具有充电电流缩减的功率级电路制造技术

本发明专利技术提供一种以频率调制的过电流保护方法，用于电压调节器，所述电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，所述方法包括以下步骤。首先，在低侧开关导通期间，将电压调节器的电感电流信号与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间，其中在所述交越区间中电感电流信号大于低侧导通参考电流信号。然后，依据交越区间的时间长度线性地降低电压调节器的脉冲宽度调制信号的频率，借此用以避免电压调节器产生过电流的情况。

Power level circuit with charge current reduction

【技术实现步骤摘要】
具有充电电流缩减的功率级电路
本专利技术有关于一种过电流保护方法，且特别是一种用于电压调节器的以频率调制的过电流保护方法及其电路。
技术介绍
请参照图1，图1是传统的电压调节器的电路图。电压调节器是用以将输入电压调整为输出电压的电压调整电路。一般的电压调节器具有高侧开关120、低侧开关130以及电感140，而高侧开关120与低侧开关130则受控于控制电路110。高侧开关120电性连接电压输入端Vin与电感140的第一端，低侧开关130电性连接电感140的第一端与接地端150，电感140的第二端连接电压输出端Vout。控制电路110交替地导通高侧开关120与低侧开关130，以调整输出端Vout的输出电压。当高侧开关120导通时，电感电流IL上升，其上升期间可以高侧开关120导通时的高侧开关导通期间HS表示，当低侧开关130导通时，电感电流IL下降，其下降期间可以低侧开关130导通时的低侧开关导通期间LS表示。当输入端Vin和输出端Vout的电压相差越大，高侧开关的过电流的保护变化量也会越大。当输入端Vin的电压和输出端Vout的电压相差很多时，高侧开关导通期间HS的电流斜率会相当大，使得电感电流IL的改变速度相当快。由于控制电路110会依据感测到的电感电流IL大小而对开关的切换做调整，当电感电流IL的改变速度过快时，控制电路110进行反应操作时的电感电流IL已经不是原先感测到的电感电流IL的数值，如此会使得过电流保护机制会有所变异性。当输出端被短路或被瞬间抽过大电流值时，会导致输出端Vout的输出电压下降，或者高侧最小导通时间超过工作周期转换比时间(D＝Vout/(Vin×fsw))，使得每一个高侧开关导通期间HS的电流大于前一个高侧开关导通期间HS的电流，如图2A所示，当电感电流IL没被有效抑制持续上升，且电路持续仍操作时，此可能会造成过大电流甚至导致组件损毁的情况。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种用于电压调节器的以频率调制的过电流保护方法及其电路，用以避免电压调节器产生过电流的情况。本专利技术实施例提供一种以频率调制的过电流保护方法，用于电压调节器，所述电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，所述方法包括以下步骤。首先，在低侧开关导通期间，将电压调节器的电感电流信号与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间，其中在所述交越区间中电感电流信号大于低侧导通参考电流信号。然后，依据交越区间的时间长度线性地降低电压调节器的脉冲宽度调制信号的频率，也就是依据交越区间的时间长度对应地来增加当下低侧导通时间，亦即让当下脉冲宽度调制信号频率降低。本专利技术实施例提供一种以频率调制的过电流保护电路，用于电压调节器，所述电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，此以频率调制的过电流保护电路包括电感电流感测单元以及控制电路。电感电流感测单元电性连接电感，用以感测电感额电流以获得电感电流信号。控制电路电性连接高侧开关以及低侧开关，用以控制高侧开关以及低侧开关，其中控制电路在低侧开关导通期间，将电压调节器的电感电流信号与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间，在所述交越区间中电感电流信号大于低侧导通参考电流信号，控制电路依据交越区间的长度线性地降低电压调节器的脉冲宽度调制信号的频率。综上所述，本专利技术实施例提供一种用于电压调节器的以频率调制的过电流保护方法及其电路，依据低侧开关的导通时的电感电流超过比较基准值(低侧导通参考电流信号)时的交越区间的时间长度而对应地线性地减少脉冲宽度调制信号的频率。也就是说，脉冲宽度调制信号的频率是随着低侧开关的导通时的电感电流超过比较基准值(低侧导通参考电流信号)的程度而线性地减少。为使能更进一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本专利技术，而非对本专利技术的权利范围作任何的限制。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是传统的电压调节器的电路图。图2A是传统的电压调节器的电感电流的波形图。图2B是本专利技术实施例提供的在低侧开关导通期间的电感电流信号与低侧导通参考电流信号的波形图，其中电感电流信号是通过电感电流感测单元将电感电流信号转成电压形式，而参考电流信号亦以电压形式来表示。图2C是对应于图2B的交越区间的低侧比较信号的波形图。图3是本专利技术实施例提供的以频率调制的过电流保护方法的流程图。图4是本专利技术实例提供的当交越区间的时间长度逐渐增加时的脉冲宽度调制信号的频率变化的示意图。图5是本专利技术实例提供的控制电路的局部电路方框图。【附图标记列表】110：控制电路120：高侧开关130：低侧开关140：电感IL：电感电流150、250：接地端Vin：输入端Vout：输出端HS：高侧开关导通期间LS：低侧开关导通期间S310、S320：步骤流程VLSOC_ref：低侧导通电流参考信号VHSOC_ref：高侧导通电流参考信号210：第一电流感测单元220：第二电流感测单元230、240：电阻性组件260、270：比较器VSO、Vsum：电压LSOCB、HSOC：比较信号280：振荡电路290：逻辑单元PWMin：脉冲宽度调制信号CT：交越区间具体实施方式用于电压调节器的以频率调制的过电流保护方法及其电路之实施例请同时参照图1和图3，图3是本专利技术实施例提供的以频率调制的过电流保护方法的流程图。本实施例的以频率调制的过电流保护方法，用于电压调节器，例如图1所示，所述电压调节器具有高侧开关120、低侧开关130以及电感140。高侧开关120电性连接电压输入端Vin与电感140的第一端，低侧开关130电性连接电感140的第一端与接地端150，电感140的第二端连接电压输出端Vout。高侧开关120与低侧开关130可以例如是晶体管开关，但本专利技术并不因此限定。一般而言，作为电压调节器，高侧开关120以及低侧开关130以脉冲宽度调制(PWM)信号的频率交错地导通。高侧开关120导通时，电感140的电感电流IL会上升，以高侧开关导通期间HS表示。低侧开关130导通时，电感140的电感电流IL会下降，以低侧开关导通期间LS表示所述方法包括以下步骤。首先，在步骤S310中，在低侧开关130导通期间LS，将电压调节器的电感电流信号(对应于电感电流IL)与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间CT，其中在所述交越区间CT中电感电流信号大于低侧导通参考电流信号。低侧导通参考电流信号是作为低侧开关130导通时(低侧开关导通期间LS)的电感电流IL的一个比较基准，例如是图2B与图5的低侧导通参考电流信号VLSOC_ref。交越区间是电感电流IL大于比较基准(低侧导通参考电流信号)的时间区间，如后续的图2B所示，其详细比较方式将在后续进一步说明。而所述电感电流信号是对应于电感电流IL，可以例如在电路的设计上以电压的形式实现，但本专利技术并不因此限定。当低侧开关130导通期间的电感电流IL大于比较基准(低侧导通参考电流信号)时，则代表电感140上的电感电流IL过大，而将可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以频率调制的过电流保护方法，用于电压调节器，该电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，该方法包括：在该低侧开关导通期间，将该电压调节器的电感电流信号与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间，其中在该交越区间中该电感电流信号大于该低侧导通参考电流信号；以及依据该交越区间的时间长度线性地降低该电压调节器的脉冲宽度调制信号的频率。

【技术特征摘要】
1.一种以频率调制的过电流保护方法，用于电压调节器，该电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，该方法包括：在该低侧开关导通期间，将该电压调节器的电感电流信号与低侧导通参考电流信号比较以获得交越区间，其中在该交越区间中该电感电流信号大于该低侧导通参考电流信号；以及依据该交越区间的时间长度线性地降低该电压调节器的脉冲宽度调制信号的频率。2.如权利要求1所述的以频率调制的过电流保护方法，其特征在于，该高侧开关以及该低侧开关以该脉冲宽度调制信号的频率交错地导通。3.如权利要求1所述的以频率调制的过电流保护方法，其特征在于，该脉冲宽度调制信号的频率降低的幅度随着该交越区间的时间长度增加而线性地减少。4.如权利要求1所述的以频率调制的过电流保护方法，其特征在于，依据该交越区间的时间长度线性地降低该电压调节器的该脉冲宽度调制信号的频率的步骤，是以周期性地调整该脉冲宽度变信号的频率。5.如权利要求1所述的以频率调制的过电流保护方法，其特征在于，该高侧开关电性连接电压输入端与该电感的第一端，该低侧开关电性连接该电感的该第一端与接地端，该电感的第二端连接电压输出端。6.一种以频率调制的过电流保护电路，用于电压调节器，该电压调节器具有高侧开关、低侧开关以及电感，该以...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨曜玮，
申请(专利权)人：晶豪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71