專利名稱：具有動(dòng)態(tài)閾值的磁滯降壓變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及磁滯降壓變換器控制方案，尤其涉及一種使用輸出電流指示來(lái)動(dòng) 態(tài)調(diào)節(jié)接通定時(shí)的降壓變換器控制電路。
背景技術(shù)：
在低輸出電流電平，脈寬調(diào)制器(pulse width modulator, PWM)控制器以及其他 類型的在高負(fù)載條件下輸送高電流電平的切換功率調(diào)節(jié)器是低效的。由于脈寬對(duì)于低輸出 電流電平變得非常窄，變換器的功耗受用于操作切換電路和控制/傳感電路且通常不隨負(fù) 載電流需量變化的功率支配，由此使變換器在低需量條件下非常低效。在備用低功率模式 下經(jīng)常使用可選的控制器模式操作變換器，由此雖不能獲得完全的變換器動(dòng)態(tài)特性，但可 保持最小輸出電壓，以在低負(fù)載電流需量時(shí)提供所需的電源電壓。由于可在負(fù)載需量基礎(chǔ) 上任意降低脈沖頻率，脈沖頻率調(diào)制器(Pulse-frequency modulator, PFM)電路經(jīng)常用于 低功率操作模式。已使用輸出電壓被保持在兩個(gè)預(yù)設(shè)定點(diǎn)之間的磁滯控制電路提供這類低 功率操作模式。由于磁滯變換器只在輸出電壓小于容許極限時(shí)起作用，因而它們具有寬的 動(dòng)態(tài)范圍和可能的低功耗。此外，在復(fù)雜性或PWM操作所需功率不符合要求的低功率應(yīng)用中，由于控制電路 本身可被完全置于備用模式下，且下限電壓傳感電路是唯一需要操作的電路，因而磁滯控 制器有時(shí)用于對(duì)所有輸出電流電平提供電源控制算法。當(dāng)必須提高輸出電壓時(shí)，下限電壓 傳感電路的輸出于是可起動(dòng)變換器的剩余者。另外，在PWM變換器的瞬態(tài)響應(yīng)不能足夠快 地對(duì)負(fù)載瞬態(tài)作出響應(yīng)的任何應(yīng)用中，磁滯變換器也用于對(duì)變化的負(fù)載條件作出快速響 應(yīng)。在典型的磁滯變換器中，當(dāng)輸出電壓小于下限閾值時(shí)可提供恒定寬度脈沖，由此 向輸出電容器內(nèi)注入電荷，從而使輸出電壓升高預(yù)定的量。然而，如果輸出電流或輸入電壓 條件發(fā)生變化，由于恒定寬度脈沖不能對(duì)不同電平的負(fù)載電流或輸入電壓作出響應(yīng)，這種 變換器會(huì)產(chǎn)生不符合要求的脈動(dòng)水平。在其他類型的磁滯變換器中，對(duì)輸入電壓和其他電 源條件進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)輸出脈寬進(jìn)行控制，以將脈動(dòng)水平控制在比恒定寬度控制器可提供 的更高程度。然而，上述磁滯控制器、負(fù)載瞬態(tài)或輸入壓降均可由于變換器需要響應(yīng)時(shí)間而引 起下限閾值的負(fù)尖峰。在恒定寬度變換器中，可能需要一些脈沖使輸出電壓恢復(fù)，且在寬度 受控磁滯變換器中存在初始負(fù)尖峰，這些負(fù)尖峰由已被觸發(fā)的脈沖進(jìn)行校正。因此，希望提供一種通過(guò)控制負(fù)尖峰減小磁滯變換器中脈動(dòng)的電源電路和控制方 法。

發(fā)明內(nèi)容
上述控制磁滯變換器中負(fù)尖峰的目的可通過(guò)一種降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路以及 一種用于操作該降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的方法實(shí)現(xiàn)。
通過(guò)預(yù)期由于負(fù)載電流變化而產(chǎn)生的脈動(dòng)的大小，降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路可改 善脈動(dòng)控制。該電路可以是在切換調(diào)節(jié)器的備用模式下有源的控制電路，例如在較高電流 輸出需量條件下使用PWM控制模式、且在較低電流輸出需量條件下進(jìn)入備用模式的PWM調(diào) 節(jié)器。比較電路將變換器的輸出電壓與由變換器輸出電流指示產(chǎn)生的波形作比較，從而使 變換器的接通時(shí)間隨輸出電流需量的增加而提前，且調(diào)節(jié)電壓下限，以避免使負(fù)尖峰低于 指定的脈動(dòng)電壓下限。變換器的斷開(kāi)時(shí)間由限制脈動(dòng)電壓最大值的上限閾值控制。輸出電 流指示可以是對(duì)輸出電流的量度，或可以是由輸入電壓和輸出電壓波形計(jì)算得到的值。從下文尤其是對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明，并結(jié)合附圖，顯而易見(jiàn)本發(fā)明的前 述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1A-1B是本發(fā)明實(shí)施方式所述功率切換電路的方框圖。圖2A是圖IA中控制電路IOA的簡(jiǎn)化示意圖。圖2B是圖IB中控制電路IOB的簡(jiǎn)化示意圖。圖3A是顯示在不連續(xù)傳導(dǎo)模式(discontinuous conductionmode，DCM)下在圖2A 中的閾值產(chǎn)生器和控制電路20A內(nèi)、以及在圖2B中的閾值產(chǎn)生器和控制電路20B內(nèi)所進(jìn)行 的計(jì)算的信號(hào)波形圖。圖;3B是顯示在連續(xù)傳導(dǎo)模式(continuous conduction mode, CCM)下在圖2k中 的閾值產(chǎn)生器和控制電路20A內(nèi)、以及在圖2B中的閾值產(chǎn)生器和控制電路20B內(nèi)所進(jìn)行的 計(jì)算的信號(hào)波形圖。圖4A-4B是顯示圖1A-1B和圖2A-2B中所示電路內(nèi)信號(hào)的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括用于對(duì)降壓切換電壓調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制的電路和方法，其中根據(jù)流經(jīng)負(fù) 載的輸出電流的指示通過(guò)控制接通閾值而避免脈動(dòng)負(fù)尖峰。可通過(guò)直接測(cè)量輸出電流提供 輸出電流指示，或如下文所述，可由輸出電壓波形和輸入電壓值計(jì)算得到輸出電流指示。圖IA顯示本發(fā)明的一實(shí)施方式所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路。當(dāng)使用控制信 號(hào)/sa起動(dòng)晶體管Pl時(shí)，一控制電路即控制器10A向切換電路SWA提供柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，且 該切換電路SWA將電感器Ll串聯(lián)耦合在輸入電壓源Vin與輸出端子Vot之間。當(dāng)使用控制 信號(hào)sb起動(dòng)晶體管m時(shí)，切換電路SWA將電感器Ll并聯(lián)耦合在輸出端子Vott與公共返回 路徑(地面)之間，且該公共返回路徑(地面)與輸入電壓源Vin和輸出端子Vqut相關(guān)。輸 出電容器Cl過(guò)濾降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的輸出，以使在輸出端子Vott處產(chǎn)生的電壓除脈 動(dòng)電壓外大體上保持恒定。在低需量條件下，即在向負(fù)載&供應(yīng)低負(fù)載電流l·的條件下， 控制器10A在不連續(xù)傳導(dǎo)模式(discontinuous conduction mode, DCM)下工作，即它首先 起動(dòng)晶體管Pl通過(guò)電感器Ll向輸出電容器Cl充電，然后停用晶體管P1，并起動(dòng)晶體管m 將儲(chǔ)存在電感器Ll上的能量釋放給電容器，最后停用晶體管m直到輸出端子Vott的電壓 小于閾值大小。在較高電平的負(fù)載電流l·下，控制器10A可在連續(xù)傳導(dǎo)模式(continuous conduction mode, CCM)下用作磁滯變換器，或可直接轉(zhuǎn)換為另一 CCM控制算法，例如脈寬 調(diào)制(pulse-width m0dulati0n，PWM)。即使對(duì)于變換器的磁滯操作實(shí)施CCM操作，在超出使用磁滯CCM操作時(shí)的負(fù)載電流込的范圍之后，也可起動(dòng)PWM或其他操作模式。在本發(fā)明的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器中，用于確定晶體管Pl的接通時(shí)間的閾值大小 是一種時(shí)變波形，該時(shí)變波形由從輸出端子Vot向負(fù)載提供的輸出電流指示、以及由從電壓 源Vin提供的輸入電壓大小產(chǎn)生。由此，當(dāng)輸出電流增加或輸入電壓降低時(shí)，晶體管Pl的 起動(dòng)時(shí)間提前；且當(dāng)輸出電流減小或輸入電壓降低時(shí)，晶體管Pl的起動(dòng)時(shí)間推后。從輸出 電流指示計(jì)算得到閾值大小，該輸出電流指示可以是對(duì)由感應(yīng)電阻器Rs產(chǎn)生的輸出電流的 量度；由此提供不同于與負(fù)載電流Itl成比例的輸出端子Vot電壓的電壓+Vium。(為說(shuō)明 起見(jiàn)，Vott也被指定為-VMAD。)控制器IOA由電壓源Vin提供的輸入電壓以及輸出端子Vott 的電壓計(jì)算晶體管Pl的斷開(kāi)時(shí)間，該斷開(kāi)時(shí)間也是晶體管m的接通時(shí)間，以使在輸出端子 Vott處的脈動(dòng)電壓不超過(guò)指定的最大值。最后，晶體管m的斷開(kāi)時(shí)間可由通過(guò)電感器L向 電容器Cl提供的電流込控制，該電流込由電阻器&兩端的電壓(+/-V1J測(cè)得，且達(dá)到零 或稍負(fù)的值，以確保在電感器L中未儲(chǔ)存剩余能量。圖IB顯示本發(fā)明的另一實(shí)施方式所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器。圖IB中的降壓切 換電壓調(diào)節(jié)器與圖IA中的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器類似，因此下文將只描述它們之間的差異。 此外，圖IB中降壓切換電壓調(diào)節(jié)器的各種特征可作為圖IA中降壓切換電壓調(diào)節(jié)器的特征 選項(xiàng)，反之亦然。切換電路SWB使用兩個(gè)N型晶體管N2和Ni，且接收來(lái)自控制器IOB的柵 極控制信號(hào)sa和sb。N溝道對(duì)也可用于圖IA中的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器，且柵極控制信號(hào)/ sa的極性發(fā)生適當(dāng)?shù)淖兓??？刂破鱅OB只接收兩個(gè)控制輸入值輸入源Vin的電壓、以及輸 出端子Vott的電壓?？刂破鱅OB根據(jù)兩個(gè)控制輸入信號(hào)值(V。ut，Vin)執(zhí)行所有切換控制，以 產(chǎn)生柵極控制信號(hào)sa和sb，這兩個(gè)控制輸入信號(hào)值(V。ut，Vin)由各自的輸入源Vin和輸出 端子Vot提供?？墒褂弥T如圖IA中切換電路SWA的P-N切換級(jí)，且使柵極控制信號(hào)sa的 極性發(fā)生適當(dāng)變化。由于輸出電流與輸出端子Vott的電壓波形和電壓源Vin的電壓有關(guān)，可 由兩個(gè)輸入控制信號(hào)值(V。ut，Vin)確定晶體管m的接通時(shí)間，如下文詳述。圖2A顯示圖IA中控制器IOA的細(xì)節(jié)。當(dāng)負(fù)載電流I。小于閾值時(shí)，或者當(dāng)經(jīng)由外 部控制信號(hào)將PWM控制器M置于備用模式下時(shí)，采用由PWM控制器M提供的控制信號(hào)模 式起動(dòng)一對(duì)三態(tài)緩沖器26A和^B。當(dāng)控制信號(hào)模式有效時(shí)，PWM 24的柵極控制輸出端被 置于高阻抗?fàn)顟B(tài)下，以使通過(guò)在控制器IOA內(nèi)的電路平衡實(shí)現(xiàn)的磁滯控制器提供柵極控制 輸出信號(hào)/sa和sb。閾值產(chǎn)生器和控制電路20A向比較器Kl提供用于設(shè)定閾值大小(電 壓信號(hào)的閾值電壓，在小于該閾值大小時(shí)輸入控制信號(hào)V。ut將起動(dòng)開(kāi)始信號(hào)，該開(kāi)始 信號(hào)通過(guò)起動(dòng)觸發(fā)器22A的設(shè)置輸入而觸發(fā)柵極控制信號(hào)/sa的起始緣。當(dāng)輸入控制信號(hào) Vout的大小上升超過(guò)另一閾值電壓V_時(shí)，另一比較器K2起動(dòng)觸發(fā)器22A的重設(shè)輸入、以及 觸發(fā)器22B的設(shè)置輸入，由此觸發(fā)柵極控制信號(hào)/sa的后緣、以及柵極控制信號(hào)sb的前緣。 當(dāng)電感器電流l·小于零或?yàn)樯载?fù)的值時(shí)，閾值產(chǎn)生器和控制電路20A也向觸發(fā)器22B的重 設(shè)輸入提供控制信號(hào)，以觸發(fā)柵極控制信號(hào)sb的后緣。圖2B顯示圖IB中控制器IOB的細(xì)節(jié)?？刂破鱅OB與圖2A中的控制器IOA類似， 因此下文將只描述它們之間的差異?？刂破鱅OB被用作最小輸入控制器的一個(gè)例子，且也 可用于說(shuō)明在磁滯模式下提供所有控制的控制器。然而，應(yīng)了解可在諸如PWM控制器M的 另一控制器類型的備用模式下使用最小輸入配置，如圖2A所示。如下文詳述，閾值產(chǎn)生器 和控制電路20B接收控制輸入信號(hào)(V。ut，Vin)，并產(chǎn)生由控制輸入信號(hào)(V。ut，Vin)計(jì)算得到的閾值電壓Vot和VHreH。由于控制器20B不直接測(cè)量電感器電流Iy因而提供定時(shí)器觀，它 通常是由時(shí)鐘信號(hào)操作的計(jì)數(shù)鏈，以對(duì)柵極控制信號(hào)sa的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，用于計(jì)算柵 極控制信號(hào)sb的適當(dāng)寬度。圖 3A 顯示在不連續(xù)傳導(dǎo)模式(discontinuous conduction mode，DCM)下在圖 2A 中的閾值產(chǎn)生器和控制電路20A內(nèi)、以及在圖2B中的閾值產(chǎn)生器和控制電路20B內(nèi)進(jìn)行的 計(jì)算。通過(guò)使用圖2A中控制電路20A的輸出電流Itl的測(cè)量值、或使用由圖2B中控制電路 20B的控制信號(hào)值(Vin，V。ut)計(jì)算得到的輸出電流Itl的指示，可確定為確保輸出端子Vot上 的脈動(dòng)不小于指定最小值Vmin而要求的閾值電壓大小Vot的值。假設(shè)輸出端子Vott的電壓 是恒定的，同時(shí)柵極控制信號(hào)sa是有效的，則電感器電流l·可被近似為Il (t) = (Vin-Vout) (t-t0)/L其中L是電感器Ll的感應(yīng)系數(shù)，因此在時(shí)刻、時(shí)，IJt1) = I0= (Vin-Vout) (trt0)/L所以，t「t0 = I0L/(Vin-Vout)假設(shè)電感器電流込呈線性，則從時(shí)刻、至?xí)r刻、在輸出端子Vott上的實(shí)際壓降 為AV= ILAt/2C其中C是在輸出端子Vot處的總輸出電容。為將在輸出端子Vot處的電壓保持為 大于最小電壓Vmin，應(yīng)在控制信號(hào)Vott降至以下閾值水平之前起動(dòng)?xùn)艠O控制信號(hào)sa Vlow = Vmin+ AV = VMIN+I0 (t「t0) /2C因?yàn)閠「t0 = I0L/(Vin-Vout)在上述對(duì)恒定電感器電流L的近似中，可由下式計(jì)算閾值大小Vot Vlow = I02L/2C (Vin-Vout)所以，一旦已知電感器和電容器的值，由于此時(shí)超過(guò)閾值大小VOT，IJt1) = I0,因 而可由輸入電壓信號(hào)Vin和控制信號(hào)V。ut以及負(fù)載電流l·確定閾值電壓Vot的波形。為確定用于由Vot = I02L/2C(Vin-Vout)計(jì)算閾值大小Vot的負(fù)載電流，可直接測(cè)量 或估計(jì)負(fù)載電流。由于從時(shí)刻、至?xí)r刻t2電容器Cl兩端的電壓變化為Vhkh-Vmw，則電容 器上電荷的增加可被表示為C (Vhigh-Vlow) = [ (Vin-Vout) (t2-t0)2] /2L-I0 (t2_t0)由此，電流Ici可被表示為I0 = [ (Vin-Vout) (t2-t0) ] /2L-C (Vhigh-Vlow) / (t2_t0)通過(guò)測(cè)量充電開(kāi)關(guān)(例如圖IA中的晶體管Pl或圖IB中的晶體管N2)的導(dǎo)通時(shí) 間(例如計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期)，可計(jì)算Itl并將其用作電感器電流l·的估計(jì)值，這是因?yàn)槌诜?常輕的負(fù)載狀態(tài)下外兩者差異通常很小?；蛘?，可根據(jù)下式計(jì)算從時(shí)刻t2至?xí)r刻t5的時(shí)段 內(nèi)的I0 C(Vhigh-Vlow) = (Vin-Vout) (t4_t2) 72L—I。(t5_t2)由此得到I0 = Vout (t4-t2) 2/2L (t5-t2) -C (Vhigh-Vlow) / (t5_t2)
進(jìn)行另一計(jì)算，以確定當(dāng)柵極控制信號(hào)sa應(yīng)無(wú)效且柵極控制信號(hào)Sb應(yīng)有效時(shí) 在輸出端子Vot上的電壓的大小VHreH。在Vott = Vhigh的時(shí)刻t2，輸出端子Vott上的電壓為 乂1 -0(、-、)/(，其中0(、-、)是在柵極控制信號(hào)sa無(wú)效且柵極控制信號(hào)sb有效之后增加 到電容器Cl上的總電荷，它等于Vmax-(Imax-Ici) (t3-t2)/2C，其中最大電流Imax是峰值電感器 電流。因此，設(shè)定
權(quán)利要求
1.一種降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，包括比較電路，其用于當(dāng)所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸出端的電壓不超過(guò)第一閾值 大小時(shí)提供第一指示，以及當(dāng)所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓超過(guò)第二 閾值大小時(shí)提供第二指示，其中所述第二閾值大小大于所述第一閾值大?。浑姼惺酱鎯?chǔ)元件；切換電路，其用于為對(duì)所述第一指示作出響應(yīng)而將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降 壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的輸入端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端之間，以及 為對(duì)所述第二指示作出響應(yīng)而將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電 路的所述輸出端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的返回路徑之間；以及控制電路，其用于產(chǎn)生所述第一閾值大小和所述第二閾值大小，以使所述第一閾值大 小隨由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端向負(fù)載提供的輸出電流的增加而增加， 且隨所述輸出電流的下降而下降，其中所述控制電路計(jì)算所述輸出電流的指示，并據(jù)此設(shè) 定所述第一閾值大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路還根據(jù)所 述輸出電流的值設(shè)定所述第二閾值大小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路由所述降壓 切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的電壓、以及從所述第二指示在所述切換電路的給定周 期內(nèi)的起始處以及從所述第一指示在所述切換電路的下一周期內(nèi)的起始處延伸的時(shí)段，計(jì) 算所述輸出電流的所述指示。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路根據(jù)下列公 式計(jì)算所述輸出電流的所述指示(Vin — Vout) (t2 - t0) / 2L - C (Vhigh - Vlow)/(t2 - t0)其中Vin是所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸入端的電壓，V。ut是所述降壓切換調(diào)節(jié) 器電路的所述輸出端的所述電壓，C是所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的電容，L 是所述電感式存儲(chǔ)元件的感應(yīng)系數(shù)，t2是所述第二指示在所述給定周期內(nèi)的所述起始處 的時(shí)刻，、是所述第一指示在所述給定周期內(nèi)的所述起始處的時(shí)刻，Vhkh是最大脈動(dòng)電壓 值，且Vot是最小脈動(dòng)電壓值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路根據(jù)下列公 式計(jì)算所述輸出電流的所述指示Vout (t4 - t2)2/2L(t5 - t2) - C (Vhigh - Vlow)/(t5 - t2)其中V。ut是所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓，C是所述降壓切換 調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的電容，L是所述電感式存儲(chǔ)元件的感應(yīng)系數(shù)，t2是所述第二指 示在給定周期內(nèi)的所述起始處的時(shí)刻，t5是所述第一指示在所述下一周期內(nèi)的所述起始 處的時(shí)刻，Vhigh是最大脈動(dòng)電壓值，Vlow是最小脈動(dòng)電壓值，且t4是所述第二指示在所述 給定周期內(nèi)的所述結(jié)束處的時(shí)刻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路測(cè)量所述輸 出電流，以提供所述輸出電流的所述指示。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路還根據(jù)在所 述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸入端的電壓與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓之間的差值來(lái)計(jì)算所述第一閾值大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路根據(jù)下列公 式計(jì)算所述第一閾值大小I02L/2C(Vin - Vout)其中Vin是所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸入端的電壓，V。ut是所述降壓切換調(diào)節(jié) 器電路的所述輸出端的所述電壓，C是所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的電容，L 是所述電感式存儲(chǔ)元件的感應(yīng)系數(shù)，且Itl是所述輸出電流的所述指示。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路在連續(xù)傳導(dǎo) 模式下工作，且輸出電流的所述指示是在輸送給所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出 端的電流與在所述電感式存儲(chǔ)元件中的最小電流之間的差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路由所述降 壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓、以及所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所 述輸入端的電壓計(jì)算所述第二閾值大小。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，其中所述控制電路根據(jù)以 下公式計(jì)算所述第二閾值大小
12.—種降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路，包括比較電路，其用于當(dāng)所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸出端的電壓不超過(guò)第一閾值 大小時(shí)提供第一指示，以及當(dāng)所述降壓切換調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓超過(guò)第二 閾值大小時(shí)提供第二指示，其中所述第二閾值大小所述第一閾值大??；電感式存儲(chǔ)元件；切換電路，其用于為對(duì)所述第一指示作出響應(yīng)而將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降 壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的輸入端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端之間，以及 為對(duì)所述第二指示作出響應(yīng)而將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電 路的所述輸出端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的返回路徑之間；以及控制電路，其用于在高于或等于所述切換電路的切換周期的速率下以波形形式產(chǎn)生所 述第一閾值大小，其中重復(fù)產(chǎn)生所述第一指示，以控制所述切換周期的開(kāi)始；以且其中產(chǎn)生 所述波形，以使當(dāng)由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端向負(fù)載提供的輸出電流增 加時(shí)所述第一指示在所述切換周期內(nèi)提前發(fā)生、以及當(dāng)所述輸出電流降低時(shí)所述第一指示 在所述切換周期內(nèi)推后發(fā)生。
13.一種用于調(diào)節(jié)降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出電壓的方法，包括首先將所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸出端的電壓與第一閾值大小作比較；其次將所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓與第二閾值大小作比較，其中所述第二閾值大小大于所述第一閾值大?。划?dāng)所述首先比較者顯示所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓不超 過(guò)所述第一閾值大小時(shí)，將電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸入 端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端之間；當(dāng)所述其次比較者顯示所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓超過(guò) 所述第二閾值大小時(shí)，將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述 輸出端與所述切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的返回路徑之間；以及通過(guò)計(jì)算由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端向負(fù)載提供的輸出電流的指 示、以及據(jù)此設(shè)定所述第一閾值大小，控制所述第一閾值大小和所述第二閾值大小的值，以 使所述第一閾值大小隨由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的輸出端向負(fù)載提供的輸出電流 的增加而增加，且隨所述輸出電流的下降而下降。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述控制還包括根據(jù)所述輸出電流的值設(shè)定 所述第二閾值大小。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述控制由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的 所述輸出端的電壓、以及從所述第二指示在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的給定周期內(nèi)的 起始處以及從所述第一指示在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的下一周期內(nèi)的起始處延伸 的時(shí)段，計(jì)算所述輸出電流的所述指示。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述控制者根據(jù)下列公式計(jì)算所述輸出電流 的所述指示
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述控制者根據(jù)下列公式計(jì)算所述輸出電流 的所述指示
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括測(cè)量所述輸出電流，以提供所述輸出電流 的所述指示。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述控制還根據(jù)在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器 電路的所述輸入端的電壓與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓之間 的差值計(jì)算所述第一閾值大小。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述控制根據(jù)下列公式計(jì)算所述第一閾值大
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路在連續(xù)傳導(dǎo)模 式下工作，且輸出電流的所述指示是在輸送給所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端 的電流與在所述電感式存儲(chǔ)元件中的最小電流之間的差值。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述控制者由所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路 的所述輸出端的所述電壓、以及所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸入端的電壓計(jì)算所 述第二閾值大小。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述控制者根據(jù)下列公式計(jì)算所述第二閾值 大小
24.一種用于調(diào)節(jié)降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出電壓的方法，包括首先將所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸出端的電壓與第一閾值大小作比較；其次將所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓與第二閾值大小作比較，其中所述第二閾值大小大于所述第一閾值大小；當(dāng)所述首先比較者顯示所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的電壓所述不超 過(guò)所述第一閾值大小時(shí)，將電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的一輸入 端與所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端之間；當(dāng)所述其次比較者顯示所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的所述電壓超過(guò) 所述第二閾值大小時(shí)，將所述電感式存儲(chǔ)元件耦合在所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述 輸出端與所述切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端的返回路徑之間；以及在高于或等于所述切換電路的切換周期的速率下以波形形式產(chǎn)生所述第一閾值大小， 其中重復(fù)產(chǎn)生所述第一指示，以控制所述切換周期的開(kāi)始；且其中產(chǎn)生所述波形，以使當(dāng)由 所述降壓切換電壓調(diào)節(jié)器電路的所述輸出端向負(fù)載提供的輸出電流增加時(shí)所述第一指示 在所述切換周期內(nèi)提前發(fā)生、以及當(dāng)所述輸出電流降低時(shí)所述第一指示在所述切換周期內(nèi) 推后發(fā)生。
全文摘要
磁滯降壓變換器可改善調(diào)節(jié)控制，尤其可改善降壓變換器的備用操作。比較電路(Kl,K2)將降壓變換器的輸出電壓(Vout)與由變換器的輸出電流指示(+VILOAD)產(chǎn)生的波形(VLOW)作比較，從而使變換器的接通時(shí)間隨輸出電流需量的增加而提前。合成作用預(yù)期輸出電壓(Vout)會(huì)由于電流增大而降低，由此避免使輸出電壓(Vout)的偏移小于脈動(dòng)電壓最小值。變換器的斷開(kāi)時(shí)間是由限制脈動(dòng)電壓最大值的上限閾值(VHIGH)控制的。輸出電流指示可以是對(duì)輸出電流的量度，或是由輸入電壓(Vin)和輸出電壓(Vout)的波形計(jì)算得到的動(dòng)態(tài)值。
文檔編號(hào)H02M3/156GK102132478SQ200980133008
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2009年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者丁磊, 約翰·L·梅安森 申請(qǐng)人:美國(guó)思睿邏輯有限公司