[發明專利]直流至直流轉換器

有效

• 申請號: 201410363641.3
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104578780B
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 蒂姆·余;瓦德爾·格雷戈
• 申請（專利權）人: 美格納半導體有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 姜長星;韓素云

提供了一種具有耦合網絡的直流至直流轉換器，在該直流至直流(DC?DC)轉換器中，耦合網絡被構造成強制地在DC?DC轉換器的反饋輸出電壓中添加噪聲源。耦合網絡包括一個耦合電阻器和兩個耦合電容器，以在輸出電壓中包括功率開關的開關電壓和電感器輸出電壓，并且將結果與反饋輸出電壓一起發送到比較器。因此，更容易比較參考電壓和反饋電壓，并且穩定地保持以恒定導通時間(COT)操作的DC?DC轉換器的輸出電壓。

本申請要求于2013年10月18日提交到韓國知識產權局的第10-2013-0124893號韓國專利申請的權益，該申請的全部內容出于所有目的通過引用包含于此。

技術領域

下面的描述涉及DC-DC轉換器。下面的描述還涉及設置有耦合網絡的DC-DC轉換器，該耦合網絡用于通過促進檢測輸出電壓的紋波信息來動態地管理負載瞬態現象。

背景技術

許多電子裝置使用開關轉換器產生經調節以供裝置的不同組件使用的電壓。DC-DC轉換器是這類開關轉換器中的一種類型。例如，DC-DC轉換器作為接收DC電壓、將接收到的DC電壓轉換成不同電平的DC電壓并且輸出不同電平的DC電壓的裝置而廣泛用在各種領域中。

可以通過使用恒定導通時間(COT)技術控制DC-DC轉換器。根據COT技術，用于產生輸出電壓(VOUT)的一個或多個開關在各開關周期期間的預定的時間間隔內導通。使用COT技術可以提供諸如相對快速的響應時間和簡單的電路設計的特征。

通常，DC-DC轉換器具有當DC-DC轉換器具有大負載電流時出現的、因電感器的電阻而導致的某種損失。然而，這種損失通常不對DC-DC轉換器的操作產生大的影響。例如，產生更大比例的損失可能是由于諸如功率開關(例如，P型金屬氧化物半導體(PMOS)或N型金屬氧化物半導體(NMOS))或電感器本身的DC-DC轉換器芯片外部的組件導致的。在這種情形下，由于DC-DC轉換器的芯片內部消耗的電流(也就是說，芯片內部的電流的比例)而產生的損失相對低。因此，DC-DC轉換器在每個頻率下的操作不存在困難(諸如，效率降低)。

相反，具有相對較小負載電流的DC-DC轉換器可具有效率降低。當負載電流小時，相比于負載電流本身，芯片本身消耗更大的電流。因此，因為芯片內部的電流對于整體轉換效率變得更重要，所以芯片內部增大的電流會造成DC-DC轉換器的轉換效率降低。

因此，減小芯片內部的電流可防止效率降低。

減少芯片電流消耗的一種方式是降低芯片驅動中涉及的開關驅動的頻率。這種方法是有重大意義的，因為它是與芯片驅動期間的對當前使用產生最大影響的開關驅動相關的驅動器。例如，當被強制地供應任意閾值5mA而其輸出是1mA時，開關頻率可降低1/5。

減少芯片電流消耗的另一種方式是應用COT模式。根據這種方法，COT發生器在功率開關驅動期間保持恒定導通時間。通過使用COT技術，比較器比較反饋電壓與參考電壓，并且當反饋電壓低于參考電壓時將功率開關導通預定時間。因此，當COT模式實現管理當負載突變時出現的負載瞬態現象時，COT模式提供可選的控制模式(諸如，脈寬調制(PWM)模式)沒有提供的特征。

然而，COT模式具有它表現出比PWM模式更大的紋波現象的方面。

因為與較大紋波現象相關的問題，對于芯片而言，COT模式下可以快速地檢測反饋輸出電壓。在沒有進行這種快速確定的情況下，芯片不能夠基于功率開關的導通時序充分地保持輸出電壓。例如，輸出電壓原本會低于參考電壓所限定的零點，進而造成DC-DC轉換器的整體效率降低。

可以提供比較器，比較器可提供高速檢測操作。然而，難以在顧及比較器的適當增益的情況下實現高速設計。另外，當采用高速比較器時，整個芯片大小增大，這還造成與增大的電流消耗相關的另外的問題。

因此，另一種方法是調節與輸出負載連接的輸出電容器的電容。通過使用具有較大等效串聯電阻的電容器，在比較器處識別到的反饋電壓增大。因此，更容易地檢測反饋電壓。