[发明专利]待机电流减少的调节器过电压保护电路

说明书

技术领域

本公开内容主要涉及电子功率转换，并且更具体地涉及减少功率转换器中的误差放大器所需的偏置电流水平和有关方法。

背景技术

功率转换器(也称为“电压调节器”)是将输入电压波形转换成指定输出电压波形的电源或者功率处理电路。直流-直流功率转换器将直流(“dc”)输入电压转换成直流输出电压。与功率转换器关联的控制器通过控制其中所用的功率开关的导通来管理功率转换器的操作。一般而言，控制器在反馈回路配置(也称为“控制回路”或者“闭合控制回路”)中耦合于功率转换器的输入与输出之间。

通常，控制器测量功率转换器的输出特性(例如输出电压、输出电流或者输出电压和输出电流的组合)，并且基于该输出特性来控制功率转换器的功率开关的导通。例如，在运用线性调节器的功率转换器(即如下功率转换器电路拓扑，在该拓扑中功率开关置于功率转换器的输入与输出之间)中，控制器在功率开关的响应曲线的线性区域中控制功率开关的导通性，以调节功率转换器的输出电压。在运用切换模式电路拓扑的功率转换器中，控制器控制功率开关的占空比以调节输出电压。占空比是功率开关的导通时段与其切换时段之比。因此，如果功率开关在半个切换时段内导通，则用于功率开关的占空比将为百分之五十。此外，由于用于负载系统的电压或者电流因系统操作条件的改变而动态地改变，所以控制器应当被配置成动态地增加或者减少其中功率开关的占空比，以将输出特性如输出电压维持于希望值。控制器也应当对功率转换器的过载条件(比如在其输出的两端耦合的短路)进行响应。这样的控制器的一项设计考虑是它针对过载条件和在去除短路时可能产生过电压条件的输出电压过冲的响应时间。

现在参照图1，图示了常规待机功率转换器的示意图，该待机功率转换器包括用于在检测到输出电压过电压条件时提供对内部传输晶体管(internal pass transistor)的迅速切断的比较器。图1中所示电路包括用p型功率MOSFET Q3形成的“线性调节器”，该Q3将在调节器的输出端子处的输出电压V_out控制在经过调节的电压水平。在本领域中完全理解图1中所示常规设计，并且为求简洁这里将不进一步描述它。

如果在电路中不包括过电压保护，则常规设计的设计限制可能相互作用而产生针对调节器输出电压的很高过电压条件。待机调节器常用来将经过调节的电压供应给灵敏负载电路元件如微处理器控制单元，并且高输出过冲电压可能破坏该负载。

系统、特别是便携系统如笔记本计算机经常被配置成在待机模式中操作以节省由可以是电池的功率源递送的能量。经常要求这样的系统在待机模式中以延长的时间段操作，并且在待机模式中使功率耗散最少，这常常是一个实现延长功率源(比如电池)操作的关键系统特性。为了检测过冲电压而可能包括在电路中的过电压比较器一般消耗相当高水平的待机电流。

在待机模式中为功率转换器控制器提供低功率耗散对于市面上这样的系统而言是一个关键成功因素。当前系统设计在有附带成本和性能折衷的情况下利用汲取低水平偏置电流的电路部件来解决这一需要。对用于特别是在待机模式中控制功率转换器的改进布置的设计将处理仍未解决的应用需要。

发明内容

根据一个示例性实施例和有关方法，一种功率转换器形成有误差放大器，该功率转换器包括与误差放大器补偿电容器串联耦合的第一开关，其中在检测到大于阈值水平的电流水平时将补偿电容器从误差放大器去耦合。在一个实施例中，通过关断第一开关将补偿电容器从误差放大器去耦合。误差放大器可以被配置成感测功率转换器的输出电压。在一个实施例中，功率转换器包括功率开关，而功率开关耦合到功率转换器的输出端子。误差放大器被配置成控制功率开关的导通性，以调节功率转换器的输出特性，比如输出电压。在一个实施例中，感测功率转换器内部的电流水平。电流感测电路感测电流并且在检测到大于阈值水平的电流水平时产生用于禁止第一开关导通的信号。在一个实施例中，电流感测电路感测功率开关中的电流，以检测大于阈值水平的电流水平。

可以用各种功率转换器拓扑中的任一种(比如线性调节器电路拓扑)形成功率转换器。功率开关用作线性调节器中的电路部件或者用作切换模式功率转换器拓扑如降压型(buck)拓扑中的切换元件。

在一个实施例中，第二开关与补偿电容器并联耦合，而电流感测电路在检测到大于阈值水平的电流水平时使得第二开关导通。第二开关在检测到大于阈值水平的电流水平时对补偿电容器放电。在检测到小于阈值水平的电流水平时禁止第二开关导通。在一个实施例中，电流感测电路在检测到大于阈值水平的内部电流水平时将功率转换器的输出电流控制在限流水平。