[發明專利]自動調整用于開關調節器的零交叉電路的系統和方法

有效

• 申請號: 201410095487.6
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104052276B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: M·D·湯普森;H·董;C·阿諾德
• 申請（專利權）人: 馬克西姆綜合產品公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 舒雄文;蹇煒

本發明的各種實施例提供能夠操作而無需直接感測感應器電流的自適應和精確的零交叉電路。某些實施例容許調整零交叉狀況，同時消除對消隱時間的需求。在某些實施例中，這通過探測關閉開關對降壓轉換器的開關節點電壓的影響來實現。一些實施例使用計數器來延長或縮短感應器和零值交叉與開關事件的影響之間的延遲時間。在一個實施例中，開關事件的影響包含據以確定降壓轉換器感應器中流動的電流的方向的開關節點電壓的方向的改變。

相關專利申請的交叉引用

本申請要求Matthew Dale Thompson、Hongguang Dong、和Cory Arnold于2013年3月15日提交的名稱為“Systems and Methods to Auto-Adjust Zero Cross Circuits forSwitching Regulators”的美國臨時申請系列No.61/790809的優選權益，于此通過引用并入了該申請的全部。

技術領域

本發明涉及開關調節器，并且更具體地，涉及探測和調整開關調節器中的零交叉的系統、設備、和方法。

背景技術

用于移動設備應用的開關調節器設計傾向于減小組件尺寸和研發以容許設計者減小電路在板上占據的面積，特別是通過縮小感應器的尺寸來減小電路在板上占據的面積，的越來越高的開關頻率執行的調節器。

開關調節器設計者一直在尋求容許減小與控制電路系統（circuitry）相同的封裝結構中的外部組件以及嵌入的例如LC濾波器的尺寸而不危及效率的方案。降壓開關調節器特別是當以不連續傳導模式操作時，對于相對高的負載電流提供提高的效率。然而，不連續傳導模式操作典型地需要實施一些類型的電流感測電路系統來探測并理想地防止反向電流從濾波器的輸出端經過感應器流回至同步整流器中和至地。隨著開關頻率繼續增高，設計精確地監視反向感應器電流的合適的電流感測電路的任務日益變得更加困難。

感測和最小化反向電流的現存方法涉及復雜并且因此昂貴的電路系統。一個常規方法使用與輸出感應器串聯的感測電阻器。一個方法使用模仿感應器的時間常數以及感應器的寄生電阻的RC網絡來探測經過感應器的電流何時達到零。其它方法使用開關調節器內的功率FET的導通電阻R_{DS_ON}來測量跨功率FET的電壓，以推導從其流過的感應器電流。

雖然使用R_{DS_ON}作為感測電阻器容許消除將進一步劣化效率的另一電阻組件，但是此途徑受到傳播延遲的影響，并且在導通同步整流器的功率FET后，能感測到跨功率FET的電壓之前，等待輸出感應器處的開關節點電壓時，需要消隱時間。傳播延遲使得響應于探測到零交叉而防止反向電流經過感應器流回至調節器中的此方法在高于大約6MHz的頻率不切實際。開關調節器設計者所需的是克服上述限制的工具。

發明內容

本發明的各種實施例提供能夠在一系列負載和環境狀況下操作的自適應和精確的零交叉調整電路。在高的開關頻率，特別是，某些實施例介紹了調整零交叉狀況，同時消除了對消隱時間的需要，的簡單且有效的方式。

在一些實施例中，通過探測諸如關閉開關的開關事件對降壓轉換器的開關節點電壓的影響，以及經由計數器通過合適地延長或縮短開關事件對開關節點電壓的影響和實際零交叉之間的延遲來調整隨后的循環中的開關事件，來自動調整零交叉狀況。開關事件的影響包含據以確定降壓轉換器感應器中流動的電流的方向的開關節點電壓的方向的改變。

在某些實施例中，延遲模塊接收來自電流感測電路的第一控制信號，該電流感測電路通過探測節點電壓信號何時超過預訂閾值電壓來間接感測電流。作為響應，延遲模塊生成用于降壓轉換器的第二控制信號以以最小化第一控制信號和實際開關事件之間的時間延遲的方式來控制降壓轉換器的開關。