开关电源制造技术

技术编号:19158531 阅读:26 留言:0更新日期:2018-10-13 12:19
本实用新型专利技术涉及开关电源。本实用新型专利技术提供了一种开关电源,所述开关电源包括:根据第一信号和第二信号提供选择的信号的信号发生器、耦接到所述信号发生器并且响应于所述选择的信号生成调制信号的控制器、以及响应于所述调制信号将输入信号转换成输出信号的电源转换器。所述第一信号具有第一纹波振幅,所述第二信号具有小于所述第一纹波振幅的第二纹波振幅。所述信号发生器包括频率检测器。

Switching Mode Power Supply

The utility model relates to a switching power supply. The utility model provides a switching power supply comprising a signal generator that provides a selected signal according to a first signal and a second signal, a controller coupled to the signal generator and generates a modulated signal in response to the selected signal, and a controller that converts an input signal in response to the modulated signal. Power converter for output signal. The first signal has a first ripple amplitude, and the second signal has a second ripple amplitude smaller than the first ripple amplitude. The signal generator includes a frequency detector.

【技术实现步骤摘要】
开关电源相关专利申请的交叉引用本公开要求于2017年1月5日提交的美国非临时申请15/398,910的权益,该申请以引用的方式全文并入本文。
本公开涉及集成电路器件,并且更具体地讲,涉及开关电源。
技术介绍
常规开关电源包括用于控制电力转换的开关稳压器,此类开关稳压器包括响应于调制信号而操作的一个或多个开关元件。在高频负载瞬变状态下,调制信号的开关频率可超过开关稳压器的标称操作频率,从而导致开关元件的开关损耗增大。常规开关电源可为包括多个电感器的多相电源。在高频负载瞬变状态下,可能发生分别流经所述多个电感器的多个电流间的电流不平衡,从而导致所述多个电感器中的一者或多者上受到电应力和热应力。
技术实现思路
本技术提供了一种开关电源电路。在一个实施方案中,开关电源包括:包括频率检测器的信号发生器,信号发生器根据第一信号和第二信号提供所选择的信号,第一信号具有第一纹波振幅,第二信号具有小于第一纹波振幅的第二纹波振幅;耦接到信号发生器并且响应于所选择的信号生成调制信号的控制器;以及响应于调制信号将输入信号转换成输出信号的电源转换器。在上述电路的一个实施方案中,频率检测器将第一信号的第一频率与阈值频率进行比较并根据比较结果生成过渡信号。在上述电路的一个实施方案中,比较结果为第一比较结果,并且频率检测器包括:将第一信号转换成滤波信号的低通滤波器;使滤波信号的DC值比第一信号的DC值低预定偏移值的偏移电路;将第一信号与滤波信号进行比较以输出第二比较结果的第一比较器;响应于第二比较结果生成脉冲信号的第一单稳态脉冲发生器;以及响应于脉冲信号生成过渡信号的频率确定电路。在上述电路的一个实施方案中,频率确定电路包括:响应于脉冲信号生成第一控制脉冲信号的第二单稳态脉冲发生器;响应于参考脉冲信号生成第二控制脉冲信号的第三单稳态脉冲发生器;具有第一端和第二端的电容器,该第二端连接到接地点;使第一电流流入电容器中以响应于第一控制脉冲信号对电容器充电的第一开关器件;使第二电流从电容器中流出以响应于第二控制脉冲信号使电容器放电的第二开关器件;以及将电容器第一端处的中间电压与阈值电压进行比较以输出过渡信号的第二比较器。在上述电路的一个实施方案中,信号发生器还包括:将第一信号转换成第二信号的低通滤波器;响应于具有第一逻辑值的过渡信号将第二信号作为所选择的信号进行传输的第一开关器件;以及响应于具有第二逻辑值的过渡信号将第一信号作为所选择的信号进行传输的第二开关器件。在上述电路的一个实施方案中,控制器包括:将第一信号与阈值信号进行比较并输出设定信号的第一比较器;将所选择的信号与斜坡信号进行比较并输出重置信号的第二比较器;以及响应于设定信号和重置信号生成调制信号的触发器。在上述电路的一个实施方案中,控制器包括生成阈值信号的阈值发生器,并且信号发生器还包括:响应于具有第一逻辑值的过渡信号将阈值信号作为所选择的信号进行传输的第一开关器件;以及响应于具有第二逻辑值的过渡信号将第一信号作为所选择的信号进行传输的第二开关器件。在上述电路的一个实施方案中,频率检测器将第一信号的第一频率与阈值频率进行比较并响应于比较结果生成第一电阻控制信号和第二电阻控制信号。在上述电路的一个实施方案中,信号发生器还包括:将第一信号转换成第二信号的低通滤波器;响应于第一电阻控制信号将第一信号的一部分作为所选择的信号的第一分量进行传输的第一可变电阻器;以及响应于第二电阻控制信号将第二信号的一部分作为所选择的信号的第二分量进行传输的第二可变电阻器。在上述电路的一个实施方案中,控制器包括生成阈值信号的阈值发生器,并且信号发生器还包括:响应于第一电阻控制信号将第一信号的一部分作为所选择的信号的第一分量进行传输的第一可变电阻器;以及响应于第二电阻控制信号将阈值信号的一部分作为所选择的信号的第二分量进行传输的第二可变电阻器。附图说明图1示出了根据一实施方案的开关电源。图2示出了根据一实施方案的开关电源。图3示出了根据一实施方案的斜坡发生器。图4示出了根据一实施方案的波形,所述波形与图2的开关电源在稳态下的操作有关。图5示出了根据一实施方案的频率检测器。图6示出了根据一实施方案的波形,所述波形与图5的频率检测器在负载瞬变状态下的操作有关。图7示出了根据一实施方案的频率确定电路。图8示出了根据一实施方案的开关电源。图9示出了根据一实施方案的合适的开关电源。图10示出了根据一实施方案的开关电源。图11示出了根据一实施方案的合适的开关电源。图12示出了根据一实施方案的开关电源。具体实施方式图1示出了根据一实施方案的开关电源100。开关电源100包括信号发生器180、控制器141和电源转换器150。电源转换器150转换输入信号(或输入电压)Vin并将输出信号(或输出电压)Vout提供到负载。负载可包括一个或多个集成电路(IC)。在一个实施方案中,输出电压Vout用作中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、存储器集成电路等中的一者或多者的供电电压。电源转换器150还将对输出电压Vout的电平予以指示的比较信号COMP(或第一信号)提供到信号发生器180。在一个实施方案中,电源转换器150包括将第一信号COMP输出到信号发生器180的放大器。在一个实施方案中,电源转换器150还包括补偿网络(未示出)。例如,此类补偿网络可连接到接收第一信号COMP、反馈信号和接地信号的节点,或者连接到接收第一信号COMP和接地信号的节点。信号发生器180根据具有第一纹波振幅的第一信号COMP以及具有小于第一纹波振幅的第二纹波振幅的第二信号提供所选择的信号SS。例如,第一纹波振幅为第一信号COMP的与第一信号COMP的直流(DC)值存在偏差的峰值振幅。第一信号COMP可具有第一频率,第二信号具有低于第一频率的第二频率。例如,第二信号具有比第一信号COMP的主频率低的主频率。在一个实施方案中,第二信号为第一信号COMP的滤波型式,并且当第一信号COMP的第一频率等于或大于阈值频率时,信号发生器180将第二信号作为所选择的信号SS来提供。在另一个实施方案中,第二信号为从控制器141输出的阈值信号(或阈值电压)VTH1,该阈值信号为自适应DC电压或准稳态DC电压。当第一信号COMP的频率等于或大于阈值频率时,信号发生器180将阈值信号VTH1作为所选择的信号SS来提供。控制器141响应于所选择的信号SS生成脉宽调制(PWM)信号(或调制信号)PWM。在一个实施方案中,控制器141实施斜坡脉冲调制(RPM)方案。图2示出了根据一实施方案的适合用作图1的开关电源稳压器100的开关电源200。开关电源200包括驱动器和开关电路235、输出电感器240、输出电容器250、负载245、第一电阻器和第二电阻器255和260、误差放大器265、参考电压源270、信号发生器280和控制器241。控制器241包括阈值发生器205、斜坡发生器210、第一比较器和第二比较器215和225、以及设定/重置(RS)触发器230。开关电源200接收输入电压Vin并将接收到的输入电压Vin转换成输出电压Vout。尽管图2中所示的开关电源200包括DC-DC降压转换器,但本公开的实施方案并不限于此。在一个实施方案中,开关电源200包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电源,包括:信号发生器,所述信号发生器包括频率检测器,所述信号发生器根据第一信号和第二信号提供选择的信号,所述第一信号具有第一纹波振幅,所述第二信号具有小于所述第一纹波振幅的第二纹波振幅;控制器,所述控制器耦接到所述信号发生器并且响应于所述选择的信号生成调制信号;以及电源转换器,所述电源转换器响应于所述调制信号将输入信号转换成输出信号。

【技术特征摘要】
2017.01.05 US 15/398,9101.一种开关电源,包括:信号发生器,所述信号发生器包括频率检测器,所述信号发生器根据第一信号和第二信号提供选择的信号,所述第一信号具有第一纹波振幅,所述第二信号具有小于所述第一纹波振幅的第二纹波振幅;控制器,所述控制器耦接到所述信号发生器并且响应于所述选择的信号生成调制信号;以及电源转换器,所述电源转换器响应于所述调制信号将输入信号转换成输出信号。2.根据权利要求1所述的开关电源,其中所述频率检测器将所述第一信号的第一频率与阈值频率进行比较并根据比较结果生成过渡信号。3.根据权利要求2所述的开关电源,其中所述比较结果是第一比较结果,并且其中所述频率检测器包括:低通滤波器,所述低通滤波器将所述第一信号转换成滤波信号;偏移电路,所述偏移电路使所述滤波信号的DC值比所述第一信号的DC值低预定偏移值;第一比较器,所述第一比较器将所述第一信号与所述滤波信号进行比较以输出第二比较结果;第一单稳态脉冲发生器,所述第一单稳态脉冲发生器响应于所述第二比较结果生成脉冲信号;以及频率确定电路,所述频率确定电路响应于所述脉冲信号生成所述过渡信号。4.根据权利要求3所述的开关电源,其中所述频率确定电路包括:第二单稳态脉冲发生器,所述第二单稳态脉冲发生器响应于所述脉冲信号生成第一控制脉冲信号;第三单稳态脉冲发生器,所述第三单稳态脉冲发生器响应于参考脉冲信号生成第二控制脉冲信号;电容器,所述电容器具有第一端和第二端,所述第二端连接到接地点;第一开关器件,所述第一开关器件使第一电流流入所述电容器以响应于所述第一控制脉冲信号对所述电容器充电;第二开关器件,所述第二开关器件使第二电流从所述电容器中流出以响应于所述第二控制脉冲信号使所述电容器放电;以及第二比较器,所述第二比较器将所述电容器的所述第一端处的中间电压与阈值电压进行比较以输出所述过渡信号。5.根据权利要求2所述的开关电源,其中所述信号发生器还包括:低通滤波器,所述低通滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈刚
申请(专利权)人:半导体元件工业有限责任公司
类型:新型
国别省市:美国,US

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