[發明專利]基于電感器電流的升降壓變換器模式控制

有效

• 申請號: 201611144078.6
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN107154736B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 邵濱;呂旦竹
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

本文涉及基于電感器電流的升降壓變換器模式控制。提供了一種用于控制電壓變換器的設備和方法。在示例中，開關模式直流?直流電壓變換器可以包括電感器、至少四個開關和控制器電路，其中開關被耦接到電感器并且被配置為引導電流通過電感器，從而使用變換器的輸入電壓供應和參考地在電壓變換器的輸出電壓端子處提供期望輸出電壓，控制器電路被配置為接收通過電感器的電感器電流的指示，并且使用電感器電流的斜率來控制包括升壓運行模式、降壓運行模式和升降壓運行模式的運行模式組中的兩個運行模式之間的改變。

背景技術

直流(DC)到直流電壓變換在電子裝置中是有用的，尤其在依賴于電池或者相似的固定的或可充電的能量源來獲得電力的移動裝置中是有用的。電壓變換可以幫助由輸入電壓電平產生穩定的輸出電壓電平，其中隨著從能量源消耗電力或隨著能量源被充電，輸入電壓電平可以顯著地變化。一些電壓變換器使用電感器來提供相對穩定的輸出電壓。降壓模式可以被用于提供低于輸入電壓的輸出電壓。升壓模式可以被用于提供高于輸入電壓的輸出電壓。開關晶體管可以被用于引導電流通過電感器。

在窗口化類型(windowed-type)控制中，如果輸入電壓(Vin)大于輸出電壓(Vout)加上開關晶體管的閾值電壓(Vth)，那么變換器在降壓模式下運行。如果Vin小于Vout-Vth，那么變換器在升壓模式下運行。在一些變換器中，如果Vin在Vout+Vth和Vout-Vth之間，那么變換器可以在升降壓模式下運行。窗口化控制器需要監測Vin和Vout的相對電平的比較器一直開啟。隨著時間，比較器使用的電力可能很多。這可能極大地縮短電池充電事件之間的運行間隔。

可以由電壓變換器使用無窗口(windowless)控制從而僅提供降壓運行模式或升壓運行模式。無窗口控制不需要與窗口化類型控制相關聯的比較器。然而，無窗口控制在響應輸入電壓或輸出電壓的突然改變(諸如由于電流需要)時慢。

發明內容

本文獻描述了一種不需要與窗口化類型控制相關聯的比較器的電壓變換器和技術。替代地，可以使用通過電感器的電感器電流的指示和電感器電流的斜率來控制在以下運行模式中的兩種之間的改變：升壓運行模式、降壓運行模式和升降壓運行模式。

在示例中，開關模式直流-直流(DC-DC)電壓變換器可以包括電感器。至少四個開關可以被耦接到電感器并且配置為引導電流通過電感器，從而使用變換器的輸入電壓供應和參考地，在電壓變換器的輸出電壓端子處提供期望輸出電壓。控制器電路可以被配置為接收通過電感器的電感器電流的指示并且使用電感器電流的斜率來控制在包括升壓運行模式、降壓運行模式和升降壓運行模式的運行模式組中的兩種運行模式之間的改變。

這一概述意圖提供對本專利申請的主題的概述。這一概述不意圖提供對本主題的排他性的或窮盡的解釋。本文包括詳細描述以提供關于本專利申請的進一步的信息。

附圖說明

在附圖中，在不同示意圖中的相似的附圖標記可以描述相似的組件，其中附圖不必然按比例繪制。具有不同字母后綴的相似的附圖標記可以表示相似的組件的不同例子。附圖通過示例的方式而非通過限定的方式，總體例示了在本文獻中討論的各種實施例。

圖1總體例示了電壓變換器的示例。

圖2總體例示了與控制圖1的電壓變換器相關聯的五個機器狀態。

圖3總體例示了用于電壓變換器的示例滯回控制方法。

圖4A和4B總體例示了當輸入電壓經歷階躍改變時，變換器的示例的控制功能的改變。

圖5總體例示了用于電壓變換器的斷續電流模式(DCM)控制方法的示例。

圖6A和6B總體例示了當輸入電壓經歷階躍改變時，示例DCM變換器的控制功能的改變。

圖7總體例示了用于電壓變換器的快速脈沖寬度調制(FPWM)控制方法的示例。

圖8A和8B總體例示了滯回變換器的各種信號。