC5中的每個(gè)電容的另一電極并聯(lián)連接到開關(guān)單元S2中MOS晶體管M1和M2的漏極。如上所述，當(dāng)輸入接收到與供電電壓VCC相同的輸入電壓時(shí)，電容GC3到GC5在其中存儲(chǔ)電能。電流通過二極管D2和電阻R3從輸入VIN流向電容GC3到GC5。這里在圖4中，電容GC3到GC5這三個(gè)電容作為斷電告警電容被提供，但是，任何數(shù)目的斷電告警電容可以被提供，包括單個(gè)電容。此外，可以根據(jù)預(yù)期的用途將電容GC3到GC5的電容量設(shè)置成各種不同的值。

開關(guān)單元S2執(zhí)行開關(guān)操作來將電容GC3到GC5的負(fù)極連接到地和輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的兩者之一。在圖4中，開關(guān)單元S2由N溝道MOS晶體管M1和P溝道晶體管M2構(gòu)成。MOS晶體管M1和M2的柵極電連接到彼此并且構(gòu)成開關(guān)單元S2的輸入。類似地，N溝道MOS晶體管M1的漏極和P溝道晶體管M2的源極都電連接到電容GC3到GC5的負(fù)極。N溝道MOS晶體管M1的源極連接到輸出線OL(即，高壓側(cè))，P溝道晶體管M2的漏極連接到地(即，低壓側(cè))。當(dāng)高電平被輸入到柵極時(shí)，N溝道晶體管M1接通，電容GC3到GC5的負(fù)極電連接到輸出線OL。相反地，當(dāng)?shù)碗娖奖惠斎氲綎艠O時(shí)，P溝道晶體管M2接通，電容GC3到GC5的負(fù)極電連接到地。

當(dāng)輸入電壓正常時(shí)，P溝道晶體管M2接通，開關(guān)單元S2將電容GC3到GC5電連接到地。相應(yīng)的，當(dāng)輸入電壓正常時(shí)，電容GC3到GC5通過接收從輸入VIN流到電容GC3到GC5的電流來在其中存儲(chǔ)電能，并且電容GC3到GC5的電壓被保持在輸入電壓(例如，12V)處。關(guān)于斷電告警操作，稍后會(huì)給出描述。

電壓轉(zhuǎn)換單元21將輸入DC電壓轉(zhuǎn)換成預(yù)定值的DC輸出電壓(例如，7.7V)。在實(shí)施例中，電壓轉(zhuǎn)換單元21被配置成降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器來將輸入電壓的電壓值降到預(yù)定的輸出電壓。電壓轉(zhuǎn)換單元21包括輸入節(jié)點(diǎn)NIN、電容C7和C8、電阻R4和R5、調(diào)節(jié)控制器12、二極管D5、電感L3、分壓電路22、電容C10以及輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。

輸入節(jié)點(diǎn)NIN通過二極管D2和保護(hù)電路從輸入VIN接收輸入電壓，并且輸入電壓與供電電壓VCC相同(例如，12V)。

電容C7是用來從輸入電壓消除噪聲的平滑電容，該電容與圖3中的電容C3相對(duì)應(yīng)。電容C7被插在輸入節(jié)點(diǎn)NIN和地之間并電連接到這兩者。輸入電壓被輸入到調(diào)節(jié)控制器12的輸入端IN。

調(diào)節(jié)控制器12具有電壓輸入端IN、使能端EN、開關(guān)端SW、電壓反饋端VFB以及接地端GND。該調(diào)節(jié)控制器12與圖3中的調(diào)節(jié)控制器11相對(duì)應(yīng)。如上所述，電壓輸入端IN電連接到輸入節(jié)點(diǎn)NIN并且從輸入節(jié)點(diǎn)NIN接收輸入電壓。

使能端EN接收允許調(diào)節(jié)控制器12運(yùn)行的使能信號(hào)。由電阻R4和電容C8構(gòu)成的RC串聯(lián)電路連接到使能端EN。更具體地說，電阻R4的一端電連接到輸入節(jié)點(diǎn)NIN和電壓輸入端IN，電阻R4的另一端連接到電容C8的一電極和控制器12的使能端EN，而電容C8的另一電極電連接到地。

電感L3的一端電連接到調(diào)節(jié)控制器12的開關(guān)端SW，電感L3的另一端電連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT?？刂破?2向電感L3供應(yīng)開關(guān)脈沖從而導(dǎo)致電感L3在其中存儲(chǔ)電能。更具體地，如第一實(shí)施例中所述，當(dāng)開關(guān)脈沖是高電平時(shí)，電感L3通過從開關(guān)端SW供應(yīng)的電流在其中存儲(chǔ)電能。當(dāng)開關(guān)脈沖是低電平時(shí)，電感L3生成反電動(dòng)勢，該反電動(dòng)勢導(dǎo)致電流繼續(xù)流向輸出節(jié)點(diǎn)NOUT，并且由反電動(dòng)勢生成的電流通過二極管D5流向輸出節(jié)點(diǎn)NOUT。二極管D5的陽極電連接到地并且其陰極電連接到電感L3的一端和開關(guān)端SW。

控制器12的電壓反饋端VFB通過電阻R5連接到分壓電路22。電壓反饋端VFB檢測和監(jiān)控在輸出節(jié)點(diǎn)NOUT處的輸出電壓的電壓值。分壓電路包括串聯(lián)連接到彼此的電阻R6和R7，并且被插入在地和輸出節(jié)點(diǎn)NOUT之間并電連接到這兩者。電容C9是用來從輸出電壓消除噪聲的平滑電容，并且它在輸出節(jié)點(diǎn)NOUT和調(diào)節(jié)控制器12的電壓反饋端VFB之間并聯(lián)地電連接到電阻R6。電壓反饋端VFB通過電阻R5電連接到電容C9的負(fù)極以及電阻R6和R7之間的連接點(diǎn)。電壓反饋端VFB測量電阻R7的分壓，并基于電阻R7上的分壓檢測輸出節(jié)點(diǎn)NOUT處的輸出電壓。調(diào)節(jié)控制器12可以調(diào)整開關(guān)脈沖的占空比，使得通過電壓反饋端VFB檢測到的輸出電壓變成預(yù)定的輸出電壓。例如在第二實(shí)施例中，調(diào)節(jié)控制器12控制開關(guān)脈沖的占空比使得輸出電壓變成7.7V，如以上作為示例所描述的。

電容C10是輸出電容，它與圖3中的電容C4相對(duì)應(yīng)。電壓轉(zhuǎn)換單元21的輸出電壓被從輸出節(jié)點(diǎn)輸出并通過輸出線OL被直接發(fā)送到DC/DC轉(zhuǎn)換器200的輸出。

當(dāng)輸入電壓足夠高時(shí)(例如12V或更高)，調(diào)節(jié)控制器12輸出預(yù)定的輸出電壓(例如7.7V)。

能量釋放控制器41控制斷電告警操作。如上所述，能量釋放控制器41接收電阻R1和R2的分壓輸入，并通過電壓檢測單元32檢測DC/DC轉(zhuǎn)換器200的輸入電壓。當(dāng)輸入電壓低于預(yù)定的閾值電壓時(shí)，能量釋放控制器41輸出指示應(yīng)執(zhí)行斷電告警操作的控制信號(hào)。這里，可以根據(jù)預(yù)期的用途設(shè)置閾值電壓。通常為了穩(wěn)定的運(yùn)行，將閾值電壓設(shè)置為高于輸入電壓正常范圍下限的分壓的任何值。然而，當(dāng)在晚期階段啟動(dòng)斷電告警操作就足夠時(shí)，可以將閾值電壓設(shè)置為低于輸入電壓正常范圍下限的分壓的值。因此，可以根據(jù)預(yù)期的用途將閾值設(shè)置成任何值來執(zhí)行斷電告警操作。

在第二實(shí)施例中，當(dāng)能量釋放控制器41檢測到輸入電壓低于預(yù)定的閾值電壓時(shí)，能量釋放控制器41輸出具有低電平的控制信號(hào)。換言之，能量釋放控制器41停止輸出高電平。當(dāng)輸入電壓正常，能量釋放控制器41通過電阻R8繼續(xù)向晶體管Q1輸出高電平，并且高電平接通雙極性晶體管Q1，因?yàn)榫w管Q1是NPN晶體管。當(dāng)晶體管Q1被接通，開關(guān)單元S2的柵極接收低電平，電容GC3到GC5連接到地，因?yàn)镻溝道MOS晶體管M2接通而N溝道MOS晶體管M1關(guān)斷。

另一方面，當(dāng)輸入電壓低于閾值電壓時(shí)，能量釋放控制器41輸出低電平的控制信號(hào)，或者只是停止輸出高電平(這也被稱為控制信號(hào))。由于沒有高電平，雙極性晶體管Q1關(guān)斷。當(dāng)晶體管Q1關(guān)斷時(shí)，開關(guān)單元S2的柵極從NOUT接收高電平，并且N溝道NOS晶體管M1接通而P溝道MOS晶體管M2關(guān)斷。通過開關(guān)操作，電容GC3到GC5的負(fù)極電連接到輸出節(jié)點(diǎn)NOUT的輸出電壓。接下來，電容GC3到GC5通過經(jīng)二極管D4向電壓轉(zhuǎn)換單元21的輸入節(jié)點(diǎn)NIN供應(yīng)電流來向輸入節(jié)點(diǎn)NIN供應(yīng)其存儲(chǔ)的電能。因?yàn)殡娙軬C3到GC5的電壓被加到輸出電壓，電容GC3到GC5中存儲(chǔ)的電能被充分使用。以這種方式，在斷電告警操作中，可以在斷電告警期間有效地使用在電容GC3到GC5中存儲(chǔ)的電能。

第二實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器200的操作類似于第一實(shí)施例，并且以上描述了組件的具體操作。因此，在第二實(shí)施例中DC/DC轉(zhuǎn)換器200的操作的獨(dú)立描述在此處省略。

此外，可以根據(jù)預(yù)期的用途將輸入電壓和輸出電壓的值設(shè)置成任何值，而與以上描述使用的具體值無關(guān)。

根據(jù)第二實(shí)施例，在實(shí)際的DC/DC轉(zhuǎn)換器200中電能和電荷可以針對(duì)斷電告警操作被有效的使用。

第三實(shí)施例

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。

參照?qǐng)D5，根據(jù)第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器300與第一實(shí)施例中的區(qū)別是電容GC2被替換成電池B1。電池B1的正極電連接到電壓轉(zhuǎn)換單元20的輸入節(jié)點(diǎn)NIN，電池B1的負(fù)極電連接到開關(guān)單元S1。由于其他組件及其配置是與第一實(shí)施例相同的，相同的數(shù)字被附于相同的組件上。

在第一和第二實(shí)施例中，電容GC2到GC5作為電能存儲(chǔ)單元工作來在其中存儲(chǔ)電能。然而，如圖5所示，斷電告警電容GC2可以被電池B1替換。由于電池B1從一開始就保持電能，電池B1自身作為電能存儲(chǔ)單元工作，而不需執(zhí)行如第一和第二實(shí)施例中描述的任何電能存儲(chǔ)過程?？梢砸耘c第一實(shí)施例中所描述的方法相同的方法執(zhí)行斷電告警操作。在圖5中的DC/DC轉(zhuǎn)換器300中，因?yàn)殡姵谺1可以連續(xù)地向電壓轉(zhuǎn)換單元20的輸入節(jié)點(diǎn)NIN供應(yīng)電流，斷電告警操作可以被繼續(xù)，直到連接到輸出VOUT的電負(fù)載完成關(guān)機(jī)過程。

如以上所提，由于其他組件與第一實(shí)施例的相同，所以忽略對(duì)它們的描述。

根據(jù)第三實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器300，斷電告警操作可以被繼續(xù)直到電負(fù)載結(jié)束關(guān)機(jī)過程。

在第一到第三實(shí)施例中，給出降壓DC/DC轉(zhuǎn)換器的描述。然而，通過改變電壓轉(zhuǎn)換單元的電路配置，本發(fā)明的實(shí)施例可應(yīng)用于升壓DC/DC轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，DC/DC轉(zhuǎn)換器可以針對(duì)斷電告警期間有效地使用存儲(chǔ)在斷電告警電容中的電能。

本文記載的所有示例和條件語言旨在教導(dǎo)的目的來幫助讀者理解發(fā)明者為促進(jìn)該技術(shù)而貢獻(xiàn)的發(fā)明及概念，并且它們不限于這些具體記載的示例和條件被解釋，說明書中這些示例的組織也不涉及本發(fā)明優(yōu)勢或劣勢的示出。雖然本發(fā)明的實(shí)施例已被詳細(xì)的描述，應(yīng)理解的是，各種不同的變化、代替以及變更在這里可以被做出，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。