一种开关模式电源制造技术

一种开关模式电源，包括：开关电路，包括被配置为被耦合到电感性元件的第一开关；以及控制电路，被配置为：通过与时钟信号同步地接通和断开第一开关，来在同步模式中切换开关电路，其中同步模式包括充电阶段和放电阶段；在同步模式的充电阶段期间，对电感性元件充电；在同步模式的放电阶段期间，对电感性元件放电；通过在与时钟信号不同步的情况下接通和断开第一开关，来在异步模式中切换开关电路，其中异步模式包括充电阶段和放电阶段；在异步模式的充电阶段期间对电感性元件充电；在异步模式的放电阶段期间对电感性元件放电。

A Switching Mode Power Supply

【技术实现步骤摘要】
一种开关模式电源
本公开一般地涉及电子系统，并且在特定实施例中涉及开关模式电源(switched-modepowersupply,SMPS)。
技术介绍
在开关模式电源(SMPS)中，通过切换开关来切断DC电压，以在电感性元件中实现功率存储和放电的阶段。在电感性元件中所存储的功率被传递到被连接到开关模式电源的负载。现有的开关模式电源中，功率转换不够好。
技术实现思路
一些实施例涉及SMPS类型的DC/DC功率转换器，该DC/DC功率转换器将DC电压转变成另一DC电压。一些实施例涉及降压转换器(step-down(buck)converter)。一个或多个实施例提供了控制开关模式电源的方法。一些实施例提供了控制开关模式电源的方法，包括：与时钟信号同步的、在电感性元件中的功率存储的第一阶段；以及与时钟信号不同步的、在电感性元件中的功率存储的第二阶段。在一些实施例中，时钟信号具有固定频率。根据一个实施例，第一阶段属于同步控制模式，而第二阶段属于异步控制模式。根据一个实施例，从一个模式到另一模式的切换是通过检测到瞬态现象而引起的。根据一个实施例，该切换进一步被表示流过电感性元件的电流的信号所调节。根据一个实施例，从异步控制模式到同步控制模式的切换是由输出电压相对于参考电压的减小引起的。根据一个实施例，减小是通过将表示输出电压和参考电压之间的差的信号与第一阈值的比较来检测的，优选地通过使用实施比例-积分-微分函数的电路来获得。根据一个实施例，异步控制模式还包括：在每个第二阶段之后的、对在电感性元件中所存储的功率的放电的第三阶段。根据一个实施例，减小是在第三阶段期间所检测到的。根据一个实施例，从同步控制模式到异步控制模式的切换是由于输出电压相对于参考电压的增大引起的。根据一个实施例，增大是通过将表示输出电压和参考电压之间的差的信号与第二阈值的比较来检测的，优选地通过使用实施比例-积分-微分-函数的电路来获得。根据一个实施例，同步控制模式还包括：在每个第一阶段之后、对在电感性元件中所存储的功率的放电的第四阶段。根据一个实施例，增大是在第四阶段期间所检测到的。另一实施例提供了能够实施上述方法的开关模式电源。根据一些实施例，本公开提供了一种开关模式电源，包括：开关电路，包括被配置为被耦合到电感性元件的第一开关；以及控制电路，被配置为：通过与时钟信号同步地接通和断开第一开关，来在同步模式中切换开关电路，其中同步模式包括充电阶段和放电阶段；在同步模式的充电阶段期间，对电感性元件充电；在同步模式的放电阶段期间，对电感性元件放电；通过在与时钟信号不同步的情况下接通和断开第一开关，来在异步模式中切换开关电路，其中异步模式包括充电阶段和放电阶段；在异步模式的充电阶段期间对电感性元件充电；在异步模式的放电阶段期间对电感性元件放电。根据一些实施例，本公开所提供的开关模式电源，还包括电感性元件。根据一些实施例，本公开所提供的开关模式电源，还包括：其中开关模式电源是降压转换器。根据一个实施例，开关模式电源包括：电感性元件、被耦合到电感性元件的端子的开关电路(switchingcircuit)、以及用于控制开关电路的电路。根据一个实施例，控制电路包括：被配置为将控制信号供应到开关电路的异步状态机。在结合附图的具体实施例的以下非限制描述中将详细讨论前述和其他特征和优点。附图说明图1示意性地图示了开关模式电源的一个实施例；图2示意性地图示了用于控制图1的开关模式电源的电路的一个实施例；图3是示意性地图示了控制图1的开关模式电源的方法的一个实施例的流程图；图4示意性地示出了图示在由负载所汲取的电流的增大期间的图3的方法的实施方式的时序图；图5示意性地示出了图示在由负载所汲取的电流的减小期间的图3的方法的实施方式的时序图；以及图6是示意性地图示了图3的控制方法的一个备选实施例的流程图。具体实施方式在各个附图中，相同的元件已经利用相同的附图标记来指定，并且进一步地，各个附图未按比例绘制。为清楚起见，仅示出了并且详细描述了对理解所描述的实施例有用的那些步骤和元件。在以下描述中，除非另有规定，否则表述“近似”、“基本上”、以及“大约”意味着在10％内，优选地在5％内。除非另有规定，否则当参考被连接在一起的两个元件时，这意味着这连个元件被直接地连接，其中除了导体外没有中间元件；并且当参考被耦合在一起的两个元件时，这意味着两个元件可以被直接地耦合(连接)、或者经由一个或多个其他元件而被耦合。在一个实施例中，控制器(或控制电路)通过在同步控制模式与异步控制模式之间交替，来控制开关模式电源。在特定实施例中，在检测到与电源的输出电压的减小相对应的第一瞬态现象时，控制器使得开关模式电源从异步控制模式切换到同步控制模式，电源的输出电压的减小可以归因于由电源负载所汲取的电流的增大。相反地，在检测到与电源的输出电压的增大相对应的第二瞬态现象时，控制器使得开关模式电源从同步模式切换到异步模式，电源的输出电压的增大可以归因于由负载所汲取的电流的减小。在一个实施例中，开关模式电源监测：负载瞬态、以及当负载瞬态大于阈值时从异步模式转换到同步模式。在一些实施例中，开关模式电源是DC-DC降压转换器。在一些实施例中，降压转换器具有最大输出电流，该最大输出电流大约比电感电流纹波大三倍(可以使用降压转换器的最大输出电流的其他值)。在一些实施例中，在以同步模式操作时，开关模式电源以固定频率操作。图1示意性地示出了开关模式电源的一个实施例。开关模式电源(在该示例中为降压转换器)包括：旨在接收DC电源电压Vin的两个输入端子1和3、以及旨在供应DC输出电压Vout的两个输出端子5和7。电压Vin是例如正值，并且参考端子3(通常为接地)。电压Vout是例如正值，并且参考端子7，端子7在这里被连接到端子3。开关电路10(图1中的虚线中)被连接在端子1与端子3之间。电路10包括输出端子11。电路10被配置为选择性地将端子11耦合到端子1、耦合到端子3、或者不耦合到这两个端子。电路10例如包括在端子1与端子3之间、被串联连接的两个开关13和15。在该示例中，开关13是其源极和其漏极被分别地连接到端子1和端子11的MOS晶体管，以及开关15是其漏极和其源极被分别地连接到端子3和端子11的MOS晶体管。电感性元件20将电路10的端子11耦合到开关模式电源的端子5。进一步地，在该示例中，电容性元件30(例如，电容器)将输出端子5耦合到端子7。开关模式电源包括控制电路40(CTRL)，该控制电路40例如利用电压Vin供电。电路40包括输入端子41、43、45、47、49和51、以及输出端子53、55和57。端子41旨在接收表示流过电感性元件20的电流IL的信号S0。信号S0由与电感性元件20相关联的传感器70(诸如电流传感器)所供应。端子43被耦合到开关模式电源的输出端子5。端子45旨在接收表示待被施加到参考电压的迟滞的信号ΔV。输入端子47旨在接收周期性二进制信号或时钟信号clk。在一些实施例中，时钟信号clk具有固定频率。端子49旨在接收表示参考电压的信号Vref。电压斜坡VR(例如参考端子3)旨在被施加到端子51，并且源自电压斜坡发生器60的输出端子63。输出端子53将控制信号SR供应到斜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关模式电源，其特征在于，所述开关模式电源包括：开关电路，包括被配置为被耦合到电感性元件的第一开关；以及控制电路，被配置为：通过与时钟信号同步地接通和断开所述第一开关，来在同步模式中切换所述开关电路，其中所述同步模式包括充电阶段和放电阶段；在所述同步模式的充电阶段期间，对所述电感性元件充电；在所述同步模式的放电阶段期间，对所述电感性元件放电；通过在与所述时钟信号不同步的情况下接通和断开所述第一开关，来在异步模式中切换所述开关电路，其中所述异步模式包括充电阶段和放电阶段；在所述异步模式的充电阶段期间，对所述电感性元件充电；以及在所述异步模式的放电阶段期间，对所述电感性元件放电。

【技术特征摘要】
2017.12.18 FR 17623741.一种开关模式电源，其特征在于，所述开关模式电源包括：开关电路，包括被配置为被耦合到电感性元件的第一开关；以及控制电路，被配置为：通过与时钟信号同步地接通和断开所述第一开关，来在同步模式中切换所述开关电路，其中所述同步模式包括充电阶段和放电阶段；在所述同步模式的充电阶段期间，对所述电感性元件充电；在所述同步模式的放电阶段期间，对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·切斯诺，F·阿米德，
申请(专利权)人：意法半导体格勒诺布尔二公司，
类型：新型
国别省市：法国,FR