開關(guān)控制電路以及使用其的轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求于2014年4月15日提交到韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2014-0044770號(hào) 韓國專利申請的權(quán)益，所述韓國專利申請的全部公開內(nèi)容出于各種目的通過引用被合并于 此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 以下描述涉及開關(guān)控制技術(shù)，并涉及使用所述開關(guān)控制技術(shù)并且不管輸入改變、 負(fù)載改變或開關(guān)斷開時(shí)間如何而能夠在連續(xù)電流模式（CCM)下控制穩(wěn)定的平均電流的開 關(guān)控制電路、方法以及轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0003] 電源是對負(fù)載進(jìn)行供電的設(shè)備。降壓轉(zhuǎn)換器（buckconverter)是降壓升流轉(zhuǎn) 換器。例如，當(dāng)降壓轉(zhuǎn)換器被用作為一種類型的電源時(shí)，降壓轉(zhuǎn)換器與降壓DC-DC轉(zhuǎn)換器 (step-downDC-DCconverter)相應(yīng)。即，這樣的降壓轉(zhuǎn)換器為輸出低于輸入電壓的電壓的 轉(zhuǎn)換器。降壓轉(zhuǎn)換器使用電感器和兩個(gè)開關(guān)（例如，晶體管和二極管），這些開關(guān)控制電感 器以反復(fù)執(zhí)行將能量存儲(chǔ)在電感器中的步驟以及將存儲(chǔ)的能量從電感器釋放到負(fù)載的步 驟。
[0004] 可使用線性穩(wěn)壓器來降低DC電源的電壓。然而，線性穩(wěn)壓器具有這樣的問題：因 為額外的電力被轉(zhuǎn)變?yōu)閺U熱，所以能量浪費(fèi)高。同時(shí)，當(dāng)降壓轉(zhuǎn)換器被實(shí)現(xiàn)為集成電路時(shí)， 因?yàn)橹辽?5 %的源電力可被轉(zhuǎn)換，所以往往使用降壓轉(zhuǎn)換器。因此，被浪費(fèi)的電力保持得相 對較低。
[0005] 連接有發(fā)光二極管（LED)的降壓轉(zhuǎn)換器包括：開關(guān)，控制流到LED的電流；感測電 路，測量負(fù)載電流（例如，感測電路串聯(lián)連接到LED和電感器）；控制電路，基于所測量的負(fù) 載電流來控制開關(guān)以控制恒定地保持負(fù)載平均電流。
[0006] 特定技術(shù)涉及到平均電感器電流模式切換轉(zhuǎn)換器，其它技術(shù)涉及到用于在切換轉(zhuǎn) 換器中調(diào)節(jié)平均電感器電流的控制電路和方法。這些技術(shù)公開了電源上的控制負(fù)載電流的 控制電路。
[0007] 圖1示出由控制電路控制的控制開關(guān)電流的波形圖。
[0008] 參照圖I，X軸表示時(shí)間，y軸表示電流的大小。
[0009] 這樣的控制電路通過感測電路測量流入負(fù)載的電流，并存儲(chǔ)感測電流達(dá)到預(yù)定義 參考電流REF時(shí)的時(shí)間。例如，控制電路存儲(chǔ)達(dá)到時(shí)間T1，其中，達(dá)到時(shí)間T1指示從控制電 流的開關(guān)接通時(shí)至感測電流達(dá)到預(yù)定義參考電流REF時(shí)的時(shí)間。
[0010] 該示例的控制電路計(jì)算在感測電流達(dá)到預(yù)定義參考電流REF時(shí)的時(shí)間所存儲(chǔ)的 達(dá)到時(shí)間T1，并在從達(dá)到的時(shí)間經(jīng)過時(shí)間T2時(shí)斷開開關(guān)。因此，這樣的負(fù)載電流的平均電 流保持為預(yù)定義參考電流REF。
[0011] 在這樣的控制電路中，負(fù)載電流被假定為不斷增大。然而，當(dāng)負(fù)載電流沒有以這樣 的方式不斷改變時(shí)，電路具有難以控制平均電流以使平均電流與參考電流相同的方面。
[0012] 此外，該控制電路包括用于確定感測電流達(dá)到參考電流時(shí)的達(dá)到時(shí)間并存儲(chǔ)確定 的達(dá)到時(shí)間的中間運(yùn)算電路。因此，這樣的示例具有以下問題：存在針對電流控制的延遲時(shí) 間，并且難以根據(jù)輸入電力的變化和負(fù)載的變化控制平均電流以實(shí)現(xiàn)這樣的控制電路的成 功運(yùn)行。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
來以簡化的形式介紹對在下面的【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的 構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不意在辨別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意在 用來幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0014] 示例提供一種能夠快速且準(zhǔn)確地執(zhí)行平均電流控制的用于電源裝置的開關(guān)控制 技術(shù)。
[0015] 示例提供一種能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行電流控制的用于電源裝置的開關(guān)控制技術(shù)。
[0016] 在一總體方面，一種用于通過串聯(lián)連接到輸入電力和負(fù)載的電流控制開關(guān)控制流 入負(fù)載的平均電流的開關(guān)控制電路，包括：感測單元，被配置為測量流入負(fù)載的電流；折疊 單元，被配置為基于第一參考電壓將與測量的電流相關(guān)的感測信號(hào)進(jìn)行折疊，以基于初始 電壓生成第一折疊輸出信號(hào)和第二折疊輸出信號(hào)，其中，第一折疊輸出信號(hào)與第二折疊輸 出信號(hào)彼此對稱；比較單元，被配置為比較生成的第一折疊輸出信號(hào)和第二折疊輸出信號(hào)； 控制單元，被配置為根據(jù)比較單元的比較結(jié)果控制電流控制開關(guān)的操作。
[0017] 控制單元可連接到電流控制開關(guān)，在比較單元的比較結(jié)果為被比較的信號(hào)相同的 時(shí)間斷開電流控制開關(guān)，并響應(yīng)于從電流控制開關(guān)被斷開的時(shí)間起經(jīng)過預(yù)定斷開時(shí)間而接 通電流控制開關(guān)。
[0018] 感測單元可包括連接在電流控制開關(guān)的一端與參考電壓之間的感測電阻器，并測 量感測電阻器兩端的電壓。
[0019] 折疊單元可包括：輸入信號(hào)折疊單元，被配置為根據(jù)控制信號(hào)對測量的感測信號(hào) 進(jìn)行折疊，以生成第一折疊輸出信號(hào)；對稱折疊輸出信號(hào)生成單元，被配置為根據(jù)控制信號(hào) 基于第一折疊輸出信號(hào)生成第二折疊輸出信號(hào)；折疊控制單元，被配置為比較測量的感測 信號(hào)與第一參考電壓以生成控制信號(hào)，其中，控制信號(hào)控制輸入信號(hào)折疊單元和對稱折疊 輸出信號(hào)生成單元的操作。
[0020] 折疊控制單元可包括：差分放大器，被配置為當(dāng)測量的感測信號(hào)與第一參考電壓 相同時(shí)對控制信號(hào)的大小或相位進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0021] 輸入信號(hào)折疊單元可包括：第一非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為與測量的感測信 號(hào)成比例；第二非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為關(guān)于第一參考電壓，與測量的感測信號(hào)成比 例地降低；第一電容器，串聯(lián)連接到第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立電流源；第一開關(guān)和 第二開關(guān)，被配置為根據(jù)控制信號(hào)排他地進(jìn)行操作，以將第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立 電流源中的每個(gè)連接到第一電容器，其中，輸入信號(hào)折疊單元將來自第一電容器的充電電 壓作為第一折疊輸出信號(hào)輸出。
[0022] 對稱折疊輸出信號(hào)生成單元可包括：第三非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為關(guān)于第 一參考電壓，與測量的感測信號(hào)成比例地降低；第四非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為與測量 的感測信號(hào)成比例；第二電容器，串聯(lián)連接到第三非獨(dú)立電流源和第四非獨(dú)立電流源；第 三開關(guān)和第四開關(guān)，被配置為根據(jù)控制信號(hào)排他地進(jìn)行操作，以將第三非獨(dú)立電流源和第 四非獨(dú)立電流源中的每個(gè)連接到第二電容器，其中，對稱折疊輸出信號(hào)生成單元將來自第 二電容器的充電電壓作為第二折疊輸出信號(hào)輸出。
[0023] 所述開關(guān)控制電路還可包括：初始化電路，串聯(lián)連接到第一電容器和第二電容器 中的至少一個(gè)，以對第一折疊輸出信號(hào)和第二折疊輸出信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行初始化。
[0024] 折疊控制單元可包括：差分放大器，被配置為響應(yīng)于測量的感測信號(hào)與第一參考 電壓相同，對控制信號(hào)的大小和相位進(jìn)行轉(zhuǎn)換；采樣單元，被配置為在特定時(shí)間對測量的感 測信號(hào)進(jìn)行采樣以在特定的區(qū)間期間保持采樣的感測信號(hào)，并將保持的感測信號(hào)作為第二 參考電壓輸出。
[0025] 輸入信號(hào)折疊單元可包括：第一非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為與測量的感測信 號(hào)和第二參考電壓之間的差值成比例；第二非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為基于第一參考 電壓與第二參考電壓之間的差值，與測量的感測信號(hào)成比例地降低；第一電阻器，串聯(lián)連 接到第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立電流源；第一開關(guān)和第二開關(guān)，被配置為根據(jù)控制信 號(hào)排他地進(jìn)行操作，以將第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立電流源中的每個(gè)連接到第一電阻 器，其中，輸入信號(hào)折疊單元將施加于第一電阻器的電壓作為第一折疊輸出信號(hào)輸出。
[0026] 對稱折疊輸出信號(hào)生成單元可包括：第三非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為基于第 一參考電壓與第二參考電壓之間的差值，與測量的感測信號(hào)成比例地降低；第四非獨(dú)立電 流源，其輸出被配置為與測量的感測信號(hào)和第二參考電壓之間的差值成比例；第二電阻器， 串聯(lián)連接到第三非獨(dú)立電流源和第四非獨(dú)立電流源；第三開關(guān)和第四開關(guān)，被配置為根據(jù) 控制信號(hào)排他地進(jìn)行操作，以將第三非獨(dú)立電流源和第四非獨(dú)立電流源中的每個(gè)連接到第 二電阻器，其中，對稱折疊輸出信號(hào)生成單元將施加于第二電阻器的電壓作為第二折疊輸 出信號(hào)輸出。
[0027] 所述開關(guān)控制電路還可包括：初始化電路，串聯(lián)連接到第一電阻器和第二電阻器 中的至少一個(gè)，以對第一折疊輸出信號(hào)和第二折疊輸出信號(hào)中的至少一個(gè)進(jìn)行初始化。
[0028] 控制單元可包括：斷開時(shí)間控制單元，被配置為計(jì)算從電流控制開關(guān)被斷開的時(shí) 間起的預(yù)定斷開時(shí)間；開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元，被配置為基于比較單元的輸出和斷開時(shí)間控制單元 的輸出控制電流控制開關(guān)。
[0029] 開關(guān)驅(qū)動(dòng)單元可包括：SR鎖存器，對比較單元的輸出和斷開時(shí)間控制單元的輸出 執(zhí)行或非邏輯運(yùn)算或者與非邏輯運(yùn)算。
[0030] 在另一總體方面，一種用于通過串聯(lián)連接到輸入電力和負(fù)載的電流控制開關(guān)控制 流入負(fù)載的平均電流的開關(guān)控制電路，包括：感測單元，被配置為測量流入負(fù)載的電流；折 疊單元，被配置為基于第一參考電壓將與測量的電流相關(guān)的感測信號(hào)進(jìn)行折疊，以基于第 一參考電壓生成第一折疊輸出信號(hào)和第二折疊輸出信號(hào)，其中，第一折疊輸出信號(hào)與第二 折疊輸出信號(hào)彼此對稱；比較單元，被配置為對比較結(jié)果和折疊信號(hào)執(zhí)行與邏輯運(yùn)算，并輸 出與運(yùn)算結(jié)果，所述比較結(jié)果通過比較生成的第一折疊輸出信號(hào)與第二折疊輸出信號(hào)而生 成，所述折疊信號(hào)通過比較感測信號(hào)與第一參考電壓而生成；控制單元，被配置為根據(jù)比較 單元的比較結(jié)果控制電流控制開關(guān)的操作。
[0031] 折疊單元可包括：輸入信號(hào)折疊單元，被配置為根據(jù)控制信號(hào)對測量的感測信號(hào) 進(jìn)行折疊，以生成第一折疊輸出信號(hào)；對稱折疊輸出信號(hào)生成單元，被配置為根據(jù)控制信號(hào) 基于第一折疊輸出信號(hào)生成第二折疊輸出信號(hào)；折疊控制單元，被配置為比較測量的感測 信號(hào)與第一參考電壓以生成控制信號(hào)，其中，控制信號(hào)控制輸入信號(hào)折疊單元和對稱折疊 輸出信號(hào)生成單元的操作。
[0032] 輸入信號(hào)折疊單元可包括：第一非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為與第一參考電壓 和測量的感測信號(hào)之間的差值成比例地降低；第二非獨(dú)立電流源，其輸出被配置為基于第 一參考電壓與第二參考電壓之間的差值，與測量的感測信號(hào)成比例地降低；第一電阻器，串 聯(lián)連接到第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立電流源；第一開關(guān)和第二開關(guān)，被配置為根據(jù)控 制信號(hào)排他地進(jìn)行操作，以將第一非獨(dú)立電流源和第二非獨(dú)立電流源中的每個(gè)連接到第一 電阻器，其中，輸入信號(hào)折疊單元將施加于第一電阻器的電壓作為第一折疊輸出信號(hào)輸出。
[0033] 對稱折疊輸出