[发明专利]用于DC/DC变换器中基于能量的脉冲跳跃模式的控制电路和方法

说明书

本发明涉及用于开关模式电源(101)的控制电路以及用于控制开关模式电源的功率系中的开关元件(201，202)的相关方法。控制电路包括被配置成监测输出电流(Iout)以确定输出电流是否超过电流门限的模式控制器(107)。模式控制器被配置成控制开关控制器(105)以生成开关控制信号使得当电流超过电流门限时，功率系在连续传导模式下操作，并且在确定输出电流下降至或低于电流门限时，功率系的操作从连续传导模式变为脉冲跳跃模式，使得从连续传导模式进入脉冲跳跃模式，其中脉冲跳跃模式包括确定功率系的次级电路(204)中存储的能量的量。次级电路可操作地连接至输出端子，并且当次级电路中存储的能量的量下降到或低于能量阈值时，模式控制器借助于开关控制信号来指示开关控制器启用从初级电路到次级电路的能量传递，当次级电路中存储的能量的量超过上述能量门限时，借助于开关控制信号禁用从初级电路到次级电路的能量传递。

技术领域

本发明涉及用于开关模式电源的控制电路和方法。更特别地，本发明涉及用于可操作以控制脉冲跳跃模式的开关模式电源的控制电路和方法。

背景技术

开关模式电源(SMPS)是一种公知类型的功率变换器，其在向现代电子电路供应电力方面扮演着至关重要的角色。若干SMPS改进已经设想在高负载情况期间增加开关效率的方式。这样的改进的示例是现代SMPS中使用的同步整流概念。同步整流引起SMPS在更高电流水平实现高的功率效率。但是同步整流在SMPS的功率系(power train)中遭受增加的开关活动，这导致与传统SMPS中传统上使用的标准二极管整流相比而言在轻负载条件下的效率降低。

SMPS的轻负载效率对于SMPS供电的设备而言正在变得越来越重要。改进的轻负载效率有助于节省能量并且延长SMPS供电的设备的电池寿命。

现有技术中有几种用于改善SMPS的轻负载效率的方法。这样的方法的一个示例是借助于在非连续传导模式(DCM)下运行SMPS来降低循环能量和相关联的损失。方法的另一示例是借助于降低轻负载条件下的开关频率来降低开关损失。最后的示例针对多相变换器并且这些多相变换器的轻负载条件期间的改进通过关闭不必要的相位来实现。

另一公知的增加轻负载效率的方法是引入操作的脉冲跳跃模式(PSM)。操作的脉冲跳跃模式通常包括当占空比低于预定义的最小占空比时开始跳跃脉冲。这包括在非连续传导模式(DCM)下操作SMPS，这一方法的示例可以在诸如来自德州仪器的TPS61175等普通SMPS控制器的应用注释中找到。

脉冲跳跃模式的又一变型可以在US7075280中找到。这一变型使用恒定的接通时间，这意味着改变断开时间并且从而改变SMPS的开关频率。

US2006/0268974A1中公开了又一解决方案，其包括将SMPS的操作模式从CCM变为DCM而不改变开关信号的占空比。

与现有技术的解决方案相关联的问题在于，在操作的PSM期间进入SMPS的DCM。

发明内容

鉴于已知的SMPS控制方法中的这些问题，本发明旨在改进SMPS的轻负载效率。

本发明的另一目的是提供重负载与轻负载之间的平滑过渡。