[發(fā)明專利]用于進(jìn)行動(dòng)態(tài)峰值電流控制的頻率檢測(cè)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710365527.8
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108206628B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁光賢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體亞太私人有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/156
• 分類號(hào): H02M3/156;H02M1/32
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;崔卿虎

公開(kāi)了用于進(jìn)行動(dòng)態(tài)峰值電流控制的頻率檢測(cè)。通過(guò)對(duì)控制開(kāi)關(guān)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率進(jìn)行采樣來(lái)感測(cè)輸出至負(fù)載的功率量，該開(kāi)關(guān)將功率提供給該負(fù)載。如果該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)具有高頻率，則它將向該負(fù)載提供更高的功率。當(dāng)該負(fù)載汲取的功率減小時(shí)，該脈沖寬度調(diào)制電源信號(hào)的頻率將減小。通過(guò)對(duì)提供功率的該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率進(jìn)行感測(cè)和周期性采樣，可以快速且準(zhǔn)確地確定該負(fù)載的需求。當(dāng)該負(fù)載的功率需求降低時(shí)，電源開(kāi)關(guān)所能提供的峰值電流也降低。所允許的峰值電流動(dòng)態(tài)地改變以適應(yīng)該負(fù)載所汲取的功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器領(lǐng)域中，并且具體為自適應(yīng)地(不同程度地)控制可以從調(diào)節(jié)器供應(yīng)的最大電流的電路。

背景技術(shù)

電感式DC-DC開(kāi)關(guān)電源調(diào)節(jié)器在本領(lǐng)域中已知是用于在系統(tǒng)中提供不同電壓的高效功率級(jí)轉(zhuǎn)換器。這種DC-DC開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器使用外部電感器作為儲(chǔ)存設(shè)備，以將電壓電平從一個(gè)電壓變換成另一電壓，或從基于電壓的功率輸出轉(zhuǎn)變?yōu)榛陔娏鞯墓β瘦敵觥４嬖谠S多類型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器，包括降壓調(diào)節(jié)器、升降壓調(diào)節(jié)器、升壓調(diào)節(jié)器等。這些調(diào)節(jié)器可以以連續(xù)或不連續(xù)的模式運(yùn)行。這些調(diào)節(jié)器中的一些具有固定頻率，而其他的具有可變頻率，該可變頻率可以取決于應(yīng)用以及可以被選定的外部部件。DC-DC開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中必須解決的問(wèn)題之一是電路中有待使用的部件的額定功率。具體地，如果部件(比如晶體管、電感器等)具有高額定電流，則它通常將更魯棒，但同樣將更大、明顯更貴、并且在電路中占據(jù)更多的空間。另一方面，如果部件可以以更低的額定功率(具體地，更低的額定電流)使用，則電路可以用更低成本制造，并且在集成電路中消耗更少的空間并且通常將更緊湊。重要的是確保系統(tǒng)的電流不超過(guò)在此所使用的部件的額定值。如可以理解的，如果部件(比如具有低額定電流的晶體管和電感器)承受了超過(guò)其額定值的電流，則它們可能被損壞、或甚至毀壞，因而阻礙電路的正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)在此所討論的各實(shí)施例的原理，提出了一種新的技術(shù)來(lái)管理和控制將由電源輸出的峰值電流。介紹了用于感測(cè)負(fù)載所汲取的功率并改變將被允許的峰值電流量的全新技術(shù)。具體地，通過(guò)對(duì)控制開(kāi)關(guān)的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率進(jìn)行采樣，感測(cè)輸出至負(fù)載的功率量，該開(kāi)關(guān)將該功率提供給負(fù)載。如果該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)具有高頻率，則它將向該負(fù)載提供更高的功率。當(dāng)該負(fù)載汲取的功率減小時(shí)，該脈沖寬度調(diào)制電源信號(hào)的頻率將減小。通過(guò)對(duì)提供功率的該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率進(jìn)行感測(cè)和周期性采樣，可以快速且準(zhǔn)確地確定該負(fù)載的需求。

一種利用對(duì)可變頻率模式開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出頻率的采樣的電路允許使用可以自適應(yīng)地調(diào)整系統(tǒng)所允許的峰值電流的電路。也就是說(shuō)，取決于負(fù)載所汲取的功率，該電路允許輸出的峰值電流可以改變，從而自適應(yīng)地提供最高效的工作頻率。這將改進(jìn)動(dòng)態(tài)瞬時(shí)負(fù)載響應(yīng)，提供更高的運(yùn)行效率，以及通常導(dǎo)致向負(fù)載輸出功率的更高工作頻率。使用這種自適應(yīng)動(dòng)態(tài)可變峰值電流調(diào)節(jié)器，系統(tǒng)可以達(dá)到的最大峰值電流會(huì)受限于總體較低電流，并且進(jìn)一步，電路運(yùn)行于低電流模式的時(shí)間量將增加。這將允許使用更小的部件，比如可以具有更低額定電流的更小的電感器和晶體管。這種電路將節(jié)約構(gòu)造成本并且在它向負(fù)載提供功率時(shí)具有開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器的更低總功率耗散。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，定期地感測(cè)驅(qū)動(dòng)電源開(kāi)關(guān)電路的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率。該頻率被轉(zhuǎn)換成具有與該頻率相對(duì)應(yīng)的電平的電壓，電壓越高，功率越高。電壓被輸入至峰值電流檢測(cè)電路，該峰值電流檢測(cè)電路將檢測(cè)峰值電流，當(dāng)向負(fù)載供應(yīng)功率時(shí)電源電路中的部件將承受該峰值電流。

所提出的方案基于負(fù)載對(duì)電源的可變需求來(lái)利用可變功率，從而改變被允許作為峰值電流的電流。現(xiàn)在將對(duì)此操作進(jìn)行總結(jié)。

當(dāng)負(fù)載汲取更少功率時(shí)，調(diào)節(jié)器的反饋系統(tǒng)將減小功率。電路將通過(guò)檢測(cè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的頻率來(lái)感測(cè)輸出負(fù)載所汲取的功率，該脈沖寬度調(diào)制信號(hào)對(duì)向負(fù)載提供功率的電源開(kāi)關(guān)電路的柵極進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。模擬電路被用來(lái)使用電容器對(duì)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)進(jìn)行積分，該電容器通過(guò)開(kāi)關(guān)充電從而重置并且通過(guò)電流源放電從而確定被輸出的具有這個(gè)特定頻率的積分電壓。不同輸出電壓的占空比將不同。