[发明专利]DC-DC转换器和控制电路

说明书

在所描述实例中，DC‑DC转换器(100)和控制电路(101)提供高侧驱动器信号HSD和低侧驱动器信号LSD，且根据比较器信号CMP选择性地调整低侧切换装置(S2)断开与高侧切换装置(S1)接通之间的延迟时间。时控比较器电路(130)参考切换节点(104)以响应于所述高侧驱动器信号HSD的第一边缘而对所述高侧切换装置(S1)上的电压进行取样，且产生指示所述所取样高侧切换电压的极性的所述比较器信号CMP以促进所述高侧切换装置(S1)的零电压切换ZVS。

背景技术

切换DC-DC转换器电路用以将输入DC电压转换为输出DC电压或电流以驱动负载。许多DC-DC转换器电路使用高侧开关和低侧开关，所述高侧开关与所述低侧开关通常以交替方式致动以将输入电压转换为输出电压。在高侧开关上的电压由于与所述高侧开关相关联的电容的放电而为非零时，可能发生切换损耗。为实现高效率，需要在开关上的电压处于或接近于零时接通高侧开关。可针对零电压切换(ZVS)测量高侧开关电压，但高侧开关电压可能非常高。举例来说，高侧开关可连接到电力转换器输入干线和切换节点，所述切换节点可谐振直到或超出谐振转换器的电力转换器输入干线电压。因此，测量高侧开关上的电压以实施零电压切换需要高电压比较器适应到比较器的高输入电压，且高电压比较器通常遭受慢响应时间。就此而言，ZVS检测比较器应为快速的以用于实时切换控制(低传播延迟)，因为必须在低侧装置断开之后切换节点朝向电力转换器输入干线谐振时的短时间间隔期间进行比较。此外，连续时间比较器对于高速操作具有高功率消耗。另一方法是使用减小所检测信号的分压器，但此方法可能需要大的分压器组件，且大小限制通常需要分压器电阻器在控制器集成电路(IC)外部。而且分压器电阻器消耗电力以实施ZVS检测。另一方法使用辅助二极管和参考切换节点的电流镜提供近ZVS检测，但此方法需要额外电路且在大小和功率消耗方面是昂贵的。

发明内容

在所描述实例中，DC-DC转换器和控制电路提供高侧驱动器信号和低侧驱动器信号以控制输出电压。比较器电路比较所述高侧切换装置上的电压，且参考所述切换节点以允许使用低电压组件。所述比较器电路根据信号的边缘进行时控，所述信号接通高侧驱动器以对高侧开关上的电压进行取样且产生指示所述高侧开关上的所述电压的极性的比较器信号。所述控制电路根据所述比较器信号选择性地调整低侧切换装置断开与高侧切换装置接通之间的延迟时间以促进零电压切换。在其它实例中，所述比较器电路包含电平移位电路以从所述时控比较器接收所述比较器信号且将经电平移位的比较器信号提供到所述控制电路。

附图说明

图1是具有控制器集成电路(IC)的DC-DC降压转换器的示意图，所述控制器集成电路包含参考切换节点电压以测量高侧切换装置上的电压的时控比较器和用以将经电平移位的比较器信号提供到控制电路以实施零电压切换的低功率电平移位器电路。

图2是展示来自图1中的控制电路的驱动器输出信号和用以操作DC-DC转换器中的高侧开关和低侧开关的切换控制信号的波形图。

图3是展示控制电路操作以通过根据比较器信号选择性地调整断开低侧开关与接通高侧开关之间的延迟时间来实施零电压切换的表。

图4是展示可用于图1的控制器IC中的实例时控比较器电路的其它细节的示意图。

图5是展示可用于图1的控制器IC中的实例低功率电平位移器电路的示意图。

图6是展示高侧和低侧切换控制信号以及使用图1中的时控比较器的对应切换电压曲线的波形图，所述时控比较器用以在低侧开关断开与高侧开关接通之间的失效时间期间对高侧开关上的电压进行取样。

图7是展示具有控制器集成电路(IC)的另一DC-DC降压转换器的示意图，所述控制器集成电路包含第一辅助开关和第二辅助开关以及辅助电感器和参考切换节点电压以测量高侧切换装置上的电压的时控比较器和用以将经电平移位的比较器信号提供到控制电路以实施零电压切换的低功率电平移位器电路。

图8是展示切换控制信号连同图7的DC-DC转换器中的切换操作期间的电压和电流信号曲线的波形图。