[發(fā)明專(zhuān)利]電壓轉(zhuǎn)換器的谷電流模式控制

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210485842.5
• 申請(qǐng)日: 2022-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115313816A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·奧內(nèi)爾;T·梅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/088
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/088;H02M1/36;H02M3/156;H03K5/135
• 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

本申請(qǐng)案的實(shí)施例涉及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的谷電流模式控制。切換調(diào)節(jié)器(100)包含具有控制輸入的第一晶體管(HS)，且所述第一晶體管(HS)耦合到輸入電壓端子。所述調(diào)節(jié)器(100)包含具有控制輸入的第二晶體管(LS)。所述第二晶體管(LS)在開(kāi)關(guān)端子處耦合到所述第一晶體管(HS)且耦合到接地端子。所述調(diào)節(jié)器(100)還包含耦合到所述第一及第二晶體管(HS及LS)的所述控制輸入的控制器(110)。所述控制器(110)經(jīng)配置以使所述第一及第二晶體管(HS及LS)兩者在自適應(yīng)高阻抗?fàn)顟B(tài)的多個(gè)切換循環(huán)的每一者期間同時(shí)關(guān)斷。所述自適應(yīng)高阻抗?fàn)顟B(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度與由所述切換調(diào)節(jié)器(100)輸出的電流成反比。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)案的實(shí)施例涉及一種用于電壓轉(zhuǎn)換器的谷電流模式控制。

背景技術(shù)

電壓轉(zhuǎn)換器將輸入直流電(DC)電壓轉(zhuǎn)換為輸出DC電壓。輸入電壓被指定在給定范圍內(nèi)(例如5V到15V)，而輸出電壓被調(diào)節(jié)到特定電平(例如3.3V)。一種類(lèi)型的電壓轉(zhuǎn)換器是切換轉(zhuǎn)換器，其包含一或多個(gè)功率晶體管，所述功率晶體管作為開(kāi)關(guān)操作以將輸入電壓及/或接地切換到切換節(jié)點(diǎn)，然后所述切換節(jié)點(diǎn)可通過(guò)其它模擬組件連接到轉(zhuǎn)換器的輸出端子。一種類(lèi)型的切換轉(zhuǎn)換器是降壓轉(zhuǎn)換器，其中輸出電壓被調(diào)節(jié)為小于輸入電壓的值。

降壓轉(zhuǎn)換器包含耦合在切換節(jié)點(diǎn)與輸入電壓(VIN)之間的高側(cè)(HS)晶體管及耦合在切換節(jié)點(diǎn)與接地之間的低側(cè)(LS)晶體管。電感器耦合在切換節(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)換器的輸出之間，且耦合到輸出電容器?？刂破骺刂艸S及LS晶體管的狀態(tài)(導(dǎo)通或關(guān)斷)。晶體管不應(yīng)同時(shí)導(dǎo)通，否則輸入電壓與接地之間將存在短路電流路徑。當(dāng)HS晶體管導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)電感器的電流增加，而當(dāng)LS晶體管導(dǎo)通時(shí)，通過(guò)電感器的電流減少。控制器控制HS及LS晶體管的導(dǎo)通及關(guān)斷狀態(tài)，以維持經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出電壓(VOUT)電平。

由降壓轉(zhuǎn)換器的控制器實(shí)施的一種類(lèi)型的控制技術(shù)是谷電流模式控制。在這種模式下，轉(zhuǎn)換器的控制器內(nèi)的時(shí)鐘脈沖導(dǎo)致HS晶體管關(guān)斷，且導(dǎo)致LS晶體管導(dǎo)通。在LS晶體管導(dǎo)通的情況下，電感器電流減小。對(duì)于谷電流模式控制，控制器檢測(cè)電感器電流何時(shí)達(dá)到“谷命令”電流(電流閾值)。當(dāng)電感器電流達(dá)到谷命令時(shí)，控制器反轉(zhuǎn)LS及HS晶體管的導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)。隨著HS晶體管現(xiàn)在導(dǎo)通，電感器電流增加且繼續(xù)增加，直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖出現(xiàn)，此時(shí)下一個(gè)切換循環(huán)開(kāi)始，且晶體管的導(dǎo)通/關(guān)斷狀態(tài)再次反轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

一種切換調(diào)節(jié)器，其包含具有控制輸入的第一晶體管，且所述第一晶體管耦合到輸入電壓端子。所述調(diào)節(jié)器包含具有控制輸入的第二晶體管。所述第二晶體管在開(kāi)關(guān)端子處耦合到所述第一晶體管且耦合到接地端子。所述調(diào)節(jié)器還包含耦合到所述第一及第二晶體管的所述控制輸入的控制器。所述控制器經(jīng)配置以使所述第一及第二晶體管兩者在自適應(yīng)高阻抗?fàn)顟B(tài)的多個(gè)切換循環(huán)的每一者期間同時(shí)關(guān)斷。所述自適應(yīng)高阻抗?fàn)顟B(tài)的時(shí)間長(zhǎng)度與由所述切換調(diào)節(jié)器輸出的電流成反比。

附圖說(shuō)明

針對(duì)各種實(shí)例的具體描述，現(xiàn)在參考附圖，附圖中：

圖1說(shuō)明根據(jù)實(shí)例實(shí)施方案的電壓轉(zhuǎn)換器。

圖2說(shuō)明在連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)期間實(shí)施谷電流模式控制的轉(zhuǎn)換器的行為。

圖3說(shuō)明在脈沖頻率模式(PFM)期間轉(zhuǎn)換器的行為。

圖4說(shuō)明圖1的轉(zhuǎn)換器在PFM期間的每個(gè)切換循環(huán)期間基于占空比及高阻抗?fàn)顟B(tài)實(shí)施自適應(yīng)高側(cè)(HS)晶體管導(dǎo)通時(shí)間。

圖5說(shuō)明斜率補(bǔ)償谷命令電流。

圖6說(shuō)明谷命令電流的斜率補(bǔ)償，其中谷命令電流可為負(fù)電流。

圖7說(shuō)明根據(jù)圖1的轉(zhuǎn)換器的實(shí)例實(shí)施方案的斜率補(bǔ)償，其包含使用偏移電流以避免使用負(fù)谷命令電流。

圖8A-1、8A-2、8B-1、8B-2及8C提供了圖1的轉(zhuǎn)換器的實(shí)例實(shí)施方案。

圖9到11說(shuō)明圖1的轉(zhuǎn)換器內(nèi)的信號(hào)波形。