用于功率转换器的耐辐射模拟闩锁峰值电流模式控制制造技术

用于使用分立模拟组件为功率转换器提供峰值电流模式控制(PCMC)的系统和方法。用于锁存、置位、复位、计时和斜坡补偿的峰值电流模式控制功能通过可用的模拟组件提供，这些组件可提供改进的性能、设计灵活性、可靠性和辐射容限。分立模拟元件可包括模拟比较器、电阻器、电容器、二极管等。

Radiation-resistant analog latch-up peak current mode control for power converters

A system and method for providing peak current mode control (PCMC) for power converters using discrete analog components. Peak current mode control functions for latching, placement, reset, timing and slope compensation are provided through available analog components that provide improved performance, design flexibility, reliability and radiation tolerance. Discrete analog elements may include analog comparators, resistors, capacitors, diodes, etc.

【技术实现步骤摘要】
用于功率转换器的耐辐射模拟闩锁峰值电流模式控制
本公开大致涉及用于功率转换器的控制器。
技术介绍
DC/DC转换器是一种将输入DC电压转换为不同输出DC电压的电源。这种转换器通常包括变压器，该变压器通过电压源和负载之间的开关电路电耦合。被称为正向转换器的转换器包括连接在电压源与变压器的初级绕组之间的至少一个主开关，以在开关接通和导通时向变压器的次级绕组提供正向功率传输。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件通常用于一个或多个主开关。功率转换器设计通常受到各种要求的限制，例如效率、输入电压范围、输出电压、功率密度和占地面积。这些限制需要某些性能权衡。例如，实现更高的效率可能需要更窄的输入电压范围。为了进一步提高效率，通常采用有源复位方案和同步整流。这些同步整流方案可以是主动控制或自驱动的。具有高水平电离辐射的环境会产生特殊的设计挑战。单个带电粒子可以使数千个电子松散，从而导致电子噪声和信号尖峰。在数字电路的情况下，这可能导致不准确或难以理解的结果。这在卫星、航天器、飞机、发电站等部件的设计中可能是一个特别严重的问题。
技术实现思路
一种用于功率转换器的峰值电流模式控制(PCMC)控制器，功率转换器包括一个或多个可控开关，一个或多个可控开关选择性地将功率源电耦合到负载，PCMC控制器可以被概括为包括：锁存电路，锁存电路包括模拟比较器和锁存电容器，模拟比较器包括可操作地耦合到锁存电容器的第一输入节点、可操作地耦合到锁存电路参考电压电路的第二输入节点、以及输出节点；峰值电流检测器电路，峰值电流检测器电路包括模拟比较器，峰值电流检测器电路的模拟比较器包括可操作地耦合到电流传感器电路的第一输入节点、可操作地耦合到误差控制信号电路的第二输入节点、以及可操作地耦合到锁存电容器的输出节点，电流传感器电路在操作中感测功率转换器的电流，峰值电流检测器电路在操作中将从电流传感器电路接收的电流传感器信号与从误差控制信号电路接收的误差控制信号进行比较，并且响应于检测到电流传感器信号超过误差控制信号，使锁存电容器放电；时钟电路，时钟电路包括模拟比较器，在操作中，时钟电路在时钟信号节点处产生时钟信号并在电荷信号节点处产生电荷信号，电荷信号节点可操作地耦合到锁存电容器以选择性地对锁存电容器充电；和门电路，门电路包括模拟比较器，门电路的模拟比较器具有可操作地耦合到门电路参考电压电路的第一输入节点、经由或电路可操作地耦合到时钟信号节点和锁存电路的模拟比较器的输出节点的第二输入节点、以及输出节点，在操作中，门电路的模拟比较器的输出节点向功率转换器的一个或多个可控开关提供控制信号。PCMC控制器还可包括斜坡补偿电路，斜坡补偿电路包括可操作地耦合到时钟信号节点的输入节点、以及可操作地耦合到峰值电流检测器电路的模拟比较器的第一输入节点的输出节点。PCMC控制器还可包括电流传感器电路，电流传感器电路包括电流变换器，在操作中，电流变换器感测功率转换器的电流。电流变换器可包括变压器或电阻器。或电路可包括多个二极管。时钟电路的模拟比较器可包括互补的第一输出节点和第二输出节点，时钟信号可在第一输出节点处产生，并且电荷信号可在第二输出节点处产生。峰值电流检测器电路的输出节点可经由二极管可操作地耦合到锁存电容器。时钟电路的电荷信号节点可经由串联耦合在一起的二极管和电阻器可操作地耦合到锁存电容器。一种功率转换器可被概括为包括：变压器，变压器包括初级绕组和次级绕组，初级绕组能够电耦合到输入电压节点，次级绕组能够电耦合到输出电压节点；初级电路，初级电路电耦合到初级绕组，初级绕组包括至少一个可控开关；和峰值电流模式控制(PCMC)控制器，包括：锁存电路，锁存电路包括模拟比较器和锁存电容器，模拟比较器包括可操作地耦合到锁存电容器的第一输入节点、可操作地耦合到锁存电路参考电压电路的第二输入节点、以及输出节点；峰值电流检测器电路，峰值电流检测器电路包括模拟比较器，峰值电流检测器电路的模拟比较器包括可操作地耦合到电流传感器电路的第一输入节点、可操作地耦合到误差控制信号电路的第二输入节点、以及可操作地耦合到锁存电容器的输出节点，电流传感器电路在操作中感测功率转换器的电流，峰值电流检测器电路在操作中将从电流传感器电路接收的电流传感器信号与从误差控制信号电路接收的误差控制信号进行比较，并且响应于检测到电流传感器信号超过误差控制信号，使锁存电容器放电；时钟电路，时钟电路包括模拟比较器，在操作中，时钟电路在时钟信号节点处产生时钟信号并在电荷信号节点处产生电荷信号，电荷信号节点可操作地耦合到锁存电容器以选择性地对锁存电容器充电；和门电路，门电路包括模拟比较器，门电路的模拟比较器包括可操作地耦合到门电路参考电压电路的第一输入节点、经由或电路可操作地耦合到时钟信号和锁存电路的模拟比较器的输出节点的第二输入节点、以及输出节点，在操作中，门电路的模拟比较器的输出节点向功率转换器的一个或多个可控开关提供控制信号。PCMC控制器还可包括斜坡补偿电路，斜坡补偿电路包括可操作地耦合到时钟信号节点的输入节点、以及可操作地耦合到峰值电流检测器电路的模拟比较器的第一输入节点的输出节点。功率转换器还可包括电流传感器电路，电流传感器电路包括电流变换器，电流变换器在操作中感测功率转换器的电流。峰值电流检测器电路的输出可经由二极管可操作地耦合到锁存电容器，并且时钟电路的电荷信号可经由串联耦合在一起的二极管和电阻器可操作地耦合到锁存电容器。一种峰值电流模式控制(PCMC)控制器可被概括为用于功率转换器的PCMC控制器，其在操作中根据峰值电流模式控制来控制功率转换器，功率转换器包括一个或多个可控开关，PCMC控制器包括：模拟锁存电路，模拟锁存电路包括输入和输出，输入可操作地耦合到锁存电容器；模拟峰值电流检测器电路，模拟峰值电流检测器电路包括可操作地耦合到锁存电容器的输出，在操作中，模拟峰值电流检测器电路将电流传感器信号与误差控制信号进行比较，并且响应于检测到电流传感器信号超过误差控制信号，使模拟锁存电路的锁存电容器放电；模拟时钟电路，在操作中，模拟时钟电路产生时钟信号和电荷信号，电荷信号可操作地耦合到锁存电容器，以选择性地对锁存电容器充电；和模拟门电路，模拟门电路包括经由或电路可操作地耦合到时钟信号和模拟锁存电路的输出的输入、以及在操作中向功率转换器的一个或多个可控开关提供控制信号的输出。PCMC控制器还可包括斜坡补偿电路，斜坡补偿电路包括可操作地耦合到时钟信号的输入、以及可操作地耦合到电流传感器信号的输出。PCMC控制器还可包括模拟电流传感器电路，模拟电流传感器电路包括电流变换器，电流变换器在操作中感测功率转换器的电流。电流变换器可包括变压器或电阻器。或电路可包括多个二极管。模拟时钟电路可包括互补的第一输出和第二输出，时钟信号可由第一输出产生，并且电荷信号可由第二输出产生。模拟峰值电流检测器电路的输出可经由二极管可操作地耦合到锁存电容器。模拟时钟电路的电荷信号可经由串联耦合在一起的二极管和电阻器可操作地耦合到锁存电容器。附图说明在附图中，相同的附图标记表示相似的元件或动作。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件和角度的形状不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些可以任意放大和定位以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率转换器的峰值电流模式控制(PCMC)控制器，所述功率转换器包括一个或多个可控开关，所述一个或多个可控开关选择性地将功率源电耦合到负载，所述PCMC控制器包括：锁存电路，所述锁存电路包括模拟比较器和锁存电容器，所述模拟比较器包括可操作地耦合到所述锁存电容器的第一输入节点、可操作地耦合到锁存电路参考电压电路的第二输入节点、以及输出节点；峰值电流检测器电路，所述峰值电流检测器电路包括模拟比较器，所述峰值电流检测器电路的模拟比较器具有可操作地耦合到电流传感器电路的第一输入节点、可操作地耦合到误差控制信号电路的第二输入节点、以及可操作地耦合到所述锁存电容器的输出节点，所述电流传感器电路在操作中感测所述功率转换器的电流，所述峰值电流检测器电路在操作中将从所述电流传感器电路接收的电流传感器信号与从所述误差控制信号电路接收的误差控制信号进行比较，并且响应于检测到所述电流传感器信号超过所述误差控制信号，使所述锁存电容器放电；时钟电路，所述时钟电路包括模拟比较器，在操作中，所述时钟电路在时钟信号节点处产生时钟信号并在电荷信号节点处产生电荷信号，所述电荷信号节点可操作地耦合到所述锁存电容器以选择性地对所述锁存电容器充电；和门电路，所述门电路包括模拟比较器，所述门电路的模拟比较器具有可操作地耦合到门电路参考电压电路的第一输入节点、经由或电路可操作地耦合到所述时钟信号节点和所述锁存电路的模拟比较器的输出节点的第二输入节点、以及输出节点，在操作中，所述门电路的模拟比较器的输出节点向所述功率转换器的所述一个或多个可控开关提供控制信号。...

【技术特征摘要】
2017.10.17 US 15/786,3681.一种用于功率转换器的峰值电流模式控制(PCMC)控制器，所述功率转换器包括一个或多个可控开关，所述一个或多个可控开关选择性地将功率源电耦合到负载，所述PCMC控制器包括：锁存电路，所述锁存电路包括模拟比较器和锁存电容器，所述模拟比较器包括可操作地耦合到所述锁存电容器的第一输入节点、可操作地耦合到锁存电路参考电压电路的第二输入节点、以及输出节点；峰值电流检测器电路，所述峰值电流检测器电路包括模拟比较器，所述峰值电流检测器电路的模拟比较器具有可操作地耦合到电流传感器电路的第一输入节点、可操作地耦合到误差控制信号电路的第二输入节点、以及可操作地耦合到所述锁存电容器的输出节点，所述电流传感器电路在操作中感测所述功率转换器的电流，所述峰值电流检测器电路在操作中将从所述电流传感器电路接收的电流传感器信号与从所述误差控制信号电路接收的误差控制信号进行比较，并且响应于检测到所述电流传感器信号超过所述误差控制信号，使所述锁存电容器放电；时钟电路，所述时钟电路包括模拟比较器，在操作中，所述时钟电路在时钟信号节点处产生时钟信号并在电荷信号节点处产生电荷信号，所述电荷信号节点可操作地耦合到所述锁存电容器以选择性地对所述锁存电容器充电；和门电路，所述门电路包括模拟比较器，所述门电路的模拟比较器具有可操作地耦合到门电路参考电压电路的第一输入节点、经由或电路可操作地耦合到所述时钟信号节点和所述锁存电路的模拟比较器的输出节点的第二输入节点、以及输出节点，在操作中，所述门电路的模拟比较器的输出节点向所述功率转换器的所述一个或多个可控开关提供控制信号。2.如权利要求1所述的PCMC控制器，还包括：斜坡补偿电路，所述斜坡补偿电路包括可操作地耦合到所述时钟信号节点的输入节点、以及可操作地耦合到所述峰值电流检测器电路的模拟比较器的第一输入节点的输出节点。3.如权利要求1所述的PCMC控制器，还包括：电流传感器电路，所述电流传感器电路包括电流变换器，在操作中，所述电流变换器感测功率转换器的电流。4.如权利要求3所述的PCMC控制器，其中所述电流变换器包括变压器或电阻器。5.如权利要求1所述的PCMC控制器，其中所述或电路包括多个二极管。6.如权利要求1所述的PCMC控制器，其中所述时钟电路的模拟比较器包括互补的第一输出节点和第二输出节点，所述时钟信号在所述第一输出节点处产生，并且所述电荷信号在所述第二输出节点处产生。7.如权利要求1所述的PCMC控制器，其中所述峰值电流检测器电路的输出节点经由二极管可操作地耦合到所述锁存电容器。8.如权利要求1所述的PCMC控制器，其中所述时钟电路的所述电荷信号节点经由串联耦合在一起的二极管和电阻器可操作地耦合到所述锁存电容器。9.一种功率转换器，包括：变压器，所述变压器包括初级绕组和次级绕组，所述初级绕组能够电耦合到输入电压节点，所述次级绕组能够电耦合到输出电压节点；初级电路，所述初级电路电耦合到所述初级绕组，所述初级绕组包括至少一个可控开关；和峰值电流模式控制(PCMC)控制器，包括：锁存电路，所述锁存电路包括模拟比较器和锁存电容器，所述模拟比较器包括可操作地耦合到所述锁存电容器的第一输入节点、可操作地耦合到锁存电路参考电压电路的第二输入节点、以及输出节点；峰值电流检测器电路，所述峰值电流检测器电路包括模拟比较器，所述峰值电流检测器电路的模拟比较器具有可操作地耦合到电流传感器电路的第一输入节点、可操作地耦合到误差控制信号电路的第二输入节点、以及可操作地耦合到所述锁存电容器的输出节点，所述电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：库温·拉姆，阮哈赫，阮科，彼得·奥德尔，索万·桑，
申请(专利权)人：克兰电子公司，
类型：发明
国别省市：美国,US