[發(fā)明專利]用于不帶輸出電壓偏移的零ESR輸出電容器的穩(wěn)定的接通時(shí)間開關(guān)調(diào)制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810828160.3
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN109962615B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張之也;韋志南
• 申請（專利權(quán)）人: 萬國半導(dǎo)體（開曼）股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

一種用于開關(guān)調(diào)制器的控制電路，配置了固定頻率穩(wěn)定接通時(shí)間控制體系，引入一個(gè)參考電壓產(chǎn)生器，產(chǎn)生參考電壓斜坡，在幾乎整個(gè)開關(guān)周期上變化。在一個(gè)實(shí)施例中，參考電壓從每個(gè)工作周期開始時(shí)的初始電壓值開始向開關(guān)周期的終點(diǎn)不斷增大，在每個(gè)開關(guān)周期結(jié)束時(shí)，復(fù)位至初始電壓值。參考電壓斜坡確保在開關(guān)調(diào)制器中穩(wěn)定的反饋控制操作，對于所有的輸出電壓值都不會引入電壓偏移?？刂齐娐吩试S開關(guān)調(diào)制器使用穩(wěn)定接通時(shí)間控制體系，同時(shí)使用具有任意ESR值的輸出電容器，包括一個(gè)具有很低或零ESR的輸出電容器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于開關(guān)調(diào)制器或直流到直流轉(zhuǎn)換器的，確切地說，是關(guān)于實(shí)現(xiàn)了固定頻率穩(wěn)定接通時(shí)間控制的開關(guān)調(diào)制器，參考電壓傾斜，使開關(guān)調(diào)制器可以耦合到具有等效串聯(lián)電阻任意值的輸出電容器上。

背景技術(shù)

開關(guān)模式電源或開關(guān)調(diào)制器，也被稱為直流到直流轉(zhuǎn)換器，在電路系統(tǒng)中，用于將輸入電壓源轉(zhuǎn)換成集成電路適合的電壓電平下所需的輸出電壓。例如，供給電路系統(tǒng)的12伏電源電壓，如果為I/O接口電路供電，則需要降至5伏，如果為核心數(shù)字邏輯電路供電，則需要降至1伏。開關(guān)調(diào)制器通過電容器、電感器以及變壓器等低功耗元件，提供電源功能，電源開關(guān)接通和斷開以離散分組的形式，將能量從輸入端轉(zhuǎn)移到輸出端。反饋控制電路用于調(diào)制轉(zhuǎn)移的能量，以便將輸出電壓穩(wěn)定在電路所需的負(fù)載極限范圍內(nèi)。

開關(guān)調(diào)制器可以提高或降低輸入電壓，或者兼而有之。確切地說，降壓開關(guān)調(diào)制器，也稱為“降壓轉(zhuǎn)換器”，可以降低輸入電壓，而升壓開關(guān)調(diào)制器，也稱為“升壓轉(zhuǎn)換器”，可以提高輸入電壓。降壓-升壓開關(guān)調(diào)制器或降壓-升壓轉(zhuǎn)換器提供升壓和降壓功能。

傳統(tǒng)的開關(guān)調(diào)制器的運(yùn)行方式眾所周知，簡述如下。電源開關(guān)周期性地接通，將能量加載到輸出濾波電路的電感器上，使流經(jīng)電感器的電流聚集起來。當(dāng)電源開關(guān)斷開時(shí)，電感器上的電壓反向，電荷轉(zhuǎn)移到輸出濾波電路的輸出電容器和負(fù)載上。輸出電容器保持住相對穩(wěn)定的輸出電壓。第二個(gè)電源開關(guān)，有時(shí)也稱為同步整流器，常用于同步控制操作。通常來說，主電源開關(guān)，也稱為高端開關(guān)，接通，同時(shí)第二個(gè)電源開關(guān)，也稱為低端開關(guān)斷開，反之亦然。

開關(guān)調(diào)制器包括一個(gè)控制電路，通常使用誤差放大器，將表示輸出電壓的反饋電壓與參考電壓作比較，控制電路產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)控制信號，控制開關(guān)頻率(脈沖頻率調(diào)制)或接通-斷開開關(guān)周期的脈沖寬度(脈沖寬度調(diào)制)?？墒褂枚鄠€(gè)不同的控制體系，控制主電源開關(guān)的工作周期(即接通時(shí)間)。一種穩(wěn)定的接通時(shí)間(或固定接通時(shí)間)控制體系是一種類型的控制體系，在這種類型的控制體系中，開關(guān)調(diào)制器的主電源開關(guān)的接通時(shí)間保持穩(wěn)定，主電源開關(guān)的斷開時(shí)間變化，以產(chǎn)生所需的輸出電壓。穩(wěn)定的接通時(shí)間控制體系適用于工業(yè)應(yīng)用有許多關(guān)鍵優(yōu)勢，例如良好的輕負(fù)載效率以及較快的瞬態(tài)響應(yīng)。

圖1表示配置了穩(wěn)定接通時(shí)間控制體系的傳統(tǒng)的開關(guān)調(diào)制器的示意圖。在開關(guān)調(diào)制器10中，主電源開關(guān)M1和第二個(gè)電源開關(guān)M2串聯(lián)在輸入電壓V_IN(節(jié)點(diǎn)12)和地電勢之間。電源開關(guān)M1工作，將輸入電壓V_IN切換至電感器L1，周期性地切換至電荷電感器L1。當(dāng)主電源開關(guān)斷開時(shí)，電感器L1中存儲的能量轉(zhuǎn)移到輸出電容器C_OUT和負(fù)載18上，保持基本穩(wěn)定的輸出電壓V_OUT。電感器L1和輸出電容器C_OUT構(gòu)成低通濾波器。第二個(gè)電源開關(guān)M2用于實(shí)現(xiàn)同步整流，由驅(qū)動(dòng)主電源開關(guān)M1的驅(qū)動(dòng)信號(節(jié)點(diǎn)32)反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)主電源開關(guān)M1斷開時(shí)，低端電源開關(guān)M2接通，反之亦然。