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用于恒定導通時間降壓轉換器的內部斜坡補償?shù)闹谱鞣椒?

文檔序號：40376099發(fā)布日期：2024-12-20 11:58閱讀：3來源：國知局

導航： X技術> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術

用于恒定導通時間降壓轉換器的內部斜坡補償?shù)闹谱鞣椒? /><br/><p>本發(fā)明一般而言涉及開關模式電源(smps)，并且在特定實施例中，涉及具有內部斜坡補償?shù)暮愣▽〞r間(cot)降壓轉換器。</p><p><br/><b>背景技術：</b><br/></p><p>1、功率轉換器廣泛用在從計算機到汽車的許多電子應用中。在一些實施例中，功率轉換器內的電壓是通過操作裝載有電感器或變壓器的開關執(zhí)行dc-dc、dc-ac和/或ac-dc轉換而生成的。功率轉換器的示例包括開關模式電源(smps)和線性調節(jié)器。smps通常比其他類型的功率轉換系統(tǒng)更高效，因為功率轉換是通過電感器或變壓器的受控充電和放電來執(zhí)行的，并且減少了由于電阻性電壓降引起的功率耗散而造成的能量損失。</p><p>2、smps通常包括至少一個開關(也稱為電源開關)以及電感器或變壓器。一些特定的拓撲包括降壓轉換器、升壓轉換器和反激式轉換器，等等?？刂齐娐吠ǔ１挥糜跀嚅_和關閉開關以對電感器進行充電和放電。在一些應用中，供應給負載的電流和/或供應給負載的電壓經(jīng)由反饋回路來控制。在一些拓撲中，smps中使用的開關是使用共源共柵開關實現(xiàn)的。線性調節(jié)器是另一類功率轉換器，其中傳輸晶體管由控制器控制(例如，接通和關斷)以向外部負載提供穩(wěn)定的電壓。</p><p>3、降壓轉換器是smps的流行選擇并且常常被用于為下游設備(諸如傳感器或處理器)提供電力。用于dc-dc轉換器的恒定導通時間(cot)控制允許快速瞬態(tài)響應，但可以要求仔細的補償設計。cot降壓轉換器的穩(wěn)定性通常通過使用外部組件(例如，等效串聯(lián)電阻器(esr)或時間常數(shù)匹配濾波器(tcmf))的紋波注入策略來解決。但是，使用esr降低了降壓轉換器的效率，并且tcmf中使用的大量笨重外部組件在成本、復雜性和所需空間方面對客戶來說是不期望的。本領域需要一種可以與降壓轉換器集成在同一集成電路(ic)設備中的控制電路，并且?guī)缀醪灰蠡虿灰笸獠拷M件。</p><br/><p><b>技術實現(xiàn)思路</b></p><p>1、根據(jù)實施例，一種開關模式電源(smps)包括：降壓轉換器；以及用于降壓轉換器的控制電路，包括：比較器，被配置為將降壓轉換器的反饋電壓與補償斜坡電壓進行比較；脈沖發(fā)生器，耦合到比較器的輸出端子并且被配置為響應于比較器的輸出信號的上升沿而生成脈沖信號；邏輯電路，耦合到脈沖發(fā)生器的輸出端子并且被配置為基于脈沖信號生成控制降壓轉換器的開關的開關控制信號；跨導放大器，其中跨導放大器的第一輸入端子被配置為接收反饋電壓，并且跨導放大器的第二輸入端子被配置為接收參考電壓；第一電容器，耦合在跨導放大器的輸出端子與參考電壓節(jié)點之間；以及斜坡信號發(fā)生器，被配置為通過將跨導放大器的輸出端子處的第一電壓與由斜坡信號發(fā)生器的斜坡電路生成的斜坡電壓相加來生成補償斜坡電壓。</p><p>2、根據(jù)實施例，一種集成電路(ic)設備包括：降壓轉換器的一個或多個開關；以及用于降壓轉換器的控制電路，包括：比較器，被配置為通過將降壓轉換器的反饋電壓與補償斜坡電壓進行比較來生成比較器輸出信號；脈沖發(fā)生器，被配置為響應于比較器輸出信號的上升沿而生成脈沖信號，其中降壓轉換器被配置為由從脈沖信號得出的開關控制信號來控制；跨導放大器，被配置為在跨導放大器的輸出端子處生成與參考電壓與反饋電壓之間的差成比例的電流；第一電容器，耦合在跨導放大器的輸出端子與參考電壓節(jié)點之間；以及斜坡信號發(fā)生器，被配置為通過將跨導放大器的輸出端子處的第一電壓與由斜坡信號發(fā)生器的斜坡電路生成的斜坡電壓相加來生成補償斜坡電壓。</p><p>3、根據(jù)實施例，一種操作降壓轉換器的方法包括：對降壓轉換器的輸出電壓進行分壓以生成反饋電壓；將反饋電壓發(fā)送到比較器的第一輸入端子；將反饋電壓和參考電壓分別發(fā)送到跨導放大器的第一輸入端子和跨導放大器的第二輸入端子；使用斜坡信號發(fā)生器生成補償斜坡電壓，包括：使用斜坡信號發(fā)生器的斜坡電路生成斜坡電壓；并將斜坡電壓添加到跨導放大器的輸出端子處的第一電壓；將補償斜坡電壓發(fā)送到比較器的第二輸入端子；使用脈沖發(fā)生器生成脈沖信號，該脈沖信號包括與比較器的輸出信號中的上升沿對應的脈沖；以及使用從脈沖信號得出的開關控制信號來對降壓轉換器進行開關。</p><br/><br><b>技術特征：</b><br/><p>1.一種開關模式電源(smps)，包括：</p><p>2.如權利要求1所述的smps，其中斜坡電壓是非線性電壓信號。</p><p>3.如權利要求2所述的smps，其中在降壓轉換器的開關周期內，非線性電壓信號的梯度從非線性電壓信號的開始到非線性電壓信號的結束持續(xù)減小。</p><p>4.如權利要求3所述的smps，還包括耦合在邏輯電路與斜坡信號發(fā)生器之間的邊沿檢測器，其中邊沿檢測器被配置為通過檢測開關控制信號中的上升沿來生成用于斜坡信號發(fā)生器的控制信號。</p><p>5.如權利要求3所述的smps，其中在降壓轉換器的開關周期內的時刻tx，非線性電壓信號具有梯度sx，其中tx和sx之間的乘積在非線性電壓信號的持續(xù)時間內的多個時刻保持相同。</p><p>6.如權利要求3所述的smps，其中脈沖信號中的脈沖具有固定脈沖寬度。</p><p>7.如權利要求3所述的smps，其中在開關周期內的時刻tx，該時刻tx的非線性電壓信號的對應梯度等于或大于sx，其中sx＝k×δvout/tx，δvout是降壓轉換器的輸出電壓紋波，并且k是常數(shù)值。</p><p>8.如權利要求1所述的smps，其中開關控制信號包括用于分別控制降壓轉換器的高側開關和降壓轉換器的低側開關的開關的高側開關信號和低側開關信號。</p><p>9.如權利要求1所述的smps，其中斜坡信號發(fā)生器包括：</p><p>10.如權利要求9所述的smps，其中供電電流具有恒定電流值，其中斜坡電路包括：</p><p>11.如權利要求9所述的smps，其中供電電流具有隨時間線性減小的電流值，其中斜坡電路包括耦合在電流源的輸出端子與運算放大器的輸出端子之間的電容器。</p><p>12.如權利要求9所述的smps，其中供電電流具有隨時間線性減小的電流值，其中斜坡電路包括耦合在電流源的輸出端子與運算放大器的輸出端子之間的電容器。</p><p>13.一種集成電路(ic)設備，包括：</p><p>14.如權利要求13所述的ic設備，其中斜坡電壓是非線性電壓信號，其中在降壓轉換器的開關周期內，非線性電壓信號的梯度從開關周期的開始到開關周期的結束持續(xù)減小。</p><p>15.如權利要求14所述的ic設備，其中脈沖信號具有固定脈沖寬度。</p><p>16.如權利要求14所述的ic設備，其中在開關周期內的時刻tx，該時刻tx的非線性電壓信號的對應梯度等于或大于sx，其中sx＝k×δvout/tx，δvout是降壓轉換器的輸出電壓紋波，并且k是常數(shù)值。</p><p>17.如權利要求16所述的ic設備，其中脈沖發(fā)生器耦合到ic設備的引腳，其中引腳被配置為耦合到具有電阻r＝kron×vout/fsw的電阻器，其中vout是降壓轉換器的目標輸出電壓，fsw是降壓轉換器的目標開關頻率，并且kron是常數(shù)。</p><p>18.一種操作降壓轉換器的方法，該方法包括：</p><p>19.如權利要求18所述的方法，其中脈沖信號被生成為具有固定脈沖寬度。</p><p>20.如權利要求19所述的方法，其中斜坡電壓被生成為非線性電壓信號，其中在降壓轉換器的開關周期內，非線性電壓信號的梯度從開關周期的開始到開關周期的結束持續(xù)減小。</p><br/><b>技術總結</b><br>本公開涉及用于恒定導通時間降壓轉換器的內部斜坡補償。更具體而言，公開了一種集成電路設備，包括：降壓轉換器的一個或多個開關；以及用于降壓轉換器的控制電路，包括：比較器，被配置為通過將降壓轉換器的反饋電壓與補償斜坡電壓進行比較來生成比較器輸出信號；脈沖發(fā)生器，被配置為響應于比較器輸出信號的上升沿而生成用于控制降壓轉換器的脈沖信號；跨導放大器，被配置為在跨導放大器的輸出端子處生成與參考電壓與反饋電壓之間的差成比例的電流；電容器，耦合在跨導放大器的輸出端子與參考電壓節(jié)點之間；以及斜坡信號發(fā)生器，被配置為通過將跨導放大器的輸出端子處的電壓與由斜坡信號發(fā)生器的斜坡電路生成的斜坡電壓相加來生成補償斜坡電壓。<br/><br/><b>技術研發(fā)人員：</b>N·布蘭比拉,S·科羅納,S·羅希,V·博塔瑞爾,F·O·里梭尼<br/><b>受保護的技術使用者：</b>意法半導體國際公司<br/><b>技術研發(fā)日：</b><br/><b>技術公布日：</b>2024/12/19
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該技術已申請專利。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系技術所有人。
技術研發(fā)人員：N·布蘭比拉,S·科羅納,S·羅希,V·博塔瑞爾,F·O·里梭尼
技術所有人：意法半導體國際公司
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