[发明专利]用于调压器的基于电流的反馈控制

说明书

一种调压器，具有比较器和耦合到比较器的第一输入上的基准电压。调压器的输出电压通过电阻器耦合到比较器的第二输入上。电流源耦合到比较器的第二输入上。第一电流源可以是第一数模转换器(DAC)。第二电流源可以与第一DAC并联耦合。第二电流源可以是第二DAC。调压器可以包括升压拓扑。

技术领域

本发明总体涉及半导体器件，更具体地，涉及用于调压器的基于电流的反馈控制的半导体器件和方法。

背景技术

半导体器件通常存在于现代电子产品中。半导体器件的电子元件的数量和密度不同。分立的半导体器件通常包含一种类型的电子元件，例如，发光二极管(LED)、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。集成的半导体器件通常包含数百至数百万个电子元件。集成的半导体器件的示例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件(CCD)、太阳能电池和数字微镜器件(DMD)。

半导体器件实现广泛的功能，例如信号处理、高速计算、发送和接收电磁信号、控制电子设备、将太阳光转换为电能、以及为电视显示器创建视觉投影。半导体器件存在于娱乐、通信、功率转换、网络、计算机和消费产品领域中。半导体器件还可用于军事应用、航空、汽车、工业控制器和办公设备。

许多电子设备由电压供应供电，该电压供应不足以用于半导体装置或电子装置内的其它器件。例如，一些电子部件需要9伏特或12伏特来运行，却在由两个串联的1.5伏电池或通用串行总线(USB)端口的5伏电池供电的电子设备中。在其它情况下，设备由5或12伏电源供电，但是对于某些电路元件(例如，雪崩光电二极管(APD))需要20-90伏电压。

在需要转换输入电压以用于向元件供电的情况下，通常使用开关模式电源(SMPS)。图1中的升压调节器10是SMPS拓扑的一个示例。升压调节器10在V_IN节点12处接收输入电压，并将电压转换为V_OUT节点14处的输出电压。电流以两个不同的路径流过升压调节器10。第一路径通过电感器18和MOSFET 20到达接地节点24，而第二路径通过电感器18和二极管26到达V_OUT节点14。当MOSFET 20导通时，电流主要流过第一路径。通过电感器18的电流通过铁芯的磁化将能量储存在电感器中。通过电感器18的电流达到相当高的量级，因为金氧半场效晶体管20通过电感器18在V_IN节点12和地节点24之间实质上产生经由电感器18的短路。

当达到通过电感器18的足够电流时，MOSFET 20被关断，并且电流反而通过电感器18和二极管26流到V_OUT节点14。在第一阶段期间磁性地存储在电感器18中的能量导致通过二极管26的电流大于正常情况下的负载16的电流。通过二极管26的过电流将V_OUT节点14处的电压电势升高到高于V_IN节点12的电压电势。电容器28储存负载16不能立即使用的电荷。当负载16耗尽储存在电容器28中的电能时，V_OUT节点14的电压电势下降。当V_OUT节点14的电压下降到低于期望阈值时，MOSFET 20再次接通并断开以通过二极管26向V_OUT节点14注入更多能量。

为了确定MOSFET 20何时应该导通和截止，从电阻器30和32形成电阻器式分压器以在V_FB节点34处产生反馈电压。V_FB节点34处的电压电势由等式1给出。

等式1:

V_FB节点34处的电压电势与V_OUT节点14处的电压电势成比例，但是通过电阻器30和32的比率下降。比较器40包括耦合到V_FB节点34的第一输入，和耦合到V_REF节点42处的基准电压的第二输入。比较器40具有输出44，其指示V_FB节点34的电压电势是高于还是低于V_REF节点42的电压电势。