[發明專利]降壓開關電壓轉換器以及關聯的切換控制方法

有效

• 申請號: 201280010832.0
• 申請日: 2012-02-28
• 公開（公告）號: CN103404012B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: S-I·具
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

1.一種降壓開關電壓轉換器，其能夠以脈寬調制模式和脈沖頻率調制模式操作，所述降壓開關電壓轉換器包括：

低壓側晶體管開關和高壓側晶體管開關，其連接在轉換節點SW，在脈寬調制模式即PWM模式和脈沖頻率調制模式即PFM模式期間基于開關周期可開關，基于開關周期在導通時間期間所述高壓側晶體管開關導通并且所述低壓側晶體管開關截止而產生增加到峰值電流的電感器充電電流，基于開關周期在關閉時間期間所述高壓側晶體管開關截止并且所述低壓側晶體管開關導通而接收從所述峰值電流下降的電感器放電電流直到所述關閉時間結束；

用于控制在PWM模式和PFM模式之間切換的模式控制電路，所述模式控制電路包括：

電流感測電路，其經配置在連續開關周期的所述關閉時間期間，感測流經所述低壓側晶體管開關的電感器電流，從而產生電流感測信號；

感測電流積分器，其經配置在每個關閉時間期間對所述電流感測信號積分并且產生對應于平均電感器電流的積分的感測信號；

參考電流積分器，其經配置在每個關閉時間期間對參考電流積分并且產生積分的參考信號，所述參考電流與預定的平均電感器電流I_AVE成比例；

模式切換電路，其響應于所述積分的感測信號和所述積分的參考信號而在所述PWM和PFM模式之間切換。

2.根據權利要求1所述的轉換器，其中所述模式切換電路經配置根據對應于I_VALLEY＝2I_AVE-I_PEAK的預定的模式切換條件而在所述PWM和PFM模式之間切換，其中I_PEAK是在所述關閉時間開始時檢測到的峰值電感器電流，I_VALLEY是由I_AVE和I_PEAK確定的電感器電流值。

3.根據權利要求2所述的轉換器，其中所述模式切換電路經配置基于以下條件而在所述PWM和PFM模式之間切換：

在PWM模式期間，檢測何時電感器電流下降到低于I_VALLEY，其中從PWM模式切換到PFM模式基于對于相應數量的連續PWM開關周期的每個，電感器電流下降到低于I_VALLEY；并且

其中從PFM模式切換到PWM模式基于檢測預定數量的連續PFM開關周期，其中在關閉時間之后導通時間立即開始而不跳過任何PFM開關周期。

4.根據權利要求1所述的轉換器，其中當所述低壓側晶體管開關導通時感測電壓在所述低壓側晶體管開關兩端形成，且其中所述電流感測電路包括偏移電路，其提供加到所述感測電壓的偏移電壓，從而產生偏移感測電壓，其中所述偏移感測電壓用于產生所述電流感測信號。

5.根據權利要求4所述的轉換器，其中所述偏移電路包括與所述低壓側晶體管開關串聯的偏移晶體管，其中所述偏移晶體管在所述低壓側晶體管開關導通時導通。

6.根據權利要求5所述的轉換器，其中所述低壓側晶體管開關具有導通電阻RDSON，且其中所述偏移晶體管具有導通電阻K*RDSON，其中K是值至少為5的常數。

7.根據權利要求6所述的轉換器，其中所述偏移電路包括與所述偏移晶體管串聯的偏移電阻器，其中所述偏移感測電壓是在所述偏移電阻器的端子產生的。

8.根據權利要求7所述的轉換器，其中所述偏移電路包括經連接傳導第一電流流經所述偏移電阻器和偏移晶體管的第一電流源，其中所述第一電流流經產生電阻器偏移電壓的所述偏移電阻器。

9.根據權利要求8所述的轉換器，其中所述參考電流積分器產生與所述電阻器偏移電壓相關的參考電壓，其中所述參考電壓用于產生對應于所述積分的參考信號的所述參考電流。