转换器的软启动控制器制造技术

一种DC‑DC转换器，包括：第一开关，该第一开关连接到输入电压和共同节点，并且如果接通，则第一开关提供通过第一开关且通过共同节点到DC‑DC转换器的输出电压节点的信号路径；以及第二开关，该第二开关连接到接地和共同节点，并且如果接通，则第二开关提供通过第二开关且通过共同节点到DC‑DC转换器的输出电压节点的信号路径。DC‑DC转换器另外包括耦接到第一开关和第二开关的控制逻辑、第一节点、第一软启动控制器。更具体地说，控制逻辑经配置用于提供第一控制信号和第二控制信号，以分别控制第一开关和第二开关。第一节点可用于产生在初始化期间从零斜升的第一电压，并且软启动控制器经配置用于在第一电压不大于预定义的电平时控制第二控制信号。而且，当第一电压不大于预定义的电平时，第一软启动控制器将第二控制信号保持在较高电平以维持第二开关接通，并且仅在第一控制信号从较低电平转变到较高电平时，将第二控制信号转变到较低电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转换器的软启动控制器相关申请的交叉引用无
技术介绍
在电压转换器的启动或重新启动期间保护电压转换器的已知方式是提供“软启动”过程。使用软启动过程的电压转换器一般通过线性增加脉宽调制(PWM)信号的脉宽来实施，直到电压转换器的输出电压节点处的电压电平达到预定义的电平。通过使用软启动过程，电压转换器可以在初始化期间避免过热或故障。
技术实现思路
本文公开在软启动过程期间控制DC-DC转换器的输出电压电平的系统和方法。在实施例中，DC-DC转换器包括：第一开关，该第一开关连接到输入电压和共同节点，并且如果接通，则第一开关提供通过第一开关且通过共同节点到DC-DC转换器的输出电压节点的信号路径；以及第二开关，该第二开关连接到接地和共同节点，并且如果接通，则第二开关提供通过第二开关且通过共同节点到DC-DC转换器的输出电压节点的信号路径。DC-DC转换器另外包括耦接到第一开关和第二开关的控制逻辑、第一节点、第一软启动控制器。更具体地说，控制逻辑经配置用于提供第一控制信号和第二控制信号，以分别控制第一开关和第二开关。第一节点可用于产生在初始化期间从零斜升的第一电压，并且软启动控制器经配置用于在第一电压不大于预定义的电平时控制第二控制信号。而且，当第一电压不大于预定义的电平时，第一软启动控制器将第二控制信号保持在较高电平以维持第二开关接通，并且仅在第一控制信号从较低电平转变为较高电平时，将第二控制信号转变为较低电平。在另一个实施例中，电压调节器包括输入电压节点、输出电压节点、连接到输入电压和共同节点的第一开关、连接到接地和共同节点的第二开关、第一节点、控制逻辑、耦接到控制逻辑的第一软启动控制器以及耦接到控制逻辑的第二软启动控制器。如果第一开关接通，则第一开关提供通过第一开关且通过共同节点到电压调节器的输出电压节点的信号路径。类似地，如果第二开关接通，则第二开关提供通过第二开关且通过共同节点到电压调节器的输出电压节点的信号路径。第一节点可用于产生在初始化期间从零斜升的第一电压。控制逻辑经配置用于提供第一控制信号和第二控制信号，以分别控制第一开关和第二开关。第一软启动控制器经配置用于在第一电压小于预定义的电平时，确定第二控制信号，并且第二软启动控制器经配置用于在第一电压大于预定义的电平时确定第一和第二控制信号。更具体地说，当第一电压小于预定义的电平时，第一软启动控制器在第一控制信号从较低电平转变为较高电平之前，将第二控制信号保持在较高电平，并且仅在第一控制信号从较低电平转变为较高电平时，第一软启动控制器将第二控制信号转变为较低电平。在另外的实施例中，一种方法包括通过软启动控制器接收DC-DC转换器的输入电压节点和输出电压节点处的电压电平。该方法另外包括当DC-DC转换器的第一节点的电压电平小于预定义的电平时，由软启动控制器确定表示DC-DC转换器的输入电压节点和输出电压节点处的电压电平的差值的线的斜率。该方法还另外包括：基于斜率，由软启动控制器确定低压侧(lowside)控制信号的低压侧占空比，该低压侧控制信号经配置用于控制DC-DC转换器的低压侧开关；以及通过软启动控制器控制低压侧控制信号的下降沿，以与高压侧(highside)控制信号的上升沿对齐。附图说明为了本专利技术的示例性实施例的详细描述，现在将参考附图，在附图中：图1示出根据各种实施例的包括软启动控制器的DC-DC电压转换器的框图；图2示出根据各种实施例的进一步说明软启动控制器的框图；图3示出根据各种实施例的说明DC-DC电压转换器的软启动过程的各种信号的示例性波形；图4示出根据各种实施例的解释如何确定在软启动过程期间斜升软启动电压的斜率的各种信号的示例性波形；以及图5示出根据各种实施例的在DC-DC电压转换器的软启动过程期间确定低压侧占空比的流程图。符号和术语在整个以下描述和权利要求中使用某些术语来指代特定的系统部件。如本领域技术人员将理解的，公司可以通过不同的名称来指代部件。本文档不旨在区分名称不同但功能相同的部件。在以下讨论和权利要求中，术语“包括(including)”和“包括(comprising)”以开放式方式使用，并且因此应当被解释为意味着“包括但不限于......”。再者，术语“耦接(couple)”或“耦接(couples)”旨在意味着或间接连接或直接连接。因此，如果第一设备耦接到第二设备，则该连接可以是通过直接连接，或者通过经由其它设备和连接的间接连接。具体实施方式以下讨论针对本专利技术的各种实施例。虽然这些实施例中的一个或更多个实施例可以是优选的，但是所公开的实施例不应被解释或以其它方式用于限制本公开(包括权利要求)的范围。此外，本领域技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅意味着该实施例的示例性，并且不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于该实施例。为了满足对电子设备(例如，电压转换器)的高速和小型化的不断增长的需求，已经相应地降低微电子电路的电压电平。在这方面，许多电压转换器使用同步整流(即，使用同步整流器)来控制输出电压电平。使用同步整流器不仅可以满足在低电压电平下操作的需求，而且这样做具有增加的效率。具有同步整流器的电压转换器意味着电压转换器使用有源受控开关，诸如晶体管，通常是功率金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)或功率双极结型晶体管(BJT)，以控制转换器的特性。在一个示例中，将被控制的特性是转换器的输出电压电平。通常，串联耦接的一对开关交替地导通和断开以进一步控制转换器的输出电压电平。更具体地说，第一开关连接到输入电压和共同节点，并且第二开关连接到共同节点和接地。当第一开关接通时(并且第二开关同时断开)，第一开关经配置用于通过向连接在共同节点和输出电压节点之间的电感器提供电流，将输入电压耦接到输出电压节点。因此，通过第一开关提供的电流被存储在电感器中。另一方面，当第二开关接通且第一开关断开时，接地通过第二开关耦接到共同节点，导致存储的电流经由第二开关的放电路径。通过以特定占空比交替地导通和断开电压转换器的耦接的开关，可以使输入电压提高和/或减低到输出电压节点处的电压电平。一般而言，开关经由脉宽调制(PWM)信号来控制。在将开关实施为功率MOSFET的示例中，可以将PWM信号施加到每个MOSFET的栅极端子，以便接通和断开MOSFET。PWM信号是具有在较高值和较低值之间交替转变的占空比的特性。同样地，由PWM信号控制的开关可以相应地被接通和断开。占空比是其中信号是有源的(active)一个周期的百分比。周期性信号的周期是信号完成一个循环所需的时间量。为了避免在初始化(即，启动)期间电压转换器的过热或故障，用于驱动开关的PWM信号通常通过软启动过程进行转变。照惯例，在软启动期间，第一开关(D1)的占空比逐渐增加，并且相应地第二开关(D2)的占空比随着第一开关的占空比而变化。更具体地说，第二开关的占空比以互补方式随着第一开关的占空比而变化，这意味着D2＝1－D1。这可能引起电压转换器的输出电压电平的非单调启动(即，下冲和/或过冲)，特别是当电压转换器被预偏置时。当电压转换器被预偏置时，这意味着在电压转换器导通的时刻，在电压转换器的输出电压节点处已经存在非零电压电平。一般地，耦接到开关的电流传感器经配置用于感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DC‑DC转换器，包括：第一开关，所述第一开关连接到输入电压和共同节点，并且如果接通，则所述第一开关提供通过所述第一开关且通过所述共同节点到所述DC‑DC转换器的输出电压节点的信号路径；第二开关，所述第二开关连接到接地和所述共同节点，并且如果接通，则所述第二开关提供通过所述第二开关且通过所述共同节点到所述DC‑DC转换器的所述输出电压节点的信号路径；控制逻辑，所述控制逻辑耦接到所述第一开关和所述第二开关，并且经配置用于提供第一控制信号和第二控制信号，以分别控制所述第一开关和所述第二开关；第一节点，所述第一节点可用于产生在初始化期间从零斜升的第一电压；以及第一软启动控制器，所述第一软启动控制器耦接到所述控制逻辑，并且经配置用于在所述第一电压不大于预定义的电平时，控制所述第二控制信号；其中当所述第一电压不大于所述预定义的电平时，所述第一软启动控制器将所述第二控制信号保持在较高电平以维持所述第二开关接通，并且仅在所述第一控制信号从较低电平转变为较高电平时，将所述第二控制信号转变为较低电平。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种DC-DC转换器，包括：第一开关，所述第一开关连接到输入电压和共同节点，并且如果接通，则所述第一开关提供通过所述第一开关且通过所述共同节点到所述DC-DC转换器的输出电压节点的信号路径；第二开关，所述第二开关连接到接地和所述共同节点，并且如果接通，则所述第二开关提供通过所述第二开关且通过所述共同节点到所述DC-DC转换器的所述输出电压节点的信号路径；控制逻辑，所述控制逻辑耦接到所述第一开关和所述第二开关，并且经配置用于提供第一控制信号和第二控制信号，以分别控制所述第一开关和所述第二开关；第一节点，所述第一节点可用于产生在初始化期间从零斜升的第一电压；以及第一软启动控制器，所述第一软启动控制器耦接到所述控制逻辑，并且经配置用于在所述第一电压不大于预定义的电平时，控制所述第二控制信号；其中当所述第一电压不大于所述预定义的电平时，所述第一软启动控制器将所述第二控制信号保持在较高电平以维持所述第二开关接通，并且仅在所述第一控制信号从较低电平转变为较高电平时，将所述第二控制信号转变为较低电平。2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述第一节点是软启动电压节点。3.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述第一控制信号和所述第二控制信号是脉宽调制信号，所述第一控制信号和所述第二控制信号中的每个与占空比相关联，所述占空比控制用于各自开关的所述较高电平和所述较低电平的时间段。4.根据权利要求3所述的DC-DC转换器，其中当所述第一电压不大于所述预定义的电平时，所述第一软启动控制器经配置用于基于斜率确定所述第二控制信号的所述占空比，其中所述斜率基于所述输入电压与所述输出电压节点的非零电压电平之间的差值。5.根据权利要求4所述的DC-DC转换器，其中所述第一软启动控制器包括比较器，所述比较器经配置用于将所述斜率与锯齿形信号进行比较，以便确定所述第二控制信号的占空比。6.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，进一步包括连接到所述共同节点和所述输出电压节点的电感器，其中所述第一软启动控制器控制所述第二控制信号，以便使得流过所述电感器的电流始终由分别耦接到所述第一开关和所述第二开关的第一电流感测电路和第二电流感测电路来感测。7.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中当所述第一电压达到所述预定义的电平时，从所述第一软启动控制器释放所述第一控制信号和所述第二控制信号的所述控制，并且所述第二控制信号以互补方式随着所述第一控制信号变化，其中所述第一控制信号由第二软启动控制器控制。8.一种电压调节器，包括：输入电压节点；输出电压节点；第一开关，所述第一开关连接到输入电压和共同节点，并且如果接通，则所述第一开关提供通过所述第一开关且通过所述共同节点到所述电压调节器的所述输出电压节点的信号路径；第二开关，所述第二开关连接到接地和所述共同节点，并且如果接通，则所述第二开关提供通过所述第二开关且通过所述共同节点到所述电压调节器的所述输出电压节点的信号路径；第一节点，所述第一节点可用于产生在初始化期间从零...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小珺，N·江，X·东，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US