[發明專利]瞬態事件檢測器電路及方法

有效

• 申請號: 201780068966.0
• 申請日: 2017-10-03
• 公開（公告）號: CN109964396B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: M·庫列烏爾;N·吉布森;A·普列戈
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

描述的實例包含一種檢測開關轉換器中的瞬態事件的瞬態事件檢測器電路(100)，其包含：DLL電路(110、120、130)，其檢測用于操作開關轉換器的脈沖寬度調制信號(PWM)的工作循環的變化；及輸出電路，其在未檢測到瞬態事件時在第一狀態中提供狀態輸出信號(SS)且響應于在所述脈沖寬度調制信號(PWM)的所述工作循環中的檢測到的變化在指示所述開關轉換器中的瞬態事件的第二狀態中提供所述狀態輸出信號(SS)。

背景技術

開關轉換器用于通過開關電路的操作將電力從一種形式轉換成另一形式。實例包含DC-DC開關轉換器，其具有開關電路以將DC輸入電力轉換成可控DC輸出以驅動負載。單相系統包含單個開關轉換器以驅動負載。多相系統包含彼此并聯連接以提供經調節輸出電壓的兩個或兩個以上開關轉換器，其具有取決于負載電流要求激活或取消激活某些開關轉換器的能力。在單相或多相開關轉換器系統中，希望對瞬態條件作出反應，所述瞬態條件例如線或負載變化。舉例來說，負載電流要求的變化可允許斷開或停用一或多個相位以增強整體系統能量效率。其它變化條件可能需要激活一或多個相位以適應增加的負載電流要求。變化的輸入電力條件，例如輸入電壓電平的變化，同樣可通過選擇性地激活或取消激活多相系統的相位來適應。在個別開關轉換器相位的輸出處使用并聯電感器可改進瞬態響應，但此可在穩態操作中導致能量低效。接著，盡可能快地檢測瞬態事件及獲知系統何時返回到穩態是極其有利的。瞬態事件通常較短且檢測某些事件需要非常高速的電路，從而導致開關轉換器設計中的成本及能量效率挑戰。增強型效率及智能相位管理可通過快速檢測瞬態事件以及系統已返回到穩態操作的快速通知來促成。

發明內容

描述的實例包含電力轉換系統、集成電路及瞬態事件檢測器電路以檢測開關轉換器中的瞬態事件。在某些實例中，所述瞬態事件檢測器電路包含：延遲鎖定環路(DLL)電路，其檢測用于操作開關轉換器的脈沖寬度調制(PWM)信號的工作循環的變化。所述檢測器電路在未檢測到瞬態事件時在第一狀態中提供狀態輸出信號。所述檢測器電路響應于所述PWM信號的所述工作循環的檢測到的變化在指示所述開關轉換器中的瞬態事件的第二狀態中提供所述狀態輸出信號。在一個實例中，所述DLL電路包含：單穩態多諧振蕩器，其生成由所述PWM信號的第一邊緣觸發的脈沖輸出信號；及相位檢測器，其根據所述PWM信號的所述第二邊緣與所述多諧振蕩器脈沖輸出信號的受控邊緣之間的相位差提供第一及第二輸出信號。電荷泵根據相位檢測器輸出選擇性地向電容器供給電流或汲取來自電容器的電流以建立電壓控制信號。所述電容器將所述電壓控制信號作為控制輸入提供到所述多諧振蕩器以對準所述多諧振蕩器脈沖輸出的第二邊緣與PWM信號的第二邊緣。在某些實例中，所述DLL電路具有等于操作所述開關轉換器的控制電路的帶寬的帶寬使得兩個系統針對相同類型的瞬態事件過度扭轉。此有利于檢測：前一穩態工作循環在于其中發生變化的PWM循環內已改變。快速瞬態檢測又有利于單相及/或多相開關轉換器系統中的及時智能調整，例如選擇性地激活或取消激活多相系統中的一或多個相位。在某些實例中，瞬態事件檢測器電路對相位檢測器輸出信號進行濾波，且根據經濾波相位檢測器信號生成狀態輸出信號。第一及第二經濾波相位檢測器信號還可被提供為輸出信號以區分正瞬態事件與負瞬態事件。在某些實例中，瞬態事件檢測器電路以及控制電路一起被提供于開關控制器集成電路(IC)中以操作開關轉換器。在其它實例中，瞬態事件檢測器電路與多相轉換器主控制器集成，所述多相轉換器主控制器從一或多個個別開關轉換器控制電路接收PWM信號以基于PWM信號工作循環的變化識別負載及/或線瞬態事件。

附圖說明

圖1是檢測PWM信號工作循環中的變化的具有DLL的瞬態事件檢測器電路的示意圖。

圖2是圖1的DLL中的單穩態多諧振蕩器的示意圖。

圖3是在多相電力轉換系統中具有瞬態事件檢測器電路的開關轉換器控制器IC的示意圖。

圖4是展示圖1到3的電路中的各種信號的波形圖。

圖5是具有將信號提供到主控制器的瞬態事件檢測器的多相電力轉換系統的系統圖。

圖6是具有包含瞬態事件檢測器電路的主控制器的多相電力轉換系統的系統圖。