本公開(kāi)涉及同步調(diào)節(jié)器，并且更具體地講涉及同步調(diào)節(jié)器控制器中的過(guò)零檢測(cè)和過(guò)載保護(hù)。

背景技術(shù)：

過(guò)零檢測(cè)(ZCD)是一些同步集成DC/DC功率轉(zhuǎn)換器(特別地，DC/DC降壓轉(zhuǎn)換器(Buck))中的子系統(tǒng)。由于巨大的效率下降，與DCM (不連續(xù)導(dǎo)電模式)相比，通常在中負(fù)載/低負(fù)載范圍中不期望強(qiáng)制的CCM (連續(xù)導(dǎo)電模式)操作。

過(guò)載檢測(cè)(OVL)也在同步集成DC/DC功率轉(zhuǎn)換器中起作用。OVL在降壓轉(zhuǎn)換器的低側(cè)電源開(kāi)關(guān)上提供限流機(jī)制，并且在降壓轉(zhuǎn)換器具有短路到地的輸出的情況下防止電流逃逸。

許多傳統(tǒng)同步轉(zhuǎn)換器不使用過(guò)零檢測(cè)，而是替代地使用強(qiáng)制的CCM，因?yàn)檫^(guò)零檢測(cè)的復(fù)雜性能夠潛在地引入風(fēng)險(xiǎn)、準(zhǔn)確性問(wèn)題和臨界控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通常，本公開(kāi)涉及一種方法和裝置，其中一種同步調(diào)節(jié)器控制器包括耦合在第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間的同步開(kāi)關(guān)。所述控制器還包括第一分壓器，第一分壓器包括：第一電阻裝置，耦合在第一節(jié)點(diǎn)和第三節(jié)點(diǎn)之間；和第二電阻裝置，耦合在第三節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)之間。所述控制器還包括比較器，比較器具有：第一輸入，耦合到第一節(jié)點(diǎn)；和第二輸入，耦合到第四節(jié)點(diǎn)。所述控制器還包括：電流源，被布置為向第四節(jié)點(diǎn)提供電流?？刂破鬟€包括：第三電阻裝置，耦合在第三節(jié)點(diǎn)和第四節(jié)點(diǎn)之間。

在一些示例中，一種裝置包括同步調(diào)節(jié)器控制器，該同步調(diào)節(jié)器控制器包括：同步開(kāi)關(guān)，被布置為接收電感器電流；第一分壓器，與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分，其中所述第一分壓器包括第一電阻裝置和耦合到第一電阻裝置的第二電阻裝置；比較電路，被布置為確定電感器電流是否已達(dá)到閾值，其中比較電路包括：第三電阻裝置，被布置為通過(guò)將第二電阻裝置上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓；第一電流源，被布置為向第三電阻裝置提供電流，從而第二電阻裝置上的電壓的偏移對(duì)應(yīng)于所述閾值；和比較器，被布置為通過(guò)基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較來(lái)確定電感器是否已達(dá)到所述閾值。

在一些示例中，一種方法包括：驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)，所述同步開(kāi)關(guān)被布置為接收電感器電流；使用分壓器，所述分壓器與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分；通過(guò)將分壓器的一部分上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓；以及基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較。

在一些示例中，一種裝置包括：用于驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)的設(shè)備，所述同步開(kāi)關(guān)被布置為接收電感器電流；用于使用分壓器的設(shè)備，所述分壓器與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分；用于通過(guò)將分壓器的一部分上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓的設(shè)備；和用于基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較的設(shè)備。

以下在附圖和描述中闡述本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的細(xì)節(jié)。通過(guò)描述和附圖并且通過(guò)權(quán)利要求，本公開(kāi)的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說(shuō)明

參照下面的附圖描述本公開(kāi)的非限制性和非窮舉示例。

圖1是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器的示例的方框圖。

圖2是圖示包括圖1的同步調(diào)節(jié)器控制器的同步調(diào)節(jié)器的示例的方框圖。

圖3是圖示可由圖1的同步調(diào)節(jié)器控制器和/或圖2的同步調(diào)節(jié)器的示例采用的過(guò)程的示例的流程圖。

圖4是圖示圖1的同步調(diào)節(jié)器控制器的示例的方框圖，其中電阻裝置是在歐姆區(qū)域中偏置的MOSFET。

圖5是圖示圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器的等效電路的方框圖。

圖6是圖示圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器的示例的方框圖，其中同步開(kāi)關(guān)包括多個(gè)功率晶體管。

圖7是圖示圖6的同步調(diào)節(jié)器控制器的示例的方框圖，其中同步開(kāi)關(guān)的每個(gè)分開(kāi)的功率晶體管具有它自己的相應(yīng)感測(cè)電路。

圖8是圖示既包括過(guò)零檢測(cè)又包括過(guò)載保護(hù)的圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器的示例的方框圖。

圖9是圖示圖4的比較器的示例的方框圖。

圖10是圖示根據(jù)本公開(kāi)的各方面的包括開(kāi)關(guān)電容器架構(gòu)的圖4的比較器示例的方框圖。

具體實(shí)施方式

將參照附圖詳細(xì)地描述本公開(kāi)的各種示例，其中貫穿幾個(gè)視圖，相同的參考數(shù)字代表相同的零件和組件。對(duì)各種示例的參考不限制本公開(kāi)的范圍，本公開(kāi)的范圍僅由在此所附的權(quán)利要求的范圍限制。另外，在本說(shuō)明書(shū)中闡述的任何示例不旨在是限制性的，并且僅闡述本公開(kāi)的許多可能的示例中的一些示例。

貫穿說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求，下面的術(shù)語(yǔ)采用至少明確地在本文中關(guān)聯(lián)的含義，除非上下文另外指出。以下識(shí)別的含義未必限制術(shù)語(yǔ)，而是僅僅為術(shù)語(yǔ)提供說(shuō)明性示例?！癮（一）”、“an（一個(gè)）”和“the（該）”的含義包括復(fù)數(shù)引用，并且“在...中”的含義包括“在...中”和“在…上”。如在本文中所使用，短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在一個(gè)示例中”未必指代同一實(shí)施例或示例，盡管它可指代同一實(shí)施例或示例。類(lèi)似地，如在本文中所使用，短語(yǔ)“在一些實(shí)施例中”或“在一些示例中”當(dāng)被多次使用時(shí)未必指代相同的實(shí)施例或示例，盡管它可指代相同的實(shí)施例或示例。如在本文中所使用，術(shù)語(yǔ)“或”是包括性的“或”操作符，并且等同于術(shù)語(yǔ)“和/或”，除非上下文清楚地另外指出。術(shù)語(yǔ)“部分地基于”、“至少部分地基于”或“基于”不是排他性的，并且允許基于未描述的另外的因素，除非上下文清楚地另外指出。在合適的情況下，術(shù)語(yǔ)“柵極”旨在是既包括“柵極”又包括“基極”的通用術(shù)語(yǔ)；術(shù)語(yǔ)“源極”旨在是既包括“源極”又包括“發(fā)射極”的通用術(shù)語(yǔ)；并且術(shù)語(yǔ)“漏極”旨在是既包括“漏極”又包括“集電極”的通用術(shù)語(yǔ)。術(shù)語(yǔ)“耦合”至少意指連接的物品之間的直接電氣連接或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)無(wú)源或有源中間裝置的間接連接。術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”意指至少一個(gè)電流、電壓、電荷、溫度、數(shù)據(jù)或其它信號(hào)。

圖1是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器101的示例的方框圖。同步調(diào)節(jié)器控制器101包括同步開(kāi)關(guān)110、分壓器120和比較電路160。分壓器120包括電阻裝置131和電阻裝置132。比較電路160包括比較器140、電流源150、電阻裝置133。

同步開(kāi)關(guān)110耦合在節(jié)點(diǎn)N1和節(jié)點(diǎn)N2之間。電阻裝置131耦合在節(jié)點(diǎn)N2和節(jié)點(diǎn)N3之間。電阻裝置132耦合在節(jié)點(diǎn)N3和節(jié)點(diǎn)N1之間。比較器140具有耦合到節(jié)點(diǎn)N1的第一輸入、耦合到節(jié)點(diǎn)N4的第二輸入和耦合到節(jié)點(diǎn)N5的輸出。電流源140被布置為向節(jié)點(diǎn)N4提供閾值電流ITHRSH。電阻裝置133耦合在節(jié)點(diǎn)N3和節(jié)點(diǎn)N4之間。

電阻裝置131、132和133未必總是用作電阻裝置，而是在一些示例中，在同步開(kāi)關(guān)110接通時(shí)被偏置以用作歐姆裝置。在圖1中圖示的示例中，比較器140按照一種特定極性示出；然而，在一些示例中，比較器140的極性相對(duì)于圖1中照字面示出的極性顛倒。

同步開(kāi)關(guān)110被布置為接收電感器電流I_L。比較電路160被布置為確定電感器電流I_L是否已達(dá)到閾值。例如，在一些示例中，比較電路160被布置為確定電流I_L是否已達(dá)到零。在一些示例中，比較電路160被布置為確定電流I_L是否已達(dá)到過(guò)載閾值。在一些示例中，比較電路160具有比圖1中示出的部件多的部件，并且被布置為確定電流I_L是否已達(dá)到兩個(gè)或更多個(gè)閾值中的任何一個(gè)閾值。例如，在一些示例中，比較電路160被布置為確定電流I_L是否已達(dá)到零或過(guò)載閾值。

分壓器120被布置為感測(cè)電感器電流I_L的一部分。在操作中，差動(dòng)電壓Vd出現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)N1和N3之間的電阻裝置132上。結(jié)合閾值電流Ithrsh，電阻裝置133將電壓Vd偏移以在節(jié)點(diǎn)N1和N4之間提供差動(dòng)比較電壓Vd_off。電流源150被布置為向節(jié)點(diǎn)N4提供閾值電流Ithresh，從而所述偏移(也就是說(shuō)，差動(dòng)比較Vd_off相對(duì)于電壓Vd的偏移)對(duì)應(yīng)于所述閾值。比較器140被布置為通過(guò)比較在節(jié)點(diǎn)N1的電壓與在節(jié)點(diǎn)N4的電壓來(lái)確定電感器電流I_L是否已達(dá)到所述閾值。

在開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器中，存在一個(gè)或多個(gè)“主開(kāi)關(guān)”，所述一個(gè)或多個(gè)“主開(kāi)關(guān)”接通和斷開(kāi)以執(zhí)行開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。輸出信號(hào)被整流以便提供DC輸出信號(hào)。存在兩種類(lèi)型的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)器：異步整流調(diào)節(jié)器(也被簡(jiǎn)單地稱(chēng)為異步調(diào)節(jié)器)和同步整流調(diào)節(jié)器(也被簡(jiǎn)單地稱(chēng)為同步調(diào)節(jié)器)。異步整流器通常使用二極管執(zhí)行整流。同步整流器使用開(kāi)關(guān)執(zhí)行整流。執(zhí)行整流的開(kāi)關(guān)可被稱(chēng)為“同步開(kāi)關(guān)”(或者在同步開(kāi)關(guān)是FET的情況下，稱(chēng)為“同步FET”)以區(qū)別同步開(kāi)關(guān)與執(zhí)行調(diào)節(jié)的主開(kāi)關(guān)。在同步降壓轉(zhuǎn)換器中，存在高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)，高側(cè)開(kāi)關(guān)是主開(kāi)關(guān)，低側(cè)開(kāi)關(guān)是同步開(kāi)關(guān)。在同步升壓轉(zhuǎn)換器中，存在高側(cè)開(kāi)關(guān)和低側(cè)開(kāi)關(guān)，高側(cè)開(kāi)關(guān)是同步開(kāi)關(guān)，低側(cè)開(kāi)關(guān)是主開(kāi)關(guān)。使用H橋拓?fù)涞慕祲?升壓轉(zhuǎn)換器具有兩個(gè)主開(kāi)關(guān)和兩個(gè)同步開(kāi)關(guān)。同步調(diào)節(jié)器可被用作開(kāi)關(guān)模式電源(SMPS)的一部分。

同步調(diào)節(jié)器能夠在連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)兩者下操作。當(dāng)電感器電流在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期期間連續(xù)時(shí)，同步調(diào)節(jié)器在CCM下操作，并且當(dāng)電感器電流在開(kāi)關(guān)周期的某個(gè)部分期間不連續(xù)時(shí)，同步調(diào)節(jié)器在DCM下操作。在同步調(diào)節(jié)器的DCM模式下，電感器電流不被允許下降至低于零，并且因此，當(dāng)電感器電流達(dá)到零時(shí)，電感器電流保持在零，直至電感器電流上升至高于零。相比之下，在CCM模式下，電感器電流從不下降至零并且因此在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期期間是連續(xù)的。通過(guò)允許電感器電流下降至低于零，當(dāng)電感器電流下降至零時(shí)在CCM模式下操作將會(huì)是可能的，但這將會(huì)導(dǎo)致較差的效率，因此替代地，當(dāng)電感器電流在開(kāi)關(guān)周期期間下降至零時(shí)，同步轉(zhuǎn)換器通常在DCM模式下操作。

對(duì)于當(dāng)電感器電流在開(kāi)關(guān)周期期間下降至零時(shí)在DCM模式下操作的同步調(diào)節(jié)器，使用過(guò)零檢測(cè)，以使得同步開(kāi)關(guān)可被用于防止電感器電流下降至低于零。對(duì)于在同步調(diào)節(jié)器中使用的過(guò)零檢測(cè)，合適的功能、良好的準(zhǔn)確性和快速的響應(yīng)時(shí)間是重要的參數(shù)。

圖1代表未必示出存在于功率轉(zhuǎn)換器101中的所有部件或連接的部分同步調(diào)節(jié)器控制器101的各種開(kāi)放式示例。圖1中沒(méi)有連接的節(jié)點(diǎn)未必是浮動(dòng)節(jié)點(diǎn)，并且圖1中未示出的裝置并不旨在指示能夠必然在沒(méi)有這種裝置的情況下完成完整的功能。相反，圖1是旨在包括許多不同示例的開(kāi)放式附圖，其中以下更詳細(xì)地圖示和討論幾個(gè)這種示例。

圖2是圖示包括同步調(diào)節(jié)器控制器201的同步調(diào)節(jié)器200(驅(qū)動(dòng)負(fù)載275)的方框圖，同步調(diào)節(jié)器控制器201可被用作圖1的同步調(diào)節(jié)器控制器101的示例。同步調(diào)節(jié)器控制器201還包括開(kāi)關(guān)控制電路280、驅(qū)動(dòng)器電路270和驅(qū)動(dòng)器電路272。同步調(diào)節(jié)器200還包括主開(kāi)關(guān)211、電感器L1和輸出電容器L1。圖2中圖示的同步調(diào)節(jié)器200的特定示例是同步降壓調(diào)節(jié)器，所述同步降壓調(diào)節(jié)器提供調(diào)節(jié)的輸出電壓Vout，輸出電壓Vout又驅(qū)動(dòng)負(fù)載275。

在操作中，電感器L1提供電感器電流I_L。此外，電容器Cout是用于同步調(diào)節(jié)器200的輸出電容器。開(kāi)關(guān)控制電路280被布置為部分地基于電壓Vout或反饋信號(hào)提供開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SCTL和同步開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SSCTL，其中所述反饋信號(hào)部分地基于電壓Vout。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器電路272被布置為從開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SCTL提供驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)VM，并且驅(qū)動(dòng)器270被布置為從同步開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SSCTL提供信號(hào)VGATE。另外，主開(kāi)關(guān)211被配置為響應(yīng)于信號(hào)VM而接通和斷開(kāi)，并且同步開(kāi)關(guān)210被配置為響應(yīng)于信號(hào)VGATE而接通和斷開(kāi)。在一些示例中，同步開(kāi)關(guān)210和主開(kāi)關(guān)211每個(gè)均包括功率晶體管。

開(kāi)關(guān)控制電路280被布置為從輸出電壓Vout或基于輸出電壓Vout的反饋信號(hào)提供信號(hào)SCTL以控制調(diào)節(jié)。在一個(gè)示例中，同步調(diào)節(jié)器200是PWM降壓調(diào)節(jié)器控制器，并且開(kāi)關(guān)控制電路280包括誤差放大器和脈寬調(diào)制電路。

開(kāi)關(guān)控制電路280還被布置為至少部分地基于比較器輸出信號(hào)ZCD_OUT和輸出電壓Vout(或基于Vout的反饋信號(hào))提供同步開(kāi)關(guān)控制信號(hào)SSCTL。在一些示例中，在正常操作條件下，信號(hào)SSCTL被提供作為信號(hào)SCTL的邏輯相反信號(hào)，以使得主開(kāi)關(guān)211和同步開(kāi)關(guān)210可被控制，以使得每當(dāng)主開(kāi)關(guān)211斷開(kāi)時(shí)同步開(kāi)關(guān)210接通，反之亦然。然而，存在這樣的狀況：開(kāi)關(guān)控制電路280可提供信號(hào)SSCTL，以使得情況并非如此。例如，在一些示例中，開(kāi)關(guān)控制電路280可實(shí)現(xiàn)先斷后通方案，以使得當(dāng)主開(kāi)關(guān)211斷開(kāi)時(shí)，在同步開(kāi)關(guān)210接通之前，存在輕微延遲。另外，在一些示例中，當(dāng)信號(hào)ZCD_OUT生效(assert)時(shí)，開(kāi)關(guān)控制電路280提供信號(hào)SSCTL以斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)210。

雖然圖2示出降壓轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，但可采用任何合適的同步轉(zhuǎn)換器架構(gòu)。例如，可采用升壓轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、split-pi轉(zhuǎn)換器、CUK轉(zhuǎn)換器、SEPIC轉(zhuǎn)換器、zeta轉(zhuǎn)換器、隔離DC/DC拓?fù)?、AC/DC拓?fù)涞?。此外，雖然以上討論了PWM控制，但可采用任何合適的形式的控制，包括例如PFM (脈沖頻率調(diào)制)和PDM (脈沖密度調(diào)制)。

圖3是圖示可由同步調(diào)節(jié)器控制器101和/或圖2的同步調(diào)節(jié)器200的示例采用的過(guò)程390的示例的流程圖。驅(qū)動(dòng)器電路(例如，圖2的驅(qū)動(dòng)器270)驅(qū)動(dòng)被布置為接收電感器電流(例如，圖1或圖2的電感器電流I_L)的同步開(kāi)關(guān)(例如，圖1的同步開(kāi)關(guān)110或圖2的同步開(kāi)關(guān)210) (391)。與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置的分壓器(例如，圖1的分壓器120)感測(cè)電感器電流的一部分(392)。電阻裝置(例如，圖1的131-133)和電流源(例如，圖1的電流源140)通過(guò)將分壓器的一部分上的電壓(Vd)偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓(Vd_off) (393)。比較器140被布置為基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較(394)。

圖4是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器401的示例的方框圖，同步調(diào)節(jié)器控制器401可被用作圖1的同步調(diào)節(jié)器控制器101的示例。同步開(kāi)關(guān)410包括功率MOSFET MPOW。MOSFET MS1-MS3分別是圖1的電阻裝置131-133的示例。同步調(diào)節(jié)器控制器401還包括驅(qū)動(dòng)器電路470。

驅(qū)動(dòng)器電路470被布置為向晶體管MPOW和MS1-MS3的柵極輸出驅(qū)動(dòng)電壓VGATE。在同步開(kāi)關(guān)410根據(jù)由同步調(diào)節(jié)器控制器401提供的控制將要接通的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)器電路470在高電壓電平VDrive輸出信號(hào)VGATE，所述高電壓電平VDrive使晶體管MPOW和MS1-MS3在它們的歐姆區(qū)域中被偏置，以使得它們每個(gè)用作電阻。

增強(qiáng)模式MOSFET具有三個(gè)不同操作模式：截止模式、歐姆模式和飽和模式。操作模式取決于在MOSFET的三個(gè)端子的電壓。在歐姆模式下操作的MOSFET或任何裝置用作電阻器或用作電阻，因?yàn)樗袷貧W姆定律，也就是說(shuō)，所述裝置上的電壓與通過(guò)所述裝置的電流成比例。

分壓器420被布置為功率晶體管MPOW的分區(qū)，所述功率晶體管MPOW被布置為感測(cè)總電感器電流I_L的定義的部分。

在一些示例中，比較器460的輸出被用于過(guò)零檢測(cè)，以使得當(dāng)過(guò)零檢測(cè)事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)ZCD_OUT生效。在其它示例中，比較器460的輸出被用于過(guò)載檢測(cè)，以使得當(dāng)過(guò)載事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)ZCD_OUT生效。如以下更詳細(xì)所討論，調(diào)節(jié)器控制器401的一些示例包括用于過(guò)零檢測(cè)的一個(gè)比較器和用于過(guò)載檢測(cè)的另一比較器。

在一些示例中，晶體管MPOW和MS1-MS3全都位于同一個(gè)集成電路上，并且全都在一起匹配。在一個(gè)示例中，晶體管MPOW和MS1-MS3中的每一個(gè)是nMOSFET，所述晶體管MPOW和MS1-MS3被偏置以用作歐姆裝置，每個(gè)晶體管具有電阻，所述電阻由下面的方程近似給出：Ron=1/(2 μ_n/C_OX W/L (V_GS-V_TH ) )。

稱(chēng)為Vpow的MPOW上的電壓降(漏極至源極電壓)經(jīng)由MS1和MS2被分割，導(dǎo)致電壓降Vd。同時(shí)，電壓降出現(xiàn)在MS3上，與參考電流ITHRSH相關(guān)。在一個(gè)特定過(guò)零檢測(cè)示例中，當(dāng)電壓Vd (MS1的漏極至源極電壓)在相反符號(hào)的情況下等于MS3的漏極至源極電壓時(shí)，比較器改變它的輸出邏輯狀態(tài)。在其它示例中，同步調(diào)節(jié)器控制器401替代地被配置用于過(guò)載檢測(cè)。

根據(jù)圖4中描繪的示例中的比較器極性，在以上討論的特定過(guò)零檢測(cè)示例中，如果比較器輸出ZCD_OUT被設(shè)置為低邏輯狀態(tài)(對(duì)于ZCD_OUT生效為高的示例)并且電流I_L減小(負(fù)載電流Iload增加)，則一旦Vd在相反符號(hào)的情況下等于MS3的漏極至源極電壓，ZCD_OUT就將會(huì)移動(dòng)到高邏輯狀態(tài)。在這個(gè)示例中，比較器改變它的狀態(tài)時(shí)的I_L被設(shè)計(jì)為小(但仍然為正)。

在一個(gè)過(guò)載檢測(cè)示例中，當(dāng)比較器輸出ZCD_OUT被設(shè)置為高邏輯狀態(tài)并且電流I_L增加(Iload減小)時(shí)，一旦Vd在相反符號(hào)的情況下等于MS3的漏極至源極電壓，ZCD_OUT就將會(huì)移動(dòng)到低邏輯狀態(tài)。在這個(gè)示例中，比較器改變它的狀態(tài)時(shí)的I_L正常被設(shè)計(jì)為大(正)。

在一些示例中，當(dāng)信號(hào)ZCD_OUT生效時(shí)，控制電路(例如，圖2的控制電路280)使驅(qū)動(dòng)器電路470控制同步開(kāi)關(guān)410斷開(kāi)，并且保持?jǐn)嚅_(kāi)，直至下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始。在過(guò)零檢測(cè)的情況下，這使同步調(diào)節(jié)器控制器401在DCM模式下而非在強(qiáng)制的CCM下操作，這導(dǎo)致增加的效率。在過(guò)載檢測(cè)的這種情況下，這保護(hù)同步開(kāi)關(guān)410和外部部件以免在過(guò)載狀況期間損害。另外，當(dāng)信號(hào)ZCD_OUT在過(guò)載情況下生效時(shí)，信號(hào)ZCD_OUT的生效由控制電路280用作故障狀況的指示。

如以上所討論，當(dāng)信號(hào)ZCD_OUT生效時(shí)，控制電路可控制同步開(kāi)關(guān)410斷開(kāi)，并且不允許同步開(kāi)關(guān)410轉(zhuǎn)變?yōu)榻油?，直至下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期開(kāi)始。另外，在一些示例中，在信號(hào)ZCD_OUT生效之后，控制電路在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始重置比較器440，以使得信號(hào)ZCD_OUT在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始返回到并非生效的邏輯電平。

雖然以上討論了MOSFET，但晶體管MPOW和MS1-MS3可包括任何合適的裝置，包括例如JFET。

圖5是圖示圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器401的等效電路501的方框圖。

等效電路501可被用于獲得設(shè)計(jì)公式。因子N可被視為MPOW的寬高比W/L和MS1的寬高比W/L之比。如果MS1和MPOW具有相同的長(zhǎng)度L，則N是MPOW的寬度和MS1的寬度之比。這同樣適用于M和K因子。

在下面獲得在比較器觸發(fā)點(diǎn)(當(dāng)比較器改變它的輸出狀態(tài)時(shí)，也就是說(shuō)，當(dāng)在它的輸入的差動(dòng)電壓是0時(shí))的I_L和ITHRSH之間的關(guān)系。

Vd+K?Ron?I_THRSH=0 (1)

N/(M+N+1)?I_(load_zcd )?Ron+N(M+1)/(M+N+1)?I_THRSH?Ron=-K?I_THRSH?Ron (2)

I_(load_zcd)=-I_THRSH [K(M+N+1)/N+(M+1)]=-I_THRSH?α_ZCD (3)

α_ZCD=(K(M+N+1))/N+(M+1) (4)。

在多數(shù)示例中，與第一項(xiàng)相比，第二項(xiàng)是可忽略的。因此，可應(yīng)用下面的簡(jiǎn)化：

α_ZCD?(K(M+N+1))/N?(K(M+N))/N (5) 。

αZCD（也在其完整表達(dá)式中）僅取決于M、N和K，所述M、N和K可以是整數(shù)或分?jǐn)?shù)，并且它們的公差(準(zhǔn)確性)僅取決于相同類(lèi)型的裝置之中的匹配準(zhǔn)確性，這通常在現(xiàn)代硅工藝中被很好地控制。

因此，由呈現(xiàn)的系統(tǒng)設(shè)置的靜態(tài)閾值獨(dú)立于過(guò)程變化、溫度和FET過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓。另外，提出的解決方案能夠被視為是無(wú)損的，因?yàn)檫@種檢測(cè)不導(dǎo)致任何效率下降。

這個(gè)示例中的所有處理部分(ITHRSH、比較器)位于低電壓部分中，允許使用更高性能的裝置(即，在匹配方面)。因此，可實(shí)現(xiàn)與高電壓/噪聲部分的分離。

在一些示例中，可在效率控制環(huán)路中調(diào)整和控制參考電流ITHRSH。

圖6是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器601的示例的方框圖，同步調(diào)節(jié)器控制器601可被用作圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器401的示例。在同步調(diào)節(jié)器控制器601中，同步開(kāi)關(guān)610包括多個(gè)功率晶體管(例如，功率晶體管MPOW(1)、MPOW(2)和MPOW(3))。驅(qū)動(dòng)器電路670被布置為輸出多個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓(例如，VGATE(1)-VGATE(3))，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電壓用于同步開(kāi)關(guān)610中的每個(gè)相應(yīng)功率晶體管。

在一些示例中，可基于正在使用同步開(kāi)關(guān)610中的哪些晶體管來(lái)調(diào)整電流ITHRSH。在一些示例中，電流ITHRSH是最大電流的固定百分比。

在圖示的示例中，多個(gè)功率裝置(n個(gè)功率裝置)可接通或斷開(kāi)。給定接通的裝置的數(shù)量non (1 ≤ n_on ≤ n)，方程(4)變?yōu)椋?/p>

α_ZCD=n_on [(K(M+N+1/n_on))/N+(M+1/n_on)] (6)。

在簡(jiǎn)化之后(參見(jiàn)以上)：

α_ZCD?n_on [(K(M+N))/N] (7)。

圖7是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器701的示例的方框圖，同步調(diào)節(jié)器控制器701可被用作圖6的示例同步調(diào)節(jié)器控制器601。在同步調(diào)節(jié)器控制器701中，同步開(kāi)關(guān)的每個(gè)分開(kāi)的功率晶體管(例如，MPOW(1)-MPOW(n))具有它自己的相應(yīng)感測(cè)電路(例如，MS1(1)、MS2(1)和MS3(1)至MS1(n)、MS2(n)和MS3(n))。在一些示例中，每個(gè)分開(kāi)的功率晶體管是同步開(kāi)關(guān)的分開(kāi)的指狀物。在各種示例中，驅(qū)動(dòng)電壓VGATE(1)-VGATE(n)可彼此相同，或者彼此不同，并且同步調(diào)節(jié)器控制器701基本上獨(dú)立于具有不同電壓的VGATE電壓而操作以及基本上獨(dú)立于過(guò)程和溫度。

通過(guò)作用于參考電流源740以及采用修剪規(guī)程，同步調(diào)節(jié)器控制器701的一些示例具有可編程閾值。盡管閾值基本上獨(dú)立于過(guò)程、溫度和驅(qū)動(dòng)器電壓，但仍然存在要考慮的裝置不匹配。在一些示例中，針對(duì)裝置不匹配而調(diào)整參考電流源740。

圖8是圖示同步調(diào)節(jié)器控制器801的示例的方框圖，同步調(diào)節(jié)器控制器801可被用作圖4的同步調(diào)節(jié)器控制器401的示例。同步調(diào)節(jié)器控制器401還包括比較器842和晶體管MS4。同步調(diào)節(jié)器控制器801既包括過(guò)零檢測(cè)又包括過(guò)載保護(hù)。

在一些示例中，通過(guò)重復(fù)功率裝置感測(cè)(晶體管MS1和MS2)以及具有偏置ITHRESH的參考晶體管MS3和相關(guān)比較器，同步調(diào)節(jié)器控制器801提供ZCD和OVL檢測(cè)。

通過(guò)修改晶體管MS3和MS4以及它們的偏置電流ITHRSH_K和ITHRSH_J的比率，能夠選擇用于TH1和TH2、ZCD和OVL的兩個(gè)閾值。

第一閾值由比較器輸出TH1_OUT識(shí)別，所述第一閾值被用于過(guò)零檢測(cè)：

I_(load_TH1)=-I_THRSH [K+(1+M)N/(1+M+N)] (1+M+N)/N=-I_THRSH [K (1+M+N)/N+(1+M)] (7)。

第二閾值與比較器輸出TH2_OUT相關(guān)，所述第二閾值被用于過(guò)載檢測(cè)：

I_(load_TH2)=-I_THRSH [(J+K) (1+M+N)/N+(1+M)]=-I_THRSH J (1+M+N)/N-I_(load_TH1) (8)。

通過(guò)借助于使用單個(gè)功率裝置感測(cè)以及利用單個(gè)偏置電流ITHRSH修改J和K，所述兩個(gè)電流閾值能夠因此被獨(dú)立地決定(settle)以創(chuàng)建ZCD和OVL。

圖9是圖示比較器940的示例的方框圖，比較器940可被用作圖4的比較器440的示例。比較器940包括共源共柵級(jí)941和輸出級(jí)942。共源共柵級(jí)941包括晶體管MC1、晶體管MC2、電流源956和電流源957。在一些示例中，晶體管MC1和MC2是兩個(gè)相同的N-FET，被用于檢測(cè)兩個(gè)輸入信號(hào)IN-和IN+之間的差動(dòng)電壓。輸出級(jí)942被布置為響應(yīng)于在晶體管MC2的漏極的電壓而輸出比較器輸出信號(hào)ZCD_OUT。比較器940是比較器440的連續(xù)時(shí)間解決方案的示例。

圖10是圖示比較器1040的示例的方框圖，比較器1040可被用作圖4的比較器440的示例。比較器1040是比較器440的離散時(shí)間解決方案的示例。

比較器1040包括利用自動(dòng)歸零技術(shù)的開(kāi)關(guān)電容器架構(gòu)，所述自動(dòng)歸零技術(shù)允許用于閾值檢測(cè)的高準(zhǔn)確性。在一些示例中，完全差動(dòng)結(jié)構(gòu)可被實(shí)現(xiàn)以提高系統(tǒng)的敏感性。在一些示例中，通過(guò)將系統(tǒng)接通/斷開(kāi)階段用于第一階段(偏移捕獲/自動(dòng)歸零)和第二階段(比較)，用作轉(zhuǎn)換器開(kāi)關(guān)頻率的相同的時(shí)鐘可被用于開(kāi)關(guān)電容器架構(gòu)，其中當(dāng)過(guò)零檢測(cè)和/或過(guò)載檢測(cè)正在運(yùn)行時(shí)，發(fā)生斷開(kāi)階段。

以下描述本公開(kāi)的一些示例。

示例1.一種裝置包括同步調(diào)節(jié)器控制器，該同步調(diào)節(jié)器控制器包括：同步開(kāi)關(guān)，被布置為接收電感器電流；第一分壓器，與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分，其中所述第一分壓器包括第一電阻裝置和耦合到第一電阻裝置的第二電阻裝置；比較電路，被布置為確定電感器電流是否已達(dá)到閾值，其中比較電路包括：第三電阻裝置，被布置為通過(guò)將第二電阻裝置上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓；第一電流源，被布置為向第三電阻裝置提供電流，從而第二電阻裝置上的電壓的偏移對(duì)應(yīng)于所述閾值；和比較器，被布置為通過(guò)基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較來(lái)確定電感器是否已達(dá)到所述閾值。

示例2.示例1的裝置，其中所述同步開(kāi)關(guān)包括至少一個(gè)功率晶體管。

示例3.示例1-2的任何組合的裝置，其中同步裝置、第一電阻裝置、第二電阻裝置和第三電阻裝置全都位于同一個(gè)集成電路上。

示例4.示例1-3的任何組合的裝置，其中所述第一電阻裝置、第二電阻裝置和第三電阻裝置每個(gè)包括晶體管。

示例5.示例1-4的任何組合的裝置，其中所述第一電阻裝置、第二電阻裝置和第三電阻裝置每個(gè)包括晶體管，所述晶體管被布置為在同步開(kāi)關(guān)接通的同時(shí)在歐姆區(qū)域中操作。

示例6.示例1-5的任何組合的裝置，其中所述同步調(diào)節(jié)器控制器還包括具有輸出的驅(qū)動(dòng)器電路，其中第一電阻裝置、第二電阻裝置、第三電阻裝置和同步開(kāi)關(guān)每個(gè)包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括耦合到驅(qū)動(dòng)器電路的輸出的柵極。

示例7.示例1-6的任何組合的裝置，其中所述比較器被布置為在比較器的輸出提供比較器輸出信號(hào)，同步調(diào)節(jié)器控制器還包括控制電路，所述控制電路被布置為根據(jù)調(diào)制控制來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器電路接通和斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)，并且在比較器輸出信號(hào)生效時(shí)控制驅(qū)動(dòng)器電路斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)。

示例8.示例1-7的任何組合的裝置，還包括：功率晶體管，被布置為用作高側(cè)開(kāi)關(guān)。

示例9.示例1-8的任何組合的裝置，其中所述比較器被布置為在比較器的輸出提供比較器輸出信號(hào)，并且其中比較器和電流源被配置，從而當(dāng)過(guò)零檢測(cè)事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)生效。

示例10.示例1-9的任何組合的裝置，其中所述比較器被布置為在比較器的輸出提供比較器輸出信號(hào)，并且其中比較器和電流源被配置，從而當(dāng)過(guò)載事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)生效。

示例11.示例1-10的任何組合的裝置，其中所述比較電路還被布置為確定電感器電流是否已達(dá)到第二閾值，并且其中比較電路還包括：第四電阻裝置，被布置為提供基于第二閾值的第二差動(dòng)比較信號(hào)；和第二比較器，被布置為通過(guò)基于第二差動(dòng)比較電壓來(lái)執(zhí)行比較而確定電感器是否已達(dá)到第二閾值。

示例12.示例1-11的任何組合的裝置，其中所述同步開(kāi)關(guān)包括第一指狀物和第二指狀物。

示例13.示例12所述的裝置，其中所述同步調(diào)節(jié)器控制器還包括耦合到同步開(kāi)關(guān)的第二指狀物的第二分壓器，并且其中第二分壓器包括第四電阻裝置和第五電阻裝置，并且其中比較電路還包括耦合到第二分壓器和比較器的第六電阻裝置。

示例14.一種方法，包括：驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)，所述同步開(kāi)關(guān)被布置為接收電感器電流；使用分壓器，所述分壓器與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分；通過(guò)將分壓器的一部分上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓；以及基于差動(dòng)比較電壓來(lái)執(zhí)行比較。

示例15.示例14的方法，還包括：當(dāng)同步開(kāi)關(guān)接通時(shí)，在歐姆區(qū)域中將第一電阻裝置偏置；以及當(dāng)同步開(kāi)關(guān)接通時(shí)，在歐姆區(qū)域中將第二電阻裝置偏置，其中所述分壓器包括第一電阻裝置和第二電阻裝置。

示例16.示例14-15的任何組合的方法，還包括：基于所述比較來(lái)輸出比較輸出信號(hào)；根據(jù)脈沖調(diào)制控制來(lái)接通和斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)；以及當(dāng)比較器輸出信號(hào)生效時(shí)，斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)。

示例17.示例16的方法，其中完成執(zhí)行所述比較，從而當(dāng)過(guò)零檢測(cè)事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)生效。

示例18.示例16-17的任何組合的方法，其中完成執(zhí)行所述比較，從而當(dāng)過(guò)載事件發(fā)生時(shí)，比較器輸出信號(hào)生效。

示例19.一種裝置，包括：用于驅(qū)動(dòng)同步開(kāi)關(guān)的設(shè)備，所述同步開(kāi)關(guān)被布置為接收電感器電流；用于使用分壓器的設(shè)備，所述分壓器與同步開(kāi)關(guān)并聯(lián)地布置以感測(cè)電感器電流的一部分；用于通過(guò)將分壓器的一部分上的電壓偏移來(lái)提供差動(dòng)比較電壓的設(shè)備；和用于基于差動(dòng)比較電壓執(zhí)行比較的設(shè)備。

示例20.示例19的裝置，還包括：用于基于所述比較來(lái)輸出比較輸出信號(hào)的設(shè)備；用于根據(jù)調(diào)制控制來(lái)接通和斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)的設(shè)備；和用于當(dāng)比較器輸出信號(hào)生效時(shí)斷開(kāi)同步開(kāi)關(guān)的設(shè)備。

已描述各種示例。這些和其它示例落在下面的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。