直流-直流控制器及其运作方法技术

本发明专利技术提供一种直流‑直流控制器及其运作方法，所述直流‑直流控制器耦接输出级且包括侦测电路、比较器、触发电路及时间信号产生电路。输出级包括上桥开关与下桥开关且提供电感电流与输出电压。侦测电路耦接输出级且依据侦测值与阈值提供控制信号。侦测值与电感电流有关。比较器依据误差信号与斜波信号提供比较信号。误差信号与输出电压有关。时间信号产生电路耦接输出级与触发电路且产生时间信号。当侦测值小于阈值时，下桥开关关闭，且触发电路依据控制信号与比较信号提供延迟控制信号，以控制时间信号产生电路产生时间信号来导通上桥开关，使上桥开关均能在零电压状态下导通，以有效减少上桥开关的切换损失。

【技术实现步骤摘要】
直流-直流控制器及其运作方法
本专利技术与电源转换有关，尤其是关于一种直流-直流控制器及其运作方法。
技术介绍
现有的恒定导通时间(ConstantOn-Time,COT)直流-直流电源转换器在重载时会操作于具有长导通时间(TON)的连续导通模式(ContinuousConductionMode,CCM)下，而在轻载时则会操作于具有短导通时间的不连续导通模式(DiscontinuousConductionMode,DCM)下。然而若在高频(频率高于1MHz)的应用中采用上述的操作模式，则其输出级中的上桥开关(High-sideswitch)很可能会因为切换损失(Switchingloss)所产生的大量热能而烧毁，导致使用寿命缩短。此外，由于其操作频率受限，也导致相关被动元件的体积无法进一步缩小，其效率也无法再提升。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出一种直流-直流控制器及其运作方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。依据本专利技术的一具体实施例为一种直流-直流控制器。在此实施例中，直流-直流控制器耦接输出级。输出级包括上桥开关与下桥开关且提供电感电流与输出电压。直流-直流控制器包括侦测电路、比较器、触发电路及时间信号产生电路。侦测电路耦接输出级，且依据侦测值与阈值提供控制信号，侦测值与电感电流有关。比较器依据误差信号与斜波信号提供比较信号，误差信号与输出电压有关。触发电路分别耦接侦测电路与比较器。时间信号产生电路分别耦接输出级与触发电路，且产生时间信号以控制输出级的操作。当侦测值小于阈值时下桥开关关闭，且触发电路依据控制信号与比较信号提供延迟控制信号至时间信号产生电路，使得时间信号产生电路产生时间信号以导通上桥开关。在一实施例中，阈值为动态阈值且与电感电流有关。在一实施例中，阈值为电感电流的平均值。在一实施例中，上桥开关与下桥开关之间具有相位节点，侦测值为相位节点的相位电压，且与电感电流有关。在一实施例中，触发电路包括延迟单元及触发单元。延迟单元耦接侦测电路，用以延迟控制信号。触发单元耦接延迟单元，根据比较信号与经延迟单元延迟后的控制信号提供触发信号。依据本专利技术的另一具体实施例为一种直流-直流控制器运作方法。在此实施例中，直流-直流控制器耦接输出级。输出级包括上桥开关与下桥开关且提供电感电流与输出电压。直流-直流控制器运作方法包括下列步骤：依据侦测值与阈值提供控制信号，侦测值与电感电流有关；依据误差信号与斜波信号提供比较信号，误差信号与输出电压有关；当侦测值小于阈值时，关闭下桥开关且依据控制信号与比较信号提供延迟控制信号；以及依据延迟控制信号产生时间信号以导通上桥开关。于一实施例中，阈值为动态阈值且与电感电流有关。于一实施例中，阈值为电感电流的平均值。于一实施例中，上桥开关与下桥开关之间具有相位节点，侦测值为相位节点的相位电压，且与电感电流有关。相较于现有技术，依据本专利技术的直流-直流控制器及其运作方法使输出级中的上桥开关操作于零电压切换(ZeroVoltageSwitching,ZVS)状态，由于其可依据感测到的电感电流产生随负载状态而动态调整的零电压切换的阈值，以提供更精准的切换时机。此外，无论负载为何，直流-直流电源转换器均能维持在不连续导通模式下，用以产生负电流通过上桥开关的体二极管(Bodydiode)，使得上桥开关均能在零电压状态下导通，以有效减少上桥开关的切换损失。关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及所附附图得到进一步的了解。附图说明图1示出依据本专利技术的一具体实施例中的直流-直流控制器的示意图。图2示出图1中的驱动器的一实施例。图3A与图3B分别示出图1中的侦测电路的不同实施例。图4示出图1中的触发电路与时间信号产生电路的一实施例。图5分别示出在重载与轻载时的各信号的时序图。图6A与图6B分别示出本专利技术与已知技术的直流-直流控制器的单一周期的波形的测试量测结果。图7示出依据本专利技术的另一具体实施例中的直流-直流控制器运作方法的流程图。主要元件符号说明：2：直流-直流控制器20：侦测电路22：比较器24：触发电路26：时间信号产生电路DR：驱动器OS：输出级EA：误差放大器RG：斜波产生器VIN：输入电压VOUT：输出电压IOUT：输出电流VFB：回授电压VREF：参考电压VCOMP：误差信号VRAMP：斜波信号VCMP：比较信号VCDC：控制信号VTRD：延迟控制信号TON：时间信号UG、LG：开关信号SA：上桥开关SB：下桥开关LX：相位节点L：电感DCR：直流电阻IL：电感电流VLX：相位电压RCO：输出电阻CO：输出电容RC：电阻CC：电容R1～R2：分压电阻+：正输入端－：负输入端K、J：输出端DR1：第一逻辑单元DR2：第二逻辑单元BUF：同闸AND：及闸VIL：电压信号CMP：比较器VDD：工作电压VX：参考电压CTV：电流转电压电路200：电流转电压电路R1：电阻260：电流转电压电路262：比较器M：开关240：延迟单元242：触发单元HL：高准位LL：低准位VCC：高准位IL(MAX)：电感电流最大值IL(MIN)：电感电流最小值ILSET：预设电流准位IOUT(MAX)：输出电流最大值IOUT(MIN)：输出电流最小值ΔIL、ΔIL’：电感电流最大值与最小值的差值VDS：漏极-源极电压VGS：栅极-源极电压S10～S16：步骤具体实施方式现在将详细参考本专利技术的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。依据本专利技术的一具体实施例为一种直流-直流控制器。在此实施例中，直流-直流控制器耦接直流-直流电源转换器的输出级，通过感测到的电感电流产生动态调整的零电压切换阈值，以提供更精准的切换时机，使得上桥开关均能在零电压状态下导通，故可有效减少其切换损失。请参照图1，图1示出此实施例中的直流-直流控制器1的示意图。如图1所示，直流-直流控制器2分别耦接输出级OS、误差放大器EA与斜波产生器RG。输出级OS包括驱动器DR、上桥开关SA、下桥开关SB、相位节点LX、输出电感L及直流电阻DCR。输出级OS提供电感电流IL与输出电压VOUT。上桥开关SA与下桥开关SB串接于输入电压VIN与接地端之间。相位节点LX位于上桥开关SA与下桥开关SB之间。输出电感L耦接于相位节点LX与直流电阻DCR之间。驱动器DR分别耦接上桥开关SA与下桥开关SB。直流-直流控制器2包括侦测电路20、比较器22、触发电路24及时间信号产生电路26。侦测电路20分别耦接输出级OS与触发电路24；比较器22分别耦接触发电路24、误差放大器EA与斜波产生器RG；触发电路24分别耦接侦测电路20、比较器22与时间信号产生电路26；时间信号产生电路26耦接输出级OS。侦测电路20用以对输出级OS进行侦测，以从输出级OS取得侦测值。在实际应用中，此侦测值可依据流经输出电感L的电感电流IL所产生。举例而言，此侦测值可以是电感电流IL，也可以是相位节点LX的相位电压VLX，其也与电感电流IL有关。此外，侦测电路20也会取得阈值。在实际应用中，此阈值为动态阈值且也与电感电流IL有关。举例而言，此阈值可以是电感电流IL的平均值，但不以此为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流‑直流控制器，耦接一输出级，上述输出级包括一上桥开关与一下桥开关且提供一电感电流与一输出电压，其特征在于，上述直流‑直流控制器包括：一侦测电路，耦接上述输出级，且依据一侦测值与一阈值提供一控制信号，其中上述侦测值与上述电感电流有关；一比较器，依据一误差信号与一斜波信号提供一比较信号，其中上述误差信号与上述输出电压有关；一触发电路，分别耦接上述侦测电路与上述比较器；以及一时间信号产生电路，分别耦接上述输出级与上述触发电路，且产生一时间信号以控制上述输出级的操作，其中当上述侦测值小于上述阈值时，上述下桥开关关闭，且上述触发电路依据上述控制信号与上述比较信号提供一延迟控制信号至上述时间信号产生电路，使得上述时间信号产生电路产生上述时间信号以导通上述上桥开关。

【技术特征摘要】
2018.04.02 TW 1071116821.一种直流-直流控制器，耦接一输出级，上述输出级包括一上桥开关与一下桥开关且提供一电感电流与一输出电压，其特征在于，上述直流-直流控制器包括：一侦测电路，耦接上述输出级，且依据一侦测值与一阈值提供一控制信号，其中上述侦测值与上述电感电流有关；一比较器，依据一误差信号与一斜波信号提供一比较信号，其中上述误差信号与上述输出电压有关；一触发电路，分别耦接上述侦测电路与上述比较器；以及一时间信号产生电路，分别耦接上述输出级与上述触发电路，且产生一时间信号以控制上述输出级的操作，其中当上述侦测值小于上述阈值时，上述下桥开关关闭，且上述触发电路依据上述控制信号与上述比较信号提供一延迟控制信号至上述时间信号产生电路，使得上述时间信号产生电路产生上述时间信号以导通上述上桥开关。2.根据权利要求1所述的直流-直流控制器，其特征在于，上述阈值为一动态阈值且与上述电感电流有关。3.根据权利要求1所述的直流-直流控制器，其特征在于，上述阈值为上述电感电流的平均值。4.根据权利要求1所述的直流-直流控制器，其特征在于，上述上桥开关与上述下桥开关之间具有一相位节点，上述侦测值为上述相位节点的一相位电压，且与上述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文玮，刘显成，叶清强，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71