用于供电调节的伪电流跟踪制造技术

在所描述的示例中，供电电路(100)包括调节电路(110)，其接收输入电压(VIN)并基于输入电压(VIN)提供经调节的输出电压(VOUT)。调节电路(110)包括具有开关输出(122)的开关设备(120)，该开关输出(122)在电流调节器(124)中生成纹波电流波形以提供经调节的输出电压(VOUT)。控制电路(130)包括伪电流跟踪器(PCT)(134)，其可操作地耦合到调节电路(110)。PCT(134)接收参考电压(VREF)并生成与纹波电流波形成比例的纹波电压波形。控制电路(130)命令开关设备(120)基于纹波电压波形生成纹波电流波形，使得经调节的输出电压(VOUT)接近参考电压(VREF)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于供电调节的伪电流跟踪
本专利技术总体涉及电路，更具体地涉及基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路和方法。
技术介绍
开关DC-DC调节器(regulator)采用各种技术将直流(DC)输入电压转换为DC输出电压。降压调节器将较高的DC输入电压转换为较低的DC输出电压。通过提供从较低DC输入电压转换而来的较高DC输出电压，升压调节器执行降压调节器的相反功能。开关转换器的示例是电流模式转换器。在该示例中，可控开关基于由控制器施加到开关的开关占空比来驱动电感元件，该电感元件将电流提供给输出负载。控制器可以通过将输出电压与参考电压进行比较来调节输出电压，其中可以基于该比较来控制开关的占空比和电感器中的电流。
技术实现思路
在所描述的示例中，供电电路包括调节电路，该调节电路接收输入电压并基于输入电压提供经调节的输出电压。调节电路包括具有开关输出(switchedoutput)的开关设备，该开关输出在电流调节器中生成纹波电流波形以提供经调节的输出电压。控制电路包括伪电流跟踪器(PCT)，其可操作地耦合到调节电路。PCT接收参考电压并生成与纹波电流波形成比例的纹波电压波形。控制电路命令开关设备基于纹波电压波形生成纹波电流波形，使得经调节的输出电压接近参考电压，其中如果经调节的输出电压接近参考电压，则纹波电压波形与纹波电流波形成比例，如果经调节的输出电压与参考电压不同，则纹波电压波形与纹波电流波形不成比例。在另一示例中，供电电路包括调节电路，该调节电路接收输入电压并基于输入电压提供经调节的输出电压。调节电路包括具有开关输出的开关设备，该开关输出驱动电流调节器以响应于控制命令提供经调节的输出电压。开关设备的开关输出在电流调节器中生成纹波电流波形，以提供经调节的输出电压。具有伪电流跟踪器(PCT)的控制电路可操作地耦合到调节电路。PCT接收参考电压并生成纹波电压波形。控制电路的输出电路相对于峰阈值电压监控PCT的纹波电压波形，以生成对开关设备的控制命令。PCT生成与纹波电流波形成比例的纹波电压波形。控制电路命令开关设备基于纹波电压波形生成纹波电流波形，使得经调节的输出电压接近参考电压，其中如果经调节的输出电压接近参考电压，则纹波电压波形与纹波电流波形成比例，如果经调节的输出电压与参考电压不同，则纹波电压波形与纹波电流波形不成比例。在另一示例中，一种方法包括在电流调节器中生成纹波电流波形，以响应于控制命令提供经调节的输出电压。该方法包括生成与电流调节器的纹波电流波形成比例的纹波电压波形。该方法包括通过经由控制命令命令开关设备来控制经调节的输出电压，以基于纹波电压波形生成纹波电流波形，使得经调节的输出电压接近参考电压，其中如果经调节的输出电压接近参考电压，则纹波电压波形与纹波电流波形成比例，如果经调节的输出电压与参考电压不同，则纹波电压波形与纹波电流波形不成比例。附图说明图1说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路的示例框图。图2说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路的示例电路实施方式。图3说明了表示图2的电路的不连续导通模式(DCM)的示例波形。图4说明了表示图2的电路的连续导通模式(CCM)的示例波形。图5说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路的示例电路实施方式，其中提供输出过载保护。图6说明了图5的电路的示例波形。图7说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路的替代示例电路实施方式。图8说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的示例方法。具体实施方式本说明书涉及基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路和方法。供电电路包括调节电路和控制电路，以基于输入电压提供用于输出电压调节的开关脉冲宽度调制(PWM)控制。在一些示例中，调节器可以是升压调节器、降压调节器或降压/升压调节器。在调节电路中的具有开关输出的开关设备驱动电流调节器以响应于控制命令提供经调节的输出电压。开关设备的开关输出在电流调节器中生成纹波电流波形，以响应于控制命令来基于开关设备的接通(on)和关断(off)时间提供经调节的输出电压。当开关设备接通时，纹波电流波形增加，因为输入电压经由开关被提供给电流调节器。当开关设备关断时，纹波电流波形按照随着时间衰减的给定斜率而减小。控制电路包括耦合到调节电路的伪电流跟踪器(PCT)。伪电流跟踪器被称为“伪”，因为它不直接测量电流调节器中的纹波电流波形，但它通过生成纹波电压(例如，锯齿电压)来模拟电流波形，当供电处于调节状态中(inregulation)时，该纹波电压与电流调节器的纹波电流成比例。如果输出电路处于调节状态中，PCT接收参考电压并生成纹波电压波形，该纹波电压波形按比例跟踪电流调节器的纹波电流波形。在不处于调节状态中时的一个示例中(例如，输出电压小于参考电压)，如果PCT的纹波电压波形具有比纹波电流波形的斜率上升得快的斜率，则控制电路命令开关设备接通。在不处于调节状态中时的另一示例中(例如，输出电压大于参考电压)，如果PCT的纹波电压波形具有比纹波电流波形的斜率上升得慢的斜率，则控制电路命令开关设备关断。如果相应的斜率成比例，指示了供电处于调节状态中，则开关设备接通的时间段与其关断的时间量大约相同。可以在供电电路中提供过载保护，以减轻供电电路中的短路和过电流负载情况。图1说明了基于电流调节器的伪电流跟踪来调节输出电压的供电电路100的示例。如这里所使用的，术语“电路”可以包括执行电路功能的有源和/或无源元件的集合，例如模拟电路或数字电路。附加地或替代地，例如，术语“电路”可以包括集成电路(IC)，其中所有或一些电路元件被制造在公共衬底(例如，半导体衬底，例如管芯或芯片)上。这里使用的术语“伪”是指生成跟踪、复制或模拟另一信号的信号，而不直接测量或采样另一信号。例如，术语“伪电流跟踪器”指的是通过生成作为纹波电压波形的另一信号来模拟另一电路功能的纹波电流波形的电路功能。纹波电压波形与纹波电流波形不是相同的信号，但它具有许多相同的属性(例如斜率、形状和峰间振幅)，这对调节电路是有用的。因此，如本文所述的纹波电压波形被称为纹波电流波形的伪形式。当本文所述的供电电路处于调节状态时(例如，输出电压接近参考电压)，通过模拟纹波电流波形的信号形状，纹波电压波形具有基本相同的信号形状(例如，锯齿波形)。供电电路100包括调节电路110，其接收输入电压VIN114并基于输入电压提供经调节的输出电压VOUT116。调节电路110包括具有开关输出122的开关设备120，开关输出122驱动电流调节器124以提供经调节的输出电压VOUT116。开关设备120的开关输出122在电流调节器124中生成纹波电流波形以提供经调节的输出电压VOUT116。具有伪电流跟踪器(PCT)134的控制电路130经由耦合网络140可操作地耦合到调节电路110。PCT134经由耦合网络140接收参考电压VREF144并生成与纹波电流波形成比例的纹波电压波形。控制电路130命令开关设备120基于纹波电压波形生成纹波电流波形，使得经调节的输出电压VOUT116接近参考电压VREF144。在一个示例中，PCT134是从耦合网络140驱动的电容式设备(例如电容器、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种供电电路，其包括：调节电路，其接收输入电压并基于所述输入电压提供经调节的输出电压，所述调节电路包括具有开关输出的开关设备，所述开关输出在所述电流调节器中生成纹波电流波形以提供所述经调节的输出电压；以及控制电路，其包括可操作地耦合到所述调节电路的伪电流跟踪器即PCT，所述PCT接收参考电压并生成与所述纹波电流波形成比例的纹波电压波形，所述控制电路命令所述开关设备基于所述纹波电压波形生成所述纹波电流波形，使得所述经调节的输出电压接近所述参考电压，其中如果所述经调节的输出电压接近所述参考电压，则所述纹波电压波形与所述纹波电流波形成比例，如果所述经调节的输出电压不同于所述参考电压，则所述纹波电压波形与所述纹波电流波形不成比例。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.03 US 62/370,407;2017.08.01 US 15/666,2561.一种供电电路，其包括：调节电路，其接收输入电压并基于所述输入电压提供经调节的输出电压，所述调节电路包括具有开关输出的开关设备，所述开关输出在所述电流调节器中生成纹波电流波形以提供所述经调节的输出电压；以及控制电路，其包括可操作地耦合到所述调节电路的伪电流跟踪器即PCT，所述PCT接收参考电压并生成与所述纹波电流波形成比例的纹波电压波形，所述控制电路命令所述开关设备基于所述纹波电压波形生成所述纹波电流波形，使得所述经调节的输出电压接近所述参考电压，其中如果所述经调节的输出电压接近所述参考电压，则所述纹波电压波形与所述纹波电流波形成比例，如果所述经调节的输出电压不同于所述参考电压，则所述纹波电压波形与所述纹波电流波形不成比例。2.根据权利要求1所述的供电电路，其中，如果所述经调节的输出电压小于所述参考电压，则所述PCT的所述纹波电压波形具有比所述纹波电流波形的斜率上升得快的斜率，从而导致所述控制电路命令所述开关设备接通。3.根据权利要求1所述的供电电路，其中，如果所述经调节的输出电压大于所述参考电压，则所述PCT的所述纹波电压波形具有比所述纹波电流波形的斜率上升得慢的斜率，使得所述控制电路延迟接通所述开关设备。4.根据权利要求1所述的供电电路，所述控制电路还包括输出电路，其中所述PCT的所述纹波电压波形由所述输出电路监控，以生成控制命令来控制所述调节电路的所述开关设备，所述控制命令控制所述开关设备的占空比，所述占空比定义相对于所述设备的关断时间的接通时间。5.根据权利要求4所述的供电电路，其中所述输出电路包括比较器和触发器，所述比较器驱动所述触发器以生成所述控制命令来控制所述开关设备，所述比较器相对于峰阈值电压监控所述PCT的所述纹波电压波形，所述峰阈值电压控制所述PCT的峰值纹波电压波形的峰间振幅和所述电流调节器的峰值纹波电流波形的峰间振幅。6.根据权利要求5所述的供电电路，其中所述输出电路包括另一个比较器，所述另一个比较器相对于地监控所述纹波电压波形，以生成到所述触发器的复位信号，所述复位信号使所述开关设备关断。7.根据权利要求1所述的供电电路，其还包括耦合到所述开关输出的整流器，当所述开关设备关断时，所述整流器从所述电流调节器放电。8.根据权利要求5所述的供电电路，其还包括耦合网络，用于将所述调节电路连接到所述控制电路，所述耦合网络包括第一电阻器，所述第一电阻器将所述整流器的节点和所述经调节的输出电压的负节点耦合到所述PCT，所述耦合网络包括第二电阻器，所述第二电阻器将所述参考电压耦合到所述PCT，其中当所述开关设备接通时，所述经调节的输出电压的所述负节点驱动电流通过所述第一电阻器。9.根据权利要求8所述的供电电路，其中所述耦合网络的所述第一电阻器和所述第二电阻器的电阻值大约相等，以将所述经调节的输出电压设置为大约等于所述参考电压，所述耦合网络的所述第一电阻器和所述第二电阻器被设置为不同的值以缩放不同于所述参考电压的所述经调节的输出电压。10.根据权利要求8所述的供电电路，其还包括过载比较器，用于相对于地监控整流器的节点，所述比较器控制门，所述门控制所述开关设备的接通，如果所述整流器的所述节点变为正，则所述开关设备接通，其表示那时所述电流调节器的所述纹波电流波形约为零安培。11.根据权利要求1所述的供电电路，其中所述调节电路和所述控制电路被配置为降压调节器、升压调节器或降压/升压调节器。12.一种供电电路，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：I·科恩，
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