[发明专利]同步直流开关电源和用于同步直流开关电源的控制器芯片

说明书

提供一种同步直流开关电源和用于同步直流开关电源的控制器芯片。所述控制器芯片包括：数据接口，接收用于设置和更改同步开关的死区时间、工作频率和驱动电压的数据；可读写存储器单元，存储通过数据接口接收的数据；死区时间控制器电路，调节同步开关工作时的死区时间；频率合成器电路，调节同步开关的工作频率；线性电压调节器电路，调节同步开关的驱动电压；控制器，根据同步直流开关电源的应用要求以及调节的死区时间、工作频率和驱动电压，来输出用于控制同步开关的控制信号，以使得同步直流开关电源的总功耗最低，从而实现同步直流开关电源转换效率的最佳化。

技术领域

以下描述涉及同步直流开关电源控制器，更详细地说，涉及一种同步直流开关电源控制器芯片结构设计及其应用。

背景技术

近来，由于大量电池供电设备的出现和对能量的节省的要求，在开关电源直流电压转换系统中，广泛使用同步开关技术以便最大限度地提高转换效率、减小系统体积和重量。特别地，随着高速虚拟数字货币的计算机、人工智能的计算机的出现，需要大功率开关电源为其供电，对其供电系统的转换效率要求极高。

同步直流开关电源一般主要由上下两个开关(通常称为高侧开关和低侧开关)、一个电感、一个电容、控制器芯片构成。控制器芯片通过与外部负载连接的负载端反馈电压，来调节两个开关的导通和断开时间，达到精确地输出电压的要求。

在同步开关直流电压转换电源系统中，其转换效率与很多因素(例如，控制器芯片和其外围的应用设计、器件选用等因素)有关。就转换效率而言，相关的因素包括：同步开关的导通电阻、电感的寄生电阻、同步开关在导通和断开时的开关损耗、控制芯片本身的功耗、同步开关的频率、控制器芯片输出的上下驱动信号的死区间隔等。

然而，传统的同步直流开关电源，一般利用现成的控制器电路芯片选用其外部开关以及电感和电容进行设计，无法进行同步开关直流电压转换电源系统的优化设计，也没有一种有效的方法可以实现转换效率的最大化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种效率优化的同步直流开关电源控制器芯片结构设计及其应用。

根据本发明的一方面，提供一种用于同步直流开关电源的控制器芯片。所述控制器芯片包括：数据接口，接收用于设置和更改同步开关的死区时间、工作频率和驱动电压的数据；可读写存储器单元，存储通过数据接口接收的数据；死区时间控制器电路，根据数据接口接收的数据来调节同步开关工作时的死区时间；频率合成器电路，根据数据接口接收的数据来调节同步开关的工作频率；可变线性电压调节器电路，根据数据接口接收的数据来调节同步开关的驱动电压；控制器，被构造为：根据所述同步直流开关电源的应用要求以及调节的死区时间、工作频率和驱动电压，来输出用于控制同步开关的驱动信号。

可选地，死区时间控制器电路还被构造为：当驱动信号中的同步开关的切换时间之间的差异较大时，将死区时间实时调节为接近0。

可选地，频率合成器电路和可变线性电压调节器电路根据实际应用的同步开关性能参数，分别将同步开关的工作频率和驱动电压调节为最佳值，以使得同步开关的总损耗最小。