[發明專利]使用動態負載檢測和跟蹤來提高功率轉換效率

有效

• 申請號: 200880102002.4
• 申請日: 2008-08-04
• 公開（公告）號: CN101785173A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發明（設計）人: J·A·卡豪;L·黃
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英

技術領域

所要求保護的發明的實現總體上涉及電源領域，并且具體來說，可以 涉及負載自適應的功率變換器的模式變換方案。

背景技術

DC/DC電壓調節器(VR)或開關模式功率變換器/變換器(例如，脈寬調 制功率變換器)的功率損耗可以包括三個部分，包括例如開關損耗、導通損 耗和門驅動器損耗。一般來說，為了減小總的功率損耗，在較低的開關頻 率(switching?frequency)處，開關損耗和門驅動器損耗較低。然而，紋波電 壓/電流可能隨開關頻率的降低而增加。對于具體應用，可以基于負載需求 和寄生部件來作出權衡。在小負載中，例如在非連續導通模式(DCM)期間， 可以使用(固定或者可變的)較低的開關頻率，這是因為開關損耗可能是主 要的，而導通損耗可能相對較小。在中等或大負載中，例如在連續導通模 式(CCM)期間，可以應用固定并且較高的開關頻率，這是因為隨負載電流 而增加的導通損耗，包括紋波電壓/電流。

各種技術可以利用DCM和CCM二者來提高整體效率。在模式跳變技 術中，DC-DC降壓(buck)VR例如在電感電流未低于零時，在高負載需求 下以CCM(連續導通模式)工作在同步模式，而當電感電流開始接近零安培 點時，以DCM(非連續導通模式)工作在異步模式以減小主要的導通損耗。 在脈沖跳躍或可變開關頻率技術中，VR開關頻率隨負載變小而降低以減 小主要的開關損失，并且可以通過使用滯環控制或可變頻率PWM控制來 實現。

這兩種技術都使得效率提高，尤其對小負載更是如此。模式跳變和脈 沖跳躍技術二者的一個問題在于，輸出電壓紋波可能在CCM與DCM操作 之間轉換時增加，在一些應用中，其可能超過負載要求的最大供電電壓偏 離，并且增加等效串聯電阻(ESR)的功率損耗。

附圖說明

被包括在本說明書中并構成本說明書一部分的附圖說明了與本發明主 旨一致的一個或多個實現，并且所述附圖與說明書一起解釋這些實現。附 圖不一定是按比例繪制的，重點是放在說明本發明的主旨上。在附圖中，

圖1是負載自適應的功率變換器的框圖；

圖2是包括負載自適應的功率變換器的系統的框圖；

圖3是根據本發明一些實現的PWM電路和控制電路的框圖；

圖4A是用于生成峰值電流限制信號的一個電路的框圖；

圖4B是與圖4A的電路相對應的電感電流的圖；

圖5A是用于生成峰值電流限制信號的另一電路的框圖；

圖5B是與圖5A的電路相對應的電感電流的圖；

圖6提供圖3-5A的操作的流程圖；

圖7將圖6的工作模式下的功率變換器的功率效率曲線與未動態限制 峰值電感電流的功率變換器的功率效率曲線進行對比；

圖8A是用于在負載瞬變(load?transient)期間調整調制器頻率的功率變 換器的框圖；

圖8B是用于在負載瞬變期間調整調制器頻率的另一功率變換器的框 圖；以及

圖9提供了圖8A的操作的流程圖。

具體實施方式

以下詳細描述參照附圖。可以在不同的圖中使用相同的附圖標記標示 相同或類似的要素。在以下描述中，出于解釋而非限制的目的，闡述了特 定細節，例如特定結構、架構、接口、技術等，以便提供對所要求保護的 發明各個方面的透徹理解。然而，將對受益于本公開的本領域技術人員顯 而易見的是，可以在脫離這些特定細節的其他示例中實踐所要求保護的發 明的這些方案。在某些示例中，省略了熟知設備、電路和方法的描述，以 免不必要的細節模糊了本發明的描述。