[發(fā)明專利]單電感器多輸出調(diào)節(jié)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111492587.9
• 申請(qǐng)日: 2021-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114629343A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·K·辛哈;RR·馬尼坎旦;R·肖哈恩;V·J·梅內(nèi)塞斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號(hào): H02M3/04
• 分類號(hào): H02M3/04;H02M3/06;H02M3/07;H02M3/158;H02J7/00
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本公開(kāi)涉及單電感器多輸出調(diào)節(jié)器。一種電子裝置具有多個(gè)電力輸出電路，其個(gè)別地包含開(kāi)關(guān)控制輸入、旁路控制輸入、輸出晶體管及包含具有耦合到輸出晶體管柵極的電阻器及電容器的RC電路及與RC電路電阻器并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)的輸出控制電路。電子裝置包含控制器，其針對(duì)給定電力傳送周期選擇電力輸出電路中的一者，閉合旁路開(kāi)關(guān)以繞過(guò)選定電力輸出電路的電阻器且接通選定電力輸出電路的輸出晶體管以將電流從電感器傳送到選定電力輸出電路的負(fù)載。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及電路技術(shù)，且更特定來(lái)說(shuō)涉及單電感器多輸出調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)

多輸出電力轉(zhuǎn)換器可用于包含需要不同供應(yīng)電壓的多個(gè)組件或模塊的小型低電力系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常由單個(gè)電源，例如電池來(lái)供電。單電感器、多輸出(SIMO)電力轉(zhuǎn)換器使用開(kāi)關(guān)及電感器來(lái)將輸出電力遞送到多個(gè)輸出負(fù)載，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)輸出晶體管開(kāi)關(guān)傳導(dǎo)的電荷包每次接通一個(gè)輸出。場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)可用于輸出切換，例如n溝道(例如，NFET)或p溝道(例如，PFET)晶體管。n溝道晶體管可用作輸出晶體管開(kāi)關(guān)，但必須在高于輸出電壓的電壓下產(chǎn)生柵極控制信號(hào)。添加電荷泵或?qū)Ｓ米耘e電路會(huì)增加電路大小、成本及復(fù)雜性。非選定輸出晶體管開(kāi)關(guān)在電荷傳送到不同的選定輸出通道期間具有低泄漏電流是合意的。為了避免由于反向偏壓所致的泄漏，輸出FET可切換襯底連接以在傳導(dǎo)時(shí)連接到共享電力節(jié)點(diǎn)而在不傳導(dǎo)時(shí)連接到相關(guān)聯(lián)輸出。然而，許多技術(shù)不允許對(duì)n溝道晶體管進(jìn)行襯底偏壓切換。使用p溝道輸出晶體管避免了對(duì)電荷泵或自舉電路的需要，例如，從而允許柵極由最高輸出驅(qū)動(dòng)或每一溝道柵極由其自身輸出電壓驅(qū)動(dòng)。而且，n溝道輸出晶體管開(kāi)關(guān)對(duì)晶體管可靠性沒(méi)有額外限制且許多p溝道工藝允許襯底連接切換以減少或減輕反向偏置。

然而，在升壓型SIMO轉(zhuǎn)換器中，p溝道輸出晶體管開(kāi)關(guān)的使用在相對(duì)于接通選定輸出晶體管開(kāi)關(guān)控制低側(cè)共享充電開(kāi)關(guān)(通常是n溝道晶體管)的關(guān)斷時(shí)帶來(lái)時(shí)序問(wèn)題。這個(gè)配置在低側(cè)充電開(kāi)關(guān)及選定輸出晶體管開(kāi)關(guān)兩者導(dǎo)通時(shí)不允許重疊以避免將選定輸出短接到接地或其它低側(cè)開(kāi)關(guān)參考。相反，在切斷低側(cè)開(kāi)關(guān)充電開(kāi)關(guān)與接通選定輸出晶體管開(kāi)關(guān)之間提供間隙使轉(zhuǎn)換器電感器在時(shí)間間隙期間斷開(kāi)連接，這會(huì)引起共享輸出節(jié)點(diǎn)(例如，n溝道低側(cè)開(kāi)關(guān)的漏極)的電壓過(guò)沖。共享輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓上升可能引起通過(guò)相對(duì)于柵極的上升PFET源極電壓而意外接通非選定輸出晶體管開(kāi)關(guān)。這個(gè)意外接通導(dǎo)致輸出電壓的交叉調(diào)節(jié)或可能引起非選定輸出超出調(diào)節(jié)范圍且甚至上升到超過(guò)相關(guān)聯(lián)負(fù)載的最大規(guī)格的電壓。這種狀況可能不會(huì)影響輸出電壓調(diào)節(jié)，其中每一輸出上的負(fù)載電流是連續(xù)的且高于注入電流，但那種情況并不常見(jiàn)，特別是對(duì)于超低電力系統(tǒng)，例如其中負(fù)載可具有高占空比的物聯(lián)網(wǎng)智能傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

所描述實(shí)例提供具有多個(gè)輸出及輸出控制電路的電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)及電子裝置(例如，集成電路)，所述輸出控制電路包含具有耦合到輸出晶體管柵極的電阻器及電容器的RC電路以及與所述RC電路電阻器并聯(lián)的旁路開(kāi)關(guān)。控制器針對(duì)給定電力傳送周期選擇所述電力輸出電路中的一者，閉合所述旁路開(kāi)關(guān)以繞過(guò)所述選定電力輸出電路的所述電阻器，且接通所述選定電力輸出電路的所述輸出晶體管以將電流從電感器傳送到所述選定電力輸出電路的負(fù)載。所述RC電路促進(jìn)非重疊控制以在接通選定輸出晶體管之前切斷充電晶體管以避免將選定輸出短接到接地或其它低側(cè)開(kāi)關(guān)參考，同時(shí)使用共同或共享節(jié)點(diǎn)電壓的自定時(shí)上升來(lái)升高非選定輸出晶體管的柵極電壓以減輕或防止多輸出轉(zhuǎn)換器中的意外接通以及由此所致的泄漏及交叉調(diào)節(jié)。