限制峰值受控升压转换器中的平均电流制造技术

一种方法可以包括监视通过升压转换器的功率电感器的电流，以及检测所监视的电流与功率电感器的所需的平均电流之间的差值的数学积分何时等于零。另一个方法可以包括在升压转换器的第一操作模式中，控制升压转换器的开关的开关行为以调节由升压转换器产生的输出电压，以及在升压转换器的第二操作模式中，控制升压转换器的开关的开关行为以调节由升压转换器接收的输入电流。另一个方法可以包括监视通过升压转换器的功率电感器的电流以及检测所监视的电流何时超过功率电感器的最大电流。

Limiting the average current in the peak controlled boost converter

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】限制峰值受控升压转换器中的平均电流
本公开总体上涉及用于电子设备的电路，其包括但不限于诸如无线电话和媒体播放器之类的个人音频设备，并且更具体地涉及峰值控制的升压转换器中的有限的平均电流。
技术介绍
个人音频设备，包括无线电话(诸如移动/蜂窝电话、无绳电话、mp3播放器和其他消费类音频设备)得到了广泛使用。这样的个人音频设备可以包括用于驱动一对耳机或一个或多个扬声器的电路。这样的电路通常包括扬声器驱动器，其包括用于驱动向耳机或扬声器的音频输出信号的功率放大器。通常，功率转换器可以用于向功率放大器提供电源电压，以便放大驱动到扬声器、耳机或其他换能器的信号。开关功率转换器是一种电子电路，其将电源从一个直流(DC)电压电平转换为另一个DC电压电平。这种开关DC-DC转换器的示例包括但不限于升压转换器、降压转换器、降压-升压转换器、反相降压-升压转换器以及其他类型的开关DC-DC转换器。因此，使用功率转换器，可以将诸如由电池提供的DC电压转换为用于向功率放大器供电的另一个DC电压。通常，升压转换器用作峰值电流受控的升压转换器，其中控制系统的主控制回路用于确定升压转换器的每个开关相位上的峰值电流需求，以便产生升压转换器所需的升压输出电压。对于升压占空比其中占空比(例如，其可以通过从数字中减去算术比来确定，其中算术比等于提供给升压转换器的输入电压除以升压转换器的升压输出电压)可能需要斜率补偿电路来避免升压转换器的次谐波行为。在许多升压转换器控制系统中还存在保护电路，以确保升压转换器的电流保持在最大值以下。根据主控制回路的峰值电流检测和最大可允许电流检测通常由两个单独的电路执行：第一比较器，将测得的电流(例如，升压转换器的功率电感器的测得的电流)与斜率补偿的目标峰值电流信号进行比较，以及第二比较器，将测得的电流与最大电流限制进行比较。主控制回路(其也可以称为补偿器)可以产生目标峰值电流信号，其可以通过斜率补偿电路修改，并且这样的斜率补偿目标峰值电流信号可以由第一比较器与测得的电流进行比较，以便执行升压转换器的峰值电流控制。然而，由于斜率补偿可能发生在模拟电路中，因此在第一比较器切换的点处可能存在未知量的校正。在调节功率转换器输出的升压电压时，主控制回路可以消除这种误差。然而，此未知误差的存在可能导致无法在升压转换器的任何特定开关周期内直接控制最大电流。这是因为第二比较器允许进行测量，而不会在阈值以上对电感器电流进行斜率补偿。如果使用第二个比较器直接控制电感器中的电流，则此测量中缺少斜率补偿可能会导致次谐波行为。为了避免这种次谐波行为，同时限制第二比较器检测到的电流，可以反馈回第二比较器的输出，以允许控制电路将所需的限制行为应用于斜率补偿的目标峰值电流信号。例如，可以存在附加的控制回路，使得当在电流限制条件下操作时，修改斜率补偿的目标峰值电流信号以获得所需的电流限制行为。结果，可以创建控制系统，其导致将升压转换器的功率电感器的峰值电流限制和控制在最大阈值以下。但是，在许多系统中，峰值电感器电流和平均电感器电流之间的误差可能会很大，并且电感器的变化在确定合适的峰值电流限制时会带来巨大挑战。
技术实现思路
根据本公开的教导，可以减少或消除与操作功率转换器的现有方法相关的一个或多个缺点和问题。根据本公开的实施例，一种方法可以包括监视通过升压转换器的功率电感器的电流并且检测如所监视的电流与功率电感器的所需的平均电流之间的差值的数学积分何时等于零。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括在升压转换器的第一操作模式下，控制升压转换器的开关的开关行为以调节由升压转换器产生的输出电压，并且在升压转换器的第二操作模式下，控制升压转换器的开关的开关行为以调节由升压转换器接收的输入电流。根据本公开的这些和其他实施例，一种方法可以包括监视通过升压转换器的功率电感器的电流并且检测如所监视的电流何时超过功率电感器的最大电流。根据本文包括的附图、说明书和权利要求书，本公开的技术优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。实施例的目的和优点将至少通过权利要求中特别指出的要素、特征和组合来实现和获得。应当理解，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例和解释性的，并且不限制本公开中提出的权利要求。附图说明通过参考以下结合附图的描述，可以获得对本专利技术实施例及其优点的更完整的理解，其中，相似的附图标记表示相似的特征，并且其中：图1示出了根据本公开的实施例的示例个人音频设备；图2示出了根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频集成电路的所选组件的框图；图3示出了根据本公开实施例的具有平均电流限制控制的示例性峰值电流控制升压转换器的所选组件的框图，其可用于实现图2所示的电源；图4示出了根据本公开的实施例的描绘实际电感器电流和目标平均电感器电流与时间的关系以及目标平均电感器电流和实际电感器电流目标的量的差值的数学积分的示例波形的图；以及图5示出了根据本公开的实施例的具有最大电流限制控制的示例峰值电流控制升压转换器的所选组件的框图，其可以用于实现图2所示的电源。具体实施方式图1示出了根据本公开的实施例的示例个人音频设备1。图1描绘了以一对耳塞式扬声器8A和8B的形式耦合到耳机3的个人音频设备1。图1中描绘的耳机3仅是示例，并且应当理解，个人音频设备1可以与包括但不限于头戴式耳机、耳塞、入耳式耳机和外部扬声器的各种音频换能器连接使用。插头4可以用于将耳机3连接到个人音频设备1的电气端子。个人音频设备1可以使用触摸屏2向用户提供显示并接收用户输入，或者可替选地，标准液晶显示器(LCD)可以与各种按钮、滑块和/或设置在个人音频设备1的正面和/或侧面上的调节器(dial)组合。如图1所示，个人音频设备1可以包括音频集成电路(IC)9以用于产生模拟音频信号以传输到耳机3和/或另一个音频换能器。图2示出了根据本公开的实施例的个人音频设备的示例音频IC9的所选组件的框图。如图2所示，微控制器核18可以将数字音频输入信号DIG_IN提供给数模转换器(DAC)14，其可以将数字音频输入信号转换为模拟信号VIN。DAC14可以将模拟信号VIN提供给放大器16，其可以放大或衰减音频输入信号VIN以提供差分音频输出信号VOUT，其可以操作扬声器、头戴式耳机换能器、线路电平信号输出和/或其他合适的输出。在一些实施例中，DAC14可以是放大器16的组成部分。电源10可以提供放大器16的电源轨输入。在一些实施例中，电源10可以包括开关模式功率转换器，如在以下更详细的描述中。尽管图1和图2考虑了音频IC9驻留在个人音频设备中，但是本文描述的系统和方法也可以应用于除个人音频设备之外的电气和电子系统以及设备，包括用于比个人音频设备更大的计算设备、汽车、建筑物或其他结构中的音频系统。图3示出了根据本公开实施例的具有平均电流限制控制的示例峰值电流控制升压转换器20A的所选组件的框图，其可用于实现图2所示的电源10。如图3所示，升压转换器20A可包括电池22、功率电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：/n监视通过升压转换器的功率电感器的电流；以及/n检测所监视的电流与所述功率电感器的所需的平均电流之间的差值的数学积分何时等于零。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170918 US 62/559,800;20171003 US 62/567,332;20181.一种方法，包括：
监视通过升压转换器的功率电感器的电流；以及
检测所监视的电流与所述功率电感器的所需的平均电流之间的差值的数学积分何时等于零。


2.根据权利要求1所述的方法，还包含基于所述差值的数学积分何时等于零的检测结果来控制所述升压转换器的开关的开关行为。


3.根据权利要求2所述的方法，其中：
基于所述功率电感器的峰值电流的设置来控制所述升压转换器的开关的开关行为；以及
所述方法还包括基于所述差值的数学积分何时等于零的检测结果来控制所述升压转换器。


4.根据权利要求2所述的方法，还包括控制所述升压转换器的开关的开关行为，以使所述升压转换器将所述升压转换器的输入电流限制为所述所需的平均电流。


5.根据权利要求4所述的方法，还包括实施回路滤波器，以控制所述升压转换器的开关的开关行为，以使所述升压转换器将所述升压转换器的输入电流限制为所述所需的平均电流。


6.根据权利要求1所述的方法，其中，监视通过所述功率电感器的电流包括监视在所述升压转换器开关周期的单相期间的电流。


7.一种方法，包括：
在升压转换器的第一操作模式中，控制所述升压转换器的开关的开关行为以调节由所述升压转换器产生的输出电压；以及
在所述升压转换器的第二操作模式中，控制所述升压转换器的开关的开关行为以调节由所述升压转换器接收的输入电流。


8.根据权利要求7所述的方法，还包括：
检测在所述升压转换器的开关周期期间与所述升压转换器相关的测得的电流等于或大于所需的电流；以及
基于检测结果，在第一模式的操作和第二模式的操作之间进行选择。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述检测包括在所述升压转换器的开关周期期间，检测与所述升压转换器相关的测得的平均电流等于或大于所需的平均电流。


10.根据权利要求8所...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·J·金，埃里克·B·史密斯，
申请(专利权)人：思睿逻辑国际半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB