數(shù)字電源系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及數(shù)字電源系統(tǒng)，其能夠以連續(xù)導(dǎo)電模式和不連續(xù)導(dǎo)電模式進(jìn)行操作。通常而言，包括控制模塊和電壓變換器模塊的系統(tǒng)可以被配置為以連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)來(lái)進(jìn)行操作，直到流經(jīng)電壓變換器模塊中的電感器的電流被確定為零或低于零(例如，負(fù)的)。隨后，控制器可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆贿B續(xù)控制模式(DCM)來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。DCM中的一些或全部可以在控制器內(nèi)以數(shù)字方式實(shí)施。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)CCM或DCM操作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)將與這些控制方案相關(guān)的缺點(diǎn)降至最低。此外，與傳統(tǒng)的DCM操作相比，將DCM控制數(shù)字化可更易于實(shí)施，并且性能更佳。
【專(zhuān)利說(shuō)明】數(shù)字電源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本申請(qǐng)涉及電源，并且更具體而言，涉及能夠以連續(xù)導(dǎo)電模式或不連續(xù)導(dǎo)電模式進(jìn)行操作的數(shù)字電源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]取決于負(fù)載的功率需求，同步降壓變換器可以通過(guò)連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)和不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)來(lái)進(jìn)行操作。例如，負(fù)載的情況可以變化，使得負(fù)載可以汲取較少的電流，變換器的輸出電壓可以改變等，這可能致使同步降壓變換器開(kāi)始從負(fù)載電容器灌電流并暫時(shí)以“升壓”模式進(jìn)行工作。在這種狀態(tài)下，通過(guò)輸出電感器的電流可以是負(fù)的，這可能導(dǎo)致負(fù)電流(如，漏極到源極電流)通過(guò)電源的低側(cè)開(kāi)關(guān)晶體管。在CCM操作中，通過(guò)保持低側(cè)開(kāi)關(guān)晶體管連續(xù)導(dǎo)通，感應(yīng)器電流可以轉(zhuǎn)負(fù)。在DCM操作中，定期關(guān)閉低側(cè)晶體管，以防止負(fù)電流。CCM和DCM操作均存在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，這導(dǎo)致它們二者都不能適用于所有可能情況。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本申請(qǐng)涉及一種系統(tǒng)，包括:電壓變換器模塊，其包括電感器以用于產(chǎn)生輸出電壓；零電流檢測(cè)模塊，其用于確定流經(jīng)所述電感器的電流何時(shí)為零或低于零；以及控制模塊，其用于以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)所述電壓變換器模塊進(jìn)行操作，直到所述零電流檢測(cè)模塊確定所述電感器電流為零或低于零，并且在所述零電流檢測(cè)模塊確定所述電感器電流為零或低于零之后，以數(shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)所述電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
[0004]本申請(qǐng)進(jìn)一步涉及至少一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述至少一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)上單獨(dú)地或組合地存儲(chǔ)有指令，當(dāng)所述指令被一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，進(jìn)行以下操作:以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作；確定所述電壓變換器模塊中的電感器中的電流；以及當(dāng)所述電感器電流被確定為零或低于零時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)所述電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
[0005]這部分旨在提供本專(zhuān)利申請(qǐng)的主題的概述。這部分并非旨在提供本實(shí)用新型的排他性的或詳盡的說(shuō)明。本文包括了詳細(xì)的描述，以提供關(guān)于本專(zhuān)利申請(qǐng)的進(jìn)一步信息。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]根據(jù)下文的【具體實(shí)施方式】并參考附圖后，所請(qǐng)求保護(hù)的主題的各種實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更為明顯，其中，類(lèi)似的附圖標(biāo)記表示類(lèi)似的部件，并且其中:
[0007]圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的被配置用于混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作的一示例性系統(tǒng)；
[0008]圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的被配置用于混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作的示例性電路；
[0009]圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)與不連續(xù)模式波形之間的示例性關(guān)系；
[0010]圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)與不連續(xù)模式操作之間的示例性轉(zhuǎn)變；以及
[0011]圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的混合連續(xù)與不連續(xù)模式操作的示例性操作。
[0012]雖然下面的【具體實(shí)施方式】將參照示例性實(shí)施例進(jìn)行，但是實(shí)施例的多個(gè)替代形式、修改形式和變型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的。

【具體實(shí)施方式】
[0013]本申請(qǐng)涉及混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作。通常而言，包括控制模塊和電壓變換器模塊的系統(tǒng)可以被配置成以連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)進(jìn)行操作，直到流經(jīng)電壓變換器模塊中的電感器的電流被確定為零或低于零(如，負(fù)的)。隨后，控制模塊可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。數(shù)字DCM中的一些或全部可以在控制模塊內(nèi)實(shí)施。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)源自CCM或DCM操作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)將與這些控制方案相關(guān)的缺點(diǎn)降至最低。此外，與傳統(tǒng)的DCM操作相比，對(duì)DCM控制進(jìn)行數(shù)字化允許更為簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式，并且性能更佳。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，一種不例性的系統(tǒng)可以包括電壓變換器模塊、零電流檢測(cè)(ZCD)模塊和控制模塊。電壓變換器模塊可以例如產(chǎn)生輸出電壓并且可以包括電感器。ZCD模塊可以例如確定通過(guò)電感器的電流何時(shí)為零或低于零?？刂颇K可以例如在CCM下對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作，直到ZCD模塊確定電感器電流為零或低于零，并且可以在零電流檢測(cè)模塊確定電感器電流為零或低于零之后，以數(shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓轉(zhuǎn)化器模塊進(jìn)行操作。
[0015]在一種實(shí)施方式中，電壓變換器模塊可以包括直流電流(DC)-DC同步降壓變換器。例如，電壓變換器還可以包括耦合到電感器的高側(cè)晶體管和低側(cè)晶體管。示例性的ZCD模塊可以包括比較器，比較器用于在電感器電流為零或低于零時(shí)向控制模塊輸出信號(hào)，電感器電流的狀態(tài)是基于比較器確定在低側(cè)晶體管導(dǎo)通期間開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓大于零來(lái)感測(cè)的。在ZCD模塊確定電感器電流為零或低于零之后，控制模塊還可以在DCM下對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。數(shù)字DCM可以包括由控制模塊中的控制器實(shí)施的控制算法，該控制算法用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)高側(cè)晶體管和低側(cè)晶體管的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制算法可以不需要在操作期間從電壓變換器模塊測(cè)得的輸入就能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在數(shù)字DCM中，控制器還可以根據(jù)聞側(cè)晶體管的晶體管導(dǎo)通時(shí)間和驅(qū)動(dòng)聞側(cè)晶體管的/[目號(hào)的占空比，來(lái)確定聞側(cè)晶體管的晶體管截止時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施例中，高側(cè)晶體管的截止時(shí)間可以等于高側(cè)晶體管導(dǎo)通時(shí)間*(1 -高側(cè)晶體管占空比)/高側(cè)晶體管占空比。與本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例一致的示例性方法可以包括以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作，確定電壓變換器模塊中的電感器中的電流，以及在確定電感器電流為零或低于零時(shí)，轉(zhuǎn)變成以數(shù)字DCM來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
[0016]圖1示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的、被配置成用于混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作的示例性系統(tǒng)。系統(tǒng)100可以包括例如控制模塊102和電壓變換器模塊104。重點(diǎn)需要注意，在符合本申請(qǐng)的實(shí)施例中，關(guān)于系統(tǒng)100所討論的模塊和/或其他系統(tǒng)元件可以全部或部分地存在于單個(gè)裝置中，例如，集成電路(IC)中，或者作為另外一種選擇，系統(tǒng)100中的模塊/其他系統(tǒng)元件中的一些或全部可以是分立的組件、IC和分立組件的組合等。控制模塊102可以控制電壓變換器模塊104中的操作，以便基于輸入電壓(如,Vin)來(lái)產(chǎn)生輸出電壓(如，Vout)。例如，系統(tǒng)100可以在移動(dòng)通信設(shè)備和/或計(jì)算設(shè)備中實(shí)施，其中，電池電壓(如，Vin)可以逐步降低至驅(qū)動(dòng)移動(dòng)通信設(shè)備和/或計(jì)算設(shè)備中的組件(例如，處理器和/或其他集成電路(IC))所需要的較低電壓(如，Vout)。
[0017]控制模塊102可以包括例如控制器106、Z⑶模塊108和脈沖寬度調(diào)制(PWM)模塊110?？刂破?06還可被配置為執(zhí)行數(shù)字DCM控制112。通常，控制器106可以控制PWM模塊110，以便產(chǎn)生用于以CCM來(lái)對(duì)電壓變換器模塊104進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的信號(hào)。ZCD模塊可以耦合到電壓變換器模塊104，并且可以確定電壓變換器模塊104操作期間何時(shí)存在某種狀態(tài)(如，電壓變換器模塊104內(nèi)的電感器中的電流何時(shí)為零或低于零)。當(dāng)確定存在所述狀況時(shí),Z⑶模塊108可以向控制器106產(chǎn)生輸出信號(hào),這個(gè)輸出信號(hào)可以使控制器106從以CCM改變?yōu)槭褂脭?shù)字DCM控制112的DCM，來(lái)對(duì)電壓變換器模塊104進(jìn)行操作。例如，通過(guò)改變PWM模塊110生成驅(qū)動(dòng)電壓變換器模塊104的信號(hào)的方式可以影響操作模式的變化。重點(diǎn)需要注意，雖然控制器106、Z⑶模塊108和PWM模塊110在圖1中被示出為控制模塊102中的分開(kāi)的模塊，但也可以將ZCD模塊108和PWM模塊110中的一者或兩者的功能結(jié)合到控制器106內(nèi)。
[0018]圖2示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的、被配置用于混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作的示例性電路。系統(tǒng)100’可以部分地或全部地由分立的裝置構(gòu)成，或者作為另外一種選擇，可以包括在定制和/或通用集成電路(IC)內(nèi)或可以形成它的一部分，如專(zhuān)用集成電路(ASIC)、單芯片系統(tǒng)(SoC)、多芯片模塊(MCM)等。在圖1所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)100’包括同步降壓DC/DC變換器，同步降壓DC/DC變換器被配置用于驅(qū)動(dòng)電感器電路以例如向負(fù)載(未示出)供電。電容器Cl可被配置跨接在輸入電壓兩端以對(duì)Vin進(jìn)行解耦。電壓變換器模塊104’可以包括例如高側(cè)(HS)開(kāi)關(guān)和低側(cè)(LS)開(kāi)關(guān)，其中，HS和LS開(kāi)關(guān)可以包括晶體管，如功率M0SFET。HS和LS開(kāi)關(guān)還可以包括例如體二極管電路(未示出)和/或其他已知的電源開(kāi)關(guān)特征。在一個(gè)實(shí)施例中，HS開(kāi)關(guān)可以耦合到輸入電壓Vin和電感器LI，而LS開(kāi)關(guān)也可以耦合到電感器LI的同一側(cè)和接地。電壓變換器模塊104’還可以包括HS/LS驅(qū)動(dòng)器電路200，HS/LS驅(qū)動(dòng)器電路200用于驅(qū)動(dòng)HS和LS開(kāi)關(guān)。PWM信號(hào)可以由PWM模塊110產(chǎn)生，以驅(qū)動(dòng)HS/LS驅(qū)動(dòng)器電路200，HS/LS驅(qū)動(dòng)器電路200可以包括公知的反饋控制機(jī)制，用于對(duì)PWM信號(hào)的占空比提供控制。雖然圖2中未示出，但在某些情形下，期望在電壓變換器模塊104’中實(shí)現(xiàn)電流感測(cè)電路，以確定流經(jīng)電感器LI的電流。電流感測(cè)電路可以包括例如串聯(lián)耦合的電阻器和電容器(例如，RC網(wǎng)絡(luò))，串聯(lián)耦合的電阻器和電容器跨接在電感器LI兩端，以產(chǎn)生與流經(jīng)電感器LI的電流相對(duì)應(yīng)的可測(cè)值。電容器C2可以跨接輸出電壓兩端，以對(duì)Vout進(jìn)行解耦。
[0019]當(dāng)負(fù)載需要時(shí)，同步降壓變換器可以操作以提供電力和吸收電力(例如，升壓模式)，其中，吸收電力是通過(guò)允許流經(jīng)電感器LI的電流(例如，IJ流回LS開(kāi)關(guān)而轉(zhuǎn)負(fù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，在CCM和DCM操作中，系統(tǒng)100’都可以產(chǎn)生Vout，而Il保持為正值。然而，輸出電壓或負(fù)載消耗的電流的變化可能導(dǎo)致系統(tǒng)100’從C3的吸收電力，并且因此k可以被允許在CCM操作中在PWM占空比的一些或全部期間轉(zhuǎn)負(fù)(例如，“升壓”模式)。在DCM操作過(guò)程中，可以關(guān)閉LS開(kāi)關(guān)，以防止L倒流。CCM和DCM操作均具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在負(fù)載消耗更多的電流，與DCM操作相比而言，CCM操作能夠以更小的噪聲來(lái)產(chǎn)生Vout。然而，與CCM操作相比，DCM操作的至少一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)負(fù)載消耗較少電流時(shí)，它更為有效。因此，對(duì)系統(tǒng)100’來(lái)說(shuō)，能夠以?xún)煞N模式進(jìn)行操作是有益的。
[0020]然而，將系統(tǒng)100’配置為以CCM和DCM兩種模式進(jìn)行操作需要控制器106知道込何時(shí)將要轉(zhuǎn)負(fù)(如，為零或低于零)。這個(gè)時(shí)間點(diǎn)正是負(fù)載汲取的電流已經(jīng)降至從CCM轉(zhuǎn)變?yōu)镈CM可以對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的性能有利的時(shí)間點(diǎn)。在傳統(tǒng)的電源解決方案中，可對(duì)ZCD采用模擬或數(shù)字方法。在模擬解決方案中，系統(tǒng)100’還可以包括Z⑶模塊108’，Z⑶模塊108’用于確定IJ可時(shí)為零或低于零(例如，通過(guò)感測(cè)HS開(kāi)關(guān)和LS開(kāi)關(guān)連接到電感器LI的節(jié)點(diǎn)(在下文中稱(chēng)為開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)202)處的極性變化)。ZCD模塊108’可以至少包括滯后比較器電路204。在一個(gè)實(shí)施例中，Z⑶模塊108’還可以包括鎖存電路(未示出)。鎖存電路可以包括例如觸發(fā)電路(如，D型觸發(fā)電路，如圖所示)。指示k的信號(hào)可以通過(guò)將滯后比較器電路204的正輸入端連接到電感器LI的開(kāi)關(guān)側(cè)來(lái)確定。在一個(gè)實(shí)施例中，滯后比較器電路204的輸出可以用來(lái)為鎖存電路提供時(shí)鐘，并且鎖存電路的D輸入可以連接到Vin。從電感器LI的開(kāi)關(guān)側(cè)接收到的信號(hào)可能是相對(duì)嘈雜的，因此，使用鎖存電路可以避免滯后比較器電路204的輸出端處“顫振”。Z⑶模塊108’可以產(chǎn)生指示L過(guò)零的控制信號(hào)。還可以在滯后比較器電路204的輸出端處使用保持電路(未示出)，以在一個(gè)或多個(gè)PWM周期期間保持控制信號(hào)的狀態(tài)(例如，以確?？刂破?06不會(huì)錯(cuò)過(guò)過(guò)零控制信號(hào))。示例性的保持電路可以包括鎖存電路(例如，D型觸發(fā)器件等)，鎖存電路被配置用于鎖存控制信號(hào)狀態(tài)。
[0021]雖然基本上起作用，但模擬解決方案中的某些操作特性會(huì)使連續(xù)Z⑶有問(wèn)題。比較器固有的偏移和延遲可能影響ZCD的準(zhǔn)確性、響應(yīng)性等。ZCD的不準(zhǔn)確可能導(dǎo)致電感器LI中的剩余電流在電壓變換器模塊104’中消散并影響效率。過(guò)度振蕩還可能引起系統(tǒng)100’中的電磁干擾(EMI)問(wèn)題。在ZCD的數(shù)字解決方案中，零電流可以通過(guò)確定系統(tǒng)100’的輸出電流何時(shí)降至込的峰到峰紋波電流的72以下來(lái)確定。込的峰到峰紋波電流可以基于某種關(guān)系，包括Vin、Vout、電感器LI的電感、HS和LS開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)頻率以及輸出電流。通過(guò)這種方式，可以使用從電壓變換器模塊104’監(jiān)測(cè)的參數(shù)來(lái)以數(shù)字方式確定ZCD。然而，電感可能隨電流、溫度等而變化。ViruVout和開(kāi)關(guān)頻率遙測(cè)也可能引起Ilj的峰到峰紋波電流計(jì)算中的不準(zhǔn)確，這可能影響ZCD的總體準(zhǔn)確性。不準(zhǔn)確的ZCD檢測(cè)可能影響系統(tǒng)100’的效率并且弓I起造成電磁干擾的過(guò)度振蕩。
[0022]在根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，混合系統(tǒng)可以包括模擬特征，模擬特征用于CCM操作過(guò)程中最初的第一過(guò)零，但所有后續(xù)的操作可以用控制器106以數(shù)字方式控制。如圖2的系統(tǒng)100’所示，ZCD模塊108’可以負(fù)責(zé)檢測(cè)Il為零或低于零時(shí)的首次出現(xiàn)(例如，基于ZCD比較器電路204感測(cè)到在LS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通期間開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)202處的電壓大于零，這是込開(kāi)始反轉(zhuǎn)的指示)。初始ZCD之后，數(shù)字DCM控制112可以執(zhí)行和計(jì)算以控制后續(xù)脈沖的產(chǎn)生(例如，可以控制由PWMllO進(jìn)行的PWM信號(hào)產(chǎn)生)。通過(guò)這種方式，可以在沒(méi)有持續(xù)依賴(lài)模擬ZCD的消極方面的情況下實(shí)現(xiàn)模擬解決方案的初始響應(yīng)。然后可以用顯著更高效的數(shù)字DCM控制112來(lái)控制系統(tǒng)100’的操作。然而，根據(jù)至少一個(gè)實(shí)施例，可用于控制系統(tǒng)100’的數(shù)字控制與現(xiàn)有解決方案中使用的控制顯著不同(例如，不需要為數(shù)字DCM控制算法提供由電壓變換器模塊104’測(cè)得的值作為輸入)。
[0023]圖3示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)與不連續(xù)模式波形之間的示例性關(guān)系。如圖表300所示，302處所示的CCM操作期間的L的斜率大體上等于304處所示的DCM操作期間的込的斜率。該關(guān)系還體現(xiàn)在以下公式中:
[0024](Vin-Vout) /L*Ton = Vout/L*Toff(I)
[0025]公式I表示込相對(duì)于HS開(kāi)關(guān)的操作的已知比例，其中(Vin-Vout)/L為込的上坡的壓擺率，Vout/L為込的下側(cè)的斜率。根據(jù)CCM Il與DCM Il之間的斜率的這種關(guān)系:
[0026]2 = 2 (2)
L 」 T2 T4
[0027]其中，Tl表示DCM中HS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，T2表示DCM中HS開(kāi)關(guān)的截止時(shí)間(例如，并且可能是LS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間)，T3表示CCM中HS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，并且Τ4表示CCM中HS開(kāi)關(guān)的截止時(shí)間。然后還可以用公式(2)得出以下關(guān)系:
[0028]Τ2 = Tl*-= Tl*( 3 )
I.」73D
[0029]在公式(3)中，D為驅(qū)動(dòng)HS開(kāi)關(guān)的PWM信號(hào)的占空比。公式(3)可以允許數(shù)字DCM控制器112通過(guò)以數(shù)學(xué)方式預(yù)測(cè)L將何時(shí)接近零來(lái)控制系統(tǒng)100’中的DCM操作，而無(wú)需依靠ZCD (例如，使用ZCD模塊104)。與先前的數(shù)字DCM策略相比，公式(3)更不易受環(huán)境因素的影響，因?yàn)樗灰蕾?lài)那么多參數(shù)，并且所依賴(lài)的參數(shù)不受環(huán)境影響。例如，經(jīng)由控制器106與電壓變換器模塊104’之間的通信，Tl (例如，HS開(kāi)關(guān)的Tia時(shí)間)和D(例如，驅(qū)動(dòng)HS開(kāi)關(guān)的信號(hào)的占空比)對(duì)數(shù)字DCM控制112而言是可用的，該通信由PMBUS規(guī)范或制定經(jīng)由數(shù)字總線(xiàn)與電源變換器進(jìn)行通信的方式的另一種標(biāo)準(zhǔn)所定義。在一個(gè)實(shí)施例中，HS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間與LS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的比率可以是常數(shù)。因此，LS開(kāi)關(guān)的操作可以根據(jù)公式(3)中所示的HS開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間和截止時(shí)間的計(jì)算來(lái)進(jìn)行控制。
[0030]圖4示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的連續(xù)與不連續(xù)模式操作之間的示例性轉(zhuǎn)變。例如，系統(tǒng)100初始時(shí)可以在CCM下進(jìn)行操作，如402處所示。隨著條件改變(例如，負(fù)載汲取的電流量下降)，Z⑶可以確定L降至零并過(guò)零，如404處所示。404處的Z⑶之后，數(shù)字DCM控制112可以控制L中的DCM操作，如406處所示。在一個(gè)實(shí)施例中，圖4中所示的死區(qū)時(shí)間(例如，DT)(例如，LS開(kāi)關(guān)關(guān)閉期間的時(shí)間)可由控制器106和/或PWM模塊110根據(jù)Vout和1ut來(lái)控制(例如，根據(jù)Vout來(lái)確定和/或設(shè)定DT的控制方案是公知的)。
[0031]圖5示出了根據(jù)本申請(qǐng)的至少一個(gè)實(shí)施例的混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作的示例性操作。在操作500中，電壓變換器模塊可以在CCM下進(jìn)行操作。在操作502中，可以在電壓變換器模塊中感測(cè)電感器電流。例如，電感器電流可以由耦合到電壓變換器模塊的ZCD模塊來(lái)進(jìn)行感測(cè)。隨后，可以在操作504中確定電感器電流IJ例如，由ZCD模塊所監(jiān)測(cè))是否為零或低于零。如果在操作504中確定電感器電流L大于零，那么可以在操作500中繼續(xù)CCM操作。否則，如果確定電感器電流L為零或低于零，那么可以在操作506中將操作從CCM轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字DCM控制。
[0032]可選的是(例如，根據(jù)系統(tǒng)配置)，操作506之后可以進(jìn)行操作508，在操作508中，可以進(jìn)一步確定是繼續(xù)DCM操作還是返回CCM操作。在一個(gè)實(shí)施例中，該確定可以根據(jù)電感器電流返回為大的正電流值(例如，負(fù)載中增大的電流汲取)，這可能伴有可能隨后觸發(fā)另一個(gè)PWM周期的相應(yīng)的輸出電壓降低。例如，如果在LS開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間終止之前電壓變換器的輸出電壓降至(例如，用于設(shè)定所需的輸出電壓)參考電壓以下，并且這種狀況持續(xù)一定數(shù)量的PWM周期，那么控制器于是可以確定該狀況表明返回CCM操作是適當(dāng)?shù)?。如果在操?08中確定不需要CCM，那么可以在操作506中繼續(xù)DCM操作。否則，如果確定需要CCM，那么操作508之后，可以返回操作500，在操作500中，CCM操作可以恢復(fù)。
[0033]雖然圖5示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的各種操作，但應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于其他實(shí)施例而言，并非圖5中所示的所有操作都是必需的。實(shí)際上，本文中完全預(yù)期到在本申請(qǐng)的其他實(shí)施例中，圖5中所示的操作和/或本文中所述的其他操作可按照未在任何附圖中具體示出但仍然完全符合本申請(qǐng)的方式組合。因此，涉及未明確在一幅附圖中示出的特征和/或操作的權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本申請(qǐng)的范圍和內(nèi)容內(nèi)。
[0034]如本文的任何實(shí)施例中所用，術(shù)語(yǔ)“模塊”可以指被配置用于進(jìn)行任何上述操作的軟件、固件和/或電路。軟件可以體現(xiàn)為記錄在非瞬時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的軟件包、代碼、指令、指令集和/或數(shù)據(jù)。固件可以體現(xiàn)為存儲(chǔ)設(shè)備中硬編碼的(如，非易失性的)代碼、指令或指令集和/或數(shù)據(jù)。如本文任何實(shí)施例中所用，“電路”可以包括例如單獨(dú)的或任何組合形式的硬連線(xiàn)電路、可編程電路(如包括一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的指令處理內(nèi)核的計(jì)算機(jī)處理器)、狀態(tài)機(jī)電路和/或存儲(chǔ)由可編程電路執(zhí)行的指令的固件。模塊可以總體或單獨(dú)地體現(xiàn)為形成較大系統(tǒng)的一部分的電路，例如，集成電路(1C)、單芯片系統(tǒng)(SoC)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)等。
[0035]本文所述的任何操作都可以在包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的系統(tǒng)中實(shí)施，其中存儲(chǔ)介質(zhì)上單獨(dú)或組合地存儲(chǔ)了指令，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行這些指令時(shí)，進(jìn)行所述方法。這里，處理器可以包括例如服務(wù)器CPU、移動(dòng)設(shè)備CPU和/或其他可編程電路。另外，目的是可以將本文所述的操作分配到多個(gè)物理設(shè)備上，例如，在不止一個(gè)不同的物理位置處的處理結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括任何類(lèi)型的有形介質(zhì)，例如，任何類(lèi)型的磁盤(pán)，包括硬盤(pán)、軟盤(pán)、光盤(pán)、壓縮盤(pán)只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、壓縮盤(pán)可重寫(xiě)光盤(pán)(⑶-RW)和磁光盤(pán)、半導(dǎo)體設(shè)備，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，如動(dòng)態(tài)和靜態(tài)RAM、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)、閃存、固態(tài)硬盤(pán)(SSD)、嵌入式多媒體卡(eMMC)、安全數(shù)字輸入/輸出(SD1)卡、磁卡或光卡，或任何類(lèi)型的適于存儲(chǔ)電子指令的介質(zhì)。其他實(shí)施例可以實(shí)施為由可編程控制器件來(lái)執(zhí)行的軟件模塊。
[0036]因此，本申請(qǐng)涉及混合連續(xù)和不連續(xù)模式操作。通常，包括控制模塊和電壓變換器模塊的系統(tǒng)可被配置為以連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)進(jìn)行操作，直到流經(jīng)電壓變換器模塊中的電感器的電流被確定為零或低于零(如，負(fù)的)。隨后，控制器可以轉(zhuǎn)變?yōu)橐圆贿B續(xù)控制模式(DCM)來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。DCM中的一些或全部可以在控制器內(nèi)以數(shù)字方式實(shí)施。通過(guò)這種方式，可以實(shí)現(xiàn)來(lái)自CCM或DCM操作的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)將與這些控制方案相關(guān)的缺點(diǎn)降至最低。此外，與傳統(tǒng)的DCM操作相比，將DCM控制數(shù)字化可更易于實(shí)施，并且性能更佳。
[0037]以下例子涉及另外的實(shí)施例。在一個(gè)例子中，提供了一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以包括電壓變換器模塊、零電流檢測(cè)模塊和控制模塊。電壓變換器模塊包括用于產(chǎn)生輸出電壓的電感器，零電流檢測(cè)模塊用于確定流經(jīng)電感器的電流何時(shí)為零或低于零，并且控制模塊用于以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作，直到零電流檢測(cè)模塊確定電感器電流為零或低于零。
[0038]在另一個(gè)例子中，提供了一種方法。該方法可以包括以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作，確定電壓變換器模塊中的電感器中的電流，以及當(dāng)電感器電流被確定為零或低于零時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
[0039]在另一個(gè)例子中，提供了至少一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)。所述至少一種機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)上可以單獨(dú)或以組合方式存儲(chǔ)指令，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行所述指令時(shí)，導(dǎo)致以下操作:以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作，確定電壓變換器模塊中的電感器中的電流，以及當(dāng)電感器電流被確定為零或低于零時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詳?shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
[0040]本文中采用的術(shù)語(yǔ)和表達(dá)方式作為描述而非限制的術(shù)語(yǔ)使用，并且在使用這種術(shù)語(yǔ)和表達(dá)方式的過(guò)程中，不旨在排除所示出和描述的特征(或其一部分)的任何等同物，并且應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，各種修改形式均有可能落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，權(quán)利要求旨在涵蓋所有這種等同物。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字電源系統(tǒng)包括: 電壓變換器模塊，其包括電感器以用于產(chǎn)生輸出電壓； 零電流檢測(cè)模塊，其用于確定流經(jīng)所述電感器的電流何時(shí)為零或低于零；以及 控制模塊，其用于以連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)所述電壓變換器模塊進(jìn)行操作，直到所述零電流檢測(cè)模塊確定所述電感器電流為零或低于零，并且在所述零電流檢測(cè)模塊確定所述電感器電流為零或低于零之后，以數(shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式來(lái)對(duì)所述電壓變換器模塊進(jìn)行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓變換器模塊包括DC-DC同步降壓變換器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓變換器模塊進(jìn)一步包括耦合到所述電感器的高側(cè)晶體管和低側(cè)晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，所述零電流檢測(cè)模塊包括比較器，當(dāng)所述電感器電流為零或低于零時(shí)，所述比較器向所述控制模塊輸出信號(hào)，其中，所述電感器電流的狀態(tài)是基于所述比較器確定在所述低側(cè)晶體管導(dǎo)通期間開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓大于零來(lái)進(jìn)行感測(cè)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，在所述數(shù)字不連續(xù)導(dǎo)電模式中，所述控制模塊中的控制器產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)所述高側(cè)晶體管和所述低側(cè)晶體管的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字電源系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器不需要在操作期間從所述電壓變換器模塊測(cè)得的輸入就能產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H02M3/157GK204013226SQ201420043500
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月23日
【發(fā)明者】S·肖, F·艾哈邁德 申請(qǐng)人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司