[发明专利]用于CCM中的升压转换器的限流控制电路

说明书

一种用于升压转换器的控制电路，其中，该控制电路包括切换装置，用于切换该升压转换器以执行循环，其中，每个循环包括电感器存储由输入电压提供的能量的能量充电状态和该电感器向该升压转换器的输出端提供能量的能量放电状态；比较装置，用于确定该电感器处的电流是否高于预定的最大电流；以及关断时间信号生成装置，用于基于该电感器处的电流是否高于该预定的最大电流生成关断时间信号，其中，该关断时间信号用于确定下一个切换事件的放电状态的持续时间，并且该切换装置用于基于所生成的关断时间信号切换该升压转换器。

本申请要求于2022年1月14日提交欧洲专利局、申请号为EP22151658.6的欧洲专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及一种用于限制升压转换器电路的输入电流的控制电路。本申请还涉及一种包括该控制电路的升压转换器电路以及一种操作包括该控制电路的该升压转换器电路的方法。

背景技术

能量收集是能量从外部源获取、捕获、并存储用于小型无线自主设备的过程，例如可穿戴电子设备和无线传感器网络中使用的设备。直流到直流(direct current todirect current,DC-DC)转换器电路，例如升压转换器电路，是通过以下方法将直流(direct current，DC)电源从一个电压电平转换为另一个电压的电子电路，即首先使用输入电压对储能元件充电，然后对储能元件进行放电以在DC-DC转换器的输出端提供能量。DC-DC转换器可用于增加从能量源收集的能量。恒定导通时间(Constant-On-Time，COT)升压转换器因其简单性和高性能而广受欢迎。

当以连续导通模式工作时，电池(以及电池的PCB布线)会产生与升压转换器的线圈串联的阻抗。该阻抗通常具有电感特性，使得线圈电流纹波会在PCB上的线圈的电池电压连接处引起高压变化。由于其它应用也可以在该点处连接，因此通常利用电容器将其与地解耦，从而在电池和线圈之间产生低通滤波器。为了避免线圈中过大的电流，通常实施电流保护。

由M.Berkhout在IEEE固态电路杂志，40卷，第11期，2005年11月(IEEE Journal ofSolid-State Circuits,Volume:40,Issue 11,Nov.2005)上发表的“D类音频功率放大器的集成过流保护系统(Integrated overcurrent protection system for class-D audiopower amplifiers)”中，公开了一种功率级，该功率级包括用于切换电感负载的开关，并且该功率级通过测量电感器中的电流并在检测到最大电流时控制开关提供电流保护。这种过流保护将很好地限制最大电流。然而，在升压转换器正在充电的时间段，即，通过电感器的电流增加的阶段的持续时间现在偏离了预期值，并且作为电流限制动作的自然结果，无法再维持预期的升压电压。在该限制动作期间，电感器电流具有不可预测的高幅度低频模式。电池去耦电容器上的电压也受该限制电流行为的影响。在升压转换器的输入端利用电容器进行滤波对于这些电流模式不是非常有效，并且导致电池电压处的低频高幅度的电压变化，从而干扰升压转换器和连接到该节点的其他应用的运行。此外，由于在电池电流和峰值线圈电流之间没有明确的关系，所以该解决方案阻止了精确的电池限流器控制。在不可预测的切换行为期间的平均电流低于常规切换的情况。这比常规切换的情况更早地限制了输入功率。

发明内容

本申请的一个目的是实现控制装置以限制升压转换器的电流，使得切换频率稳定，并且避免限流期间电感器的低频高幅度变化。通过避免电感器中的高幅度变化，平均电流可以比现有技术的解决方案中的高。