[发明专利]具有动态阈值的磁滞降压变换器

说明书

本申请是中国专利申请200980133008.2(母案)的分案申请，母案的申请日是2009年6月19日，发明名称是“具有动态阀值的磁滞降压变换器”。母案的国际申请号是PCT/US2009/048016。

技术领域

本发明通常涉及磁滞降压变换器控制方案，尤其涉及一种使用输出电流指示来动态调节接通定时的降压变换器控制电路。

背景技术

在低输出电流电平，脉宽调制器(pulse width modulator,PWM)控制器以及其他类型的在高负载条件下输送高电流电平的切换功率调节器是低效的。由于脉宽对于低输出电流电平变得非常窄，变换器的功耗受用于操作切换电路和控制/传感电路且通常不随负载电流需量变化的功率支配，由此使变换器在低需量条件下非常低效。在备用低功率模式下经常使用可选的控制器模式操作变换器，由此虽不能获得完全的变换器动态特性，但可保持最小输出电压，以在低负载电流需量时提供所需的电源电压。由于可在负载需量基础上任意降低脉冲频率，脉冲频率调制器(Pulse-frequency modulator,PFM)电路经常用于低功率操作模式。已使用输出电压被保持在两个预设定点之间的磁滞控制电路提供这类低功率操作模式。由于磁滞变换器只在输出电压小于容许极限时起作用，因而它们具有宽的动态范围和可能的低功耗。

此外，在复杂性或PWM操作所需功率不符合要求的低功率应用中，由于控制电路本身可被完全置于备用模式下，且下限电压传感电路是唯一需要操作的电路，因而磁滞控制器有时用于对所有输出电流电平提供电源控制算法。当必须提高输出电压时，下限电压传感电路的输出于是可起动变换器的剩余者。另外，在PWM变换器的瞬态响应不能足够快地对负载瞬态作出响应的任何应用中，磁滞变换器也用于对变化的负载条件作出快速响应。

在典型的磁滞变换器中，当输出电压小于下限阈值时可提供恒定宽度脉冲，由此向输出电容器内注入电荷，从而使输出电压升高预定的量。然而，如果输出电流或输入电压条件发生变化，由于恒定宽度脉冲不能对不同电平的负载电流或输入电压作出响应，这种变换器会产生不符合要求的脉动水平。在其他类型的磁滞变换器中，对输入电压和其他电源条件进行监测，并对输出脉宽进行控制，以将脉动水平控制在比恒定宽度控制器可提供的更高程度。

然而，上述磁滞控制器、负载瞬态或输入压降均可由于变换器需要响应时间而引起下限阈值的负尖峰。在恒定宽度变换器中，可能需要一些脉冲使输出电压恢复，且在宽度受控磁滞变换器中存在初始负尖峰，这些负尖峰由已被触发的脉冲进行校正。

因此，希望提供一种通过控制负尖峰减小磁滞变换器中脉动的电源电路和控制方法。

发明内容

上述控制磁滞变换器中负尖峰的目的可通过一种降压切换电压调节器电路以及一种用于操作该降压切换电压调节器电路的方法实现。

通过预期由于负载电流变化而产生的脉动的大小，降压切换电压调节器电路可改善脉动控制。该电路可以是在切换调节器的备用模式下有源的控制电路，例如在较高电流输出需量条件下使用PWM控制模式、且在较低电流输出需量条件下进入备用模式的PWM调节器。比较电路将变换器的输出电压与由变换器输出电流指示产生的波形作比较，从而使变换器的接通时间随输出电流需量的增加而提前，且调节电压下限，以避免使负尖峰低于指定的脉动电压下限。变换器的断开时间由限制脉动电压最大值的上限阈值控制。输出电流指示可以是对输出电流的量度，或可以是由输入电压和输出电压波形计算得到的值。

从下文尤其是对本发明优选实施方式的说明，并结合附图，显而易见本发明的前述以及其他目的、特征和优点。

附图说明

图1A-1B是本发明实施方式所述功率切换电路的方框图。

图2A是图1A中控制电路10A的简化示意图。

图2B是图1B中控制电路10B的简化示意图。

图3A是显示在不连续传导模式(discontinuous conduction mode,DCM)下在图2A中的阈值产生器和控制电路20A内、以及在图2B中的阈值产生器和控制电路20B内所进行的计算的信号波形图。

图3B是显示在连续传导模式(continuous conduction mode,CCM)下在图2A中的阈值产生器和控制电路20A内、以及在图2B中的阈值产生器和控制电路20B内所进行的计算的信号波形图。

图4A-4B是显示图1A-1B和图2A-2B中所示电路内信号的信号波形图。

具体实施方式