本公開涉及一種具有改進(jìn)的電流檢測的用于開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的控制設(shè)備，并且涉及一種開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。

背景技術(shù)：

1、眾所周知，開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器能夠使用不同的操作方案將輸入直流電壓(dc)轉(zhuǎn)換為輸出直流電壓，并且可以使用不同的拓?fù)浍@得，其中最常見的一種拓?fù)涫撬拈_關(guān)非反相拓?fù)洹?/p>

2、圖1示出了包括四開關(guān)非反相開關(guān)電路(在下文中稱為開關(guān)電路3)和控制設(shè)備5的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器1。

3、開關(guān)電路3由第一半橋7、第二半橋9和電感器10形成。

4、第一半橋7由串聯(lián)耦合在輸入端子15與公共節(jié)點(diǎn)17之間的第一高側(cè)開關(guān)11和第一低側(cè)開關(guān)13(此處是兩個n-mos晶體管)形成。

5、公共節(jié)點(diǎn)17通過分流電阻器19而被耦合至參考電位線(接地)18。

6、相對于接地18，輸入電壓vin被施加到輸入端子15。

7、第二半橋9由串聯(lián)耦合在輸出節(jié)點(diǎn)24與公共節(jié)點(diǎn)17之間的第二高側(cè)開關(guān)20和第二低側(cè)開關(guān)22(此處也是兩個n-mos晶體管)形成。

8、稱為接地18的輸出電壓vout存在于輸出節(jié)點(diǎn)24處，并且被施加到負(fù)載25。

9、電感器10被耦合在第一半橋7的中間節(jié)點(diǎn)與第二半橋9的中間節(jié)點(diǎn)之間。

10、根據(jù)輸入電壓vin與輸出電壓vout之間的比率，開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器1可以在三種操作模式中的一種操作模式中工作，如果vin>vout，則也稱為“降壓”，如果vin<vout，則稱為“升壓”，并且如果vin≈vout，則為“降壓-升壓”。

11、取決于操作模式，通過適當(dāng)控制第一半橋7和第二半橋9的切換，事實(shí)上可以將輸出電壓vout保持在參考電壓vref，例如由用戶根據(jù)具體應(yīng)用選擇，而與輸入電壓vin的值無關(guān)。

12、為此，控制設(shè)備5被耦合至輸入節(jié)點(diǎn)15并且耦合到輸出節(jié)點(diǎn)24，并且接收參考電壓vref。

13、此外，已知將控制設(shè)備5設(shè)計為使得調(diào)節(jié)器1的操作是電流控制的。

14、在這方面，控制設(shè)備5被耦合至分流電阻器19，并且檢測分流電壓vs，該分流電壓vs在分流電阻器19上下降并且是在使用中流動通過電感器10的電流的函數(shù)。

15、從輸入電壓vin、輸出電壓vout、參考電壓vref和分流電壓vs開始，控制設(shè)備5生成四個開關(guān)控制信號h1、l1、h2、l2，它們分別控制第一高側(cè)開關(guān)11、第一低側(cè)開關(guān)13、第二高側(cè)開關(guān)20和第二低側(cè)開關(guān)22的切換。

16、在降壓模式、升壓模式或降壓-升壓模式中，開關(guān)11、13、20和22被驅(qū)動，使得調(diào)節(jié)器1在導(dǎo)通階段和關(guān)斷階段之間交替，在導(dǎo)通階段中電感器電流增大，在關(guān)斷階段中電感器電流減小。

17、控制設(shè)備5形成閉環(huán)控制電路，該閉環(huán)控制電路根據(jù)分流信號vs修改開關(guān)控制信號h1、l1、h2、l2，使得輸出電壓vout保持等于參考電壓vref。

18、詳細(xì)地，控制設(shè)備5將分流電壓vs與閾值進(jìn)行比較，該閾值是輸出電壓vout與參考電壓vref之間的差的函數(shù)，并且作為響應(yīng)，修改導(dǎo)通階段和關(guān)斷階段的持續(xù)時間。

19、然而，申請人已經(jīng)觀察到，已知的調(diào)節(jié)器在分流電壓vs中受到高噪聲的影響。這種噪聲相對于預(yù)期行為修改分流電壓vs的行為，損害了控制設(shè)備5的正確運(yùn)作。

20、事實(shí)上，分流電壓vs中的噪聲可能會諸如更改分流電壓vs與上述閾值之間的比較。這可能導(dǎo)致在使用中流動通過電感器10的電流中生成次諧波的現(xiàn)象，特別是對于電感器電流的高值而言。

21、此外，電感器電流中的次諧波現(xiàn)象也可能導(dǎo)致音頻和電磁噪聲的生成以及同一調(diào)節(jié)器的長期不穩(wěn)定性。

22、根據(jù)一種方法，控制設(shè)備5包括具有固定時間常數(shù)的濾波器，它對分流電壓vs進(jìn)行濾波。然而，這種方法不允許解決由分流電壓vs的噪聲和由此生成的電感器電流中的次諧波導(dǎo)致的問題。

23、本公開的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開，提供了一種用于開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的控制設(shè)備、開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器和用于開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的控制方法，如所附權(quán)利要求中定義的。

技術(shù)特征：

1.一種控制設(shè)備，用于包括開關(guān)電路的降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，所述控制設(shè)備被配置為執(zhí)行所述開關(guān)電路的電流控制，所述控制設(shè)備包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的時間常數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器是低通濾波器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器被配置為：當(dāng)所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器處于降壓操作模式時具有第一時間常數(shù)，并且當(dāng)所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器處于升壓操作模式時具有第二時間常數(shù)，其中所述第二時間常數(shù)大于所述第一時間常數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器控制信號是所述開關(guān)控制信號中的一個開關(guān)控制信號。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器包括至少一個電阻元件，所述至少一個電阻元件具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的電阻。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制設(shè)備，其中所述電阻元件包括并聯(lián)電路，所述并聯(lián)電路包括電阻器和開關(guān)，其中所述開關(guān)由所述濾波器控制信號控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器控制信號是第一濾波器控制信號，其中所述濾波器還被配置為接收指示所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的所述實(shí)際操作模式并且不同于所述第一濾波器控制信號的第二濾波器控制信號，其中所述濾波器的所述電阻元件包括具有第一分支和第二分支的并聯(lián)電路，每個分支包括彼此串聯(lián)連接的相應(yīng)電阻器和相應(yīng)開關(guān)，并且其中所述第一分支的所述開關(guān)由所述第一濾波器控制信號控制，并且所述第二分支的所述開關(guān)由所述第二濾波器控制信號控制。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述濾波器包括至少一個電容元件，所述至少一個電容元件具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的電容。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，還被配置為：當(dāng)所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器處于升壓操作模式時，執(zhí)行峰型電流控制，并且當(dāng)所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器處于升壓操作模式時，執(zhí)行谷型電流控制。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中所述環(huán)路控制電路包括：

12.一種降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，包括：

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，其中所述濾波器包括被集成在所述控制設(shè)備中的電氣元件。

14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，其中所述濾波器包括分立電氣元件。

15.一種控制方法，用于降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器包括開關(guān)電路以及被配置為執(zhí)行所述開關(guān)電路的電流控制的控制設(shè)備，所述控制方法包括：

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括：由所述濾波器，接收指示所述降壓-升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的所述實(shí)際操作模式的濾波器控制信號。

17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中所述濾波器具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的時間常數(shù)。

18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中所述濾波器控制信號是所述開關(guān)控制信號中的一個開關(guān)控制信號。

19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中所述濾波器包括至少一個電阻元件，所述至少一個電阻元件具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的電阻。

20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的控制方法，其中所述濾波器包括至少一個電容元件，所述至少一個電容元件具有根據(jù)所述濾波器控制信號可變的電容。

21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，其中所述濾波器是低通濾波器。

22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括：

23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括：

24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的控制方法，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及用于開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的控制設(shè)備和方法以及開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。一種用于所述降壓?升壓型的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的控制設(shè)備具有開關(guān)電路。所述控制設(shè)備被配置為執(zhí)行所述開關(guān)電路的電流控制，并且由濾波器和環(huán)路控制電路形成。所述濾波器被配置為被耦合至所述開關(guān)電路的電阻元件，并且提供從指示流動通過所述電阻元件的電流的測量信號開始的濾波信號。所述環(huán)路控制電路被配置為根據(jù)所述濾波信號生成一個或多個開關(guān)控制信號以驅(qū)動所述開關(guān)電路。所述濾波器被配置為接收指示所述開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)際操作模式的濾波器控制信號。所述濾波器根據(jù)所述濾波器控制信號可變。

技術(shù)研發(fā)人員：I·弗洛里亞尼,M·J·佩萊格里尼,S·坎納瓦休歐羅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：意法半導(dǎo)體國際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/6/26