[發明專利]具有自適應死區時間的升壓調節器

在審

• 申請號: 201680039746.0
• 申請日: 2016-06-24
• 公開（公告）號: CN107735932A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 陳吉偉
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,呂世磊

相關申請

本申請要求于2015年7月8日提交的美國非臨時申請No.14/794,777的優先權，該申請的內容出于所有目的通過整體引用并入本文。

技術領域

本公開涉及升壓調節器，并且具體地涉及以各種操作模式操作升壓調節器。

背景技術

除非在本文中另有指示，否則本部分中描述的方法不被認為是通過包括在本部分中而成為現有技術。

升壓調節器是輸出電壓大于輸入電壓的DC到DC(直流)功率轉換器。升壓調節器也可以被稱為升壓轉換器或(電壓)升壓轉換器。升壓調節器是一類包含至少兩個半導體元件(例如，二極管和晶體管)和至少一個能量存儲元件(例如，電容器、電感器、或兩者組合)的開關模式電源(SMPS)。可以向升壓調節器的輸出添加由電容器(有時與電感器組合)制成的濾波器，以降低輸出電壓紋波。

升壓調節器的電力可以來自任何合適的DC電源，諸如電池、太陽能電池板、整流器和DC發電機。將一個DC電壓改變為不同的DC電壓的過程稱為DC到DC轉換。升壓調節器有時被稱為升壓轉換器，因為它可以“升高”電源電壓。由于功率(P＝V*I)必然守恒，所以輸出電流低于輸入電流。

發明內容

本公開旨在提高升壓轉換器的操作的效率。

在一個實施例中，一種升壓調節器包括低壓側開關、高壓側開關和升壓模式調節器。低壓側開關耦合到開關節點，并且高壓側開關耦合到開關節點和輸出節點。升壓模式調節器控制低壓側開關和高壓側開關選擇性地以異步模式、同步模式和自適應模式中的一種模式來操作。

根據另一實施例，升壓模式調節器根據占空比來切換低壓側開關。占空比是可調節的，并且升壓模式調節器增加占空比以增加輸出節點處的輸出電壓。

根據另一實施例，在同步模式下，升壓模式調節器控制低壓側開關和高壓側開關進行操作，使得當低壓側開關不導通時高壓側開關導通，并且當低壓側開關導通時高壓側開關不導通。

根據另一實施例，在異步模式下，升壓模式調節器控制高壓側開關不導通，并且升壓模式調節器根據占空比來切換低壓側開關。

根據另一實施例，升壓調節器具有輸入電壓和輸出電壓。在自適應模式下，升壓模式調節器根據自適應死區時間來控制高壓側開關。自適應死區時間隨著輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差改變而改變。在自適應模式下，當低壓側開關從導通切換到不導通時，升壓模式調節器控制高壓側開關在自適應死區時間之后從不導通切換到導通。在自適應模式下，當低壓側開關從不導通切換到導通時，升壓模式調節器控制高壓側開關在自適應死區時間之后從導通切換到不導通。

根據另一實施例，升壓調節器包括耦合到開關節點和輸入節點的電感器。根據另一實施例，升壓調節器包括耦合到輸入節點的電池。根據另一實施例，輸出節點具有輸出電壓，當高壓側開關不導通時高壓側開關具有二極管壓降電壓，并且當高壓側開關不導通時，輸出電壓對應于開關節點處的開關電壓減去二極管壓降電壓。

根據另一實施例，升壓調節器耦合到輸入節點，并且升壓調節器還包括模擬定時器和自適應死區時間發生器電路。模擬定時器基于輸入節點處的輸入電壓和輸出節點處的輸出電壓來生成比較信號。自適應死區時間發生器電路接收比較信號并且生成用于控制高壓側開關的控制信號。控制信號包括取決于比較信號的自適應死區時間。

根據另一實施例，當升壓調節器的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差在閾值以下時，升壓調節器控制低壓側開關和高壓側開關以異步模式操作。

根據另一實施例，當升壓調節器的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差在閾值以上時，升壓調節器控制低壓側開關和高壓側開關以同步模式操作。

根據另一實施例，當升壓調節器的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差在第一閾值與第二閾值之間時，升壓調節器控制低壓側開關和高壓側開關以自適應模式操作。

在另一實施例中，一種操作升壓調節器的方法包括檢測升壓調節器的輸入電壓與輸出電壓之間的電壓差。該方法還包括當電壓差在第一閾值以下時，以異步模式操作升壓調節器。該方法還包括當電壓差在第二閾值以上時，以同步模式操作升壓調節器。該方法還包括當電壓差在第一閾值與第二閾值之間時，以自適應模式操作升壓調節器。

根據另一實施例，該方法包括控制升壓調節器的低壓側開關和高壓側開關選擇性地以異步模式、同步模式和自適應模式來操作。

根據另一實施例，該方法包括根據占空比來切換升壓調節器的低壓側開關。占空比是可調節的，并且升壓調節器增加占空比以增加輸出電壓。