[發明專利]配合具切換模式的電源供應器使用的PWM/PFM控制器

有效

• 申請號: 201310629547.3
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104426364B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 維諾·拉里尚比卡;克勞迪歐·寇盧拉
• 申請（專利權）人: 英特希爾美國公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M1/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,黃燦

優先權主張

本申請案主張2013年8月27日申請的美國臨時專利申請案第61/870,708號及2013年11月1日申請的美國非臨時專利申請案第14/069,637號的優先權。

技術領域

本發明的具體實例大體而言是關于切換模式電源供應器（SMPS）直流-直流轉換器，以及供其使用的控制器及方法。

背景技術

電子裝置常常包括用以調整（升高或降低）并穩定電壓位準的切換模式電源供應器（SMPS）直流-直流轉換器（其在本文中亦可簡稱為直流-直流轉換器）。舉例而言，攜帶型電子裝置（諸如，行動電話、膝上型電腦及平板電腦）常常使用此直流-直流轉換器來將由電池供應的輸入電壓位準調整至適當位準以用于為此等裝置內的電路供電。升壓直流-直流轉換器將輸入電壓升高至較高輸出電壓。降壓直流-直流轉換器降低輸入電壓，使得輸出電壓低于輸入電壓。

在SMPS直流-直流轉換器中，電力損失由電源開關中的電流傳導損失或切換損失引起。在重負載條件下，電流高且因此傳導損失為主要因素。然而，在輕負載條件下，電流低且因此切換損失為主要因素。為了改良直流-直流轉換器的輕負載效率，多個調變模式可用以在不同輸出電流（亦即，負載）條件下控制直流-直流轉換器。舉例而言，為了最佳化所有負載條件的功率效率，SMPS直流-直流轉換器通常在重負載條件中使用脈沖寬度調變（PWM）且在輕負載條件中使用脈沖頻率調變（PFM）。

發明內容

本發明的某些具體實例是關于一種供一切換模式電源供應器直流-直流轉換器使用的控制器。此直流-直流轉換器可包括一電感器、一二極體、一電源開關及一電容器，前述各者將該直流-直流轉換器共同組態為一升壓轉換器或一降壓轉換器或某一其他類型的轉換器。該控制器（其亦可稱作PWM/PFM控制器）包括一PWM/PFM產生器及一開關驅動器。該PWM/PFM產生器視一控制（CTRL）信號同時產生一PWM控制（CTRL_PWM）信號及一PFM控制（CTRL_PFM）信號。該開關驅動器視該CTRL_PWM信號及該CTRL_PFM信號兩者產生一驅動信號。該驅動信號是用以控制該直流-直流轉換器的該電源開關。該CTRL信號是視指示該直流-直流轉換器的一輸出電壓或一輸出電流中的至少一者的一回饋信號而產生。當該直流-直流轉換器處于一PFM模式中時以及當該直流-直流轉換器處于一PWM模式中時（亦即，不考慮該直流-直流轉換器是處于該PFM模式抑或該PWM模式中），該CTRL_PWM信號是用以控制該電感器中的一峰值電流。當該直流-直流轉換器處于該PFM模式中時以及當該直流-直流轉換器處于該PWM模式中時（亦即，不考慮該直流-直流轉換器是處于該PFM模式抑或該PWM模式中），該CTRL_PFM信號是用以控制該電源開關的一切換頻率。

根據某些具體實例，該控制器經組態以確保當該直流-直流轉換器自該PWM模式轉變至該PFM模式時，該直流-直流轉換器的輸出功率沒有急劇變化（反之亦然），且該直流-直流轉換器的該輸出功率隨該CTRL信號的變化而單調地變化。更一般而言，該控制器經組態以確保當該直流-直流轉換器自一個模式轉變至另一模式時，該直流-直流轉換器的該輸出電壓沒有急劇變化。

根據某些具體實例，該PWM/PFM產生器經調適以在該直流-直流轉換器處于該PFM模式中時，將該CTRL_PWM維持于一實質上恒定的位準且視該回饋信號而改變該CTRL_PFM信號，且藉此使該電感器中的該峰值電流在該直流-直流轉換器處于該PFM模式中時保持實質上恒定。另外，該PWM/PFM產生器經調適以在該直流-直流轉換器處于該PWM模式中時，將該CTRL_PFM維持于一實質上恒定的位準且視該回饋信號而改變該CTRL_PWM信號，且藉此使該切換頻率在該直流-直流轉換器處于該PWM模式中時保持實質上恒定。此外，該PWM/PFM產生器可經調適以在該直流-直流轉換器處于一PWM-PFM模式中時，視該回饋信號而改變該CTRL_PFM信號及該CTRL_PWM信號兩者，且藉此使該切換頻率及該電感器中的該峰值電流在該直流-直流轉換器處于該PWM-PFM模式中時皆變化。