用于脉宽调制电源转换器的电流平均电路制造技术

揭示一种用于平均一脉宽调制电源转换器的分段线性开关电流波形的电流平均电路，其包含第一，第二与第三取样与保持电路以及取样平均电路。该第一取样与保持电路对每一脉宽调制周期的一短持续时间内的电流波形进行取样，并且提供对应的短取样值。第二取样与保持电路取样每一脉宽调制周期的长持续时间并且提供对应的长取样值。该取样平均电路连接至该第一与第二取样与保持电路，平均对应的短取样值与长取样值，并提供对应的平均值。第三取样与保持电路取样每一平均值并提供一电流平均信号。该波形可以包含代表开关电流的步阶上斜坡电压脉冲。该电流平均信号在每一电流脉冲之后更新。

Current averaging circuit for PWM power converter

A current averaging circuit for a piecewise linear switching current waveform of an average pulse width modulation power converter is disclosed, comprising a first, second and third sampling and holding circuits, and a sampling averaging circuit. The first sampling and holding circuit samples the current waveform within a short duration of each pulse width modulation cycle, and provides corresponding short sampling values. Second sampling and holding circuits samples the long duration of each pulse modulation cycle and provides the corresponding long sampling value. The sampling average circuit is connected to the first and second sampling and holding circuits, corresponding to the short sampling value and the long sampling value corresponding to the average and the corresponding average value. Third sampling and holding circuits sampling each average and providing a current average signal. The waveform can include a stepped upper slope voltage pulse representing the switching current. The current average signal is updated after each current pulse.

【技术实现步骤摘要】
相关申请对照本申请主张美国临时申请第60/591227的利益，该案于2004年7月26日申请，其在此合并作为所有意图与目的的参考。
本专利技术涉及脉宽调制电源控制器，并且尤其涉及用于脉宽调制电源供应器的整合平均电流的限制与控制。现有技术脉宽调制(PWM)控制电路的转换设备中的电流具有斜坡的特征形状，或是具有在步阶上的斜坡的特征形状，这是由于一或多个输出电感器。该电流由一小电阻器与初级电源串联或是由一电流变压器或是由其他变能器机制而转换成一电压。已有一段很长的时间，电压波形用于整合至控制器芯片外部，或是整合至在控制器芯片上检测到的峰值。其造成的电压信息之后被用于提供电流模式反馈信息或是电流限制信息，或是在一些情况中用于提供电流模式反馈信息及电流限制信息两者。在一些申请案中，期望的是根据在一步阶上的斜坡波形的平均值，提供电流限制或是电流反馈功能。已知方法是根据取样的峰值估测平均值。然而此种已知技术是非精确的，且会造成电流拖尾(tail out)。
技术实现思路
一种用于平均一脉宽调制(PWM)电源转换器的分段线性转换电流波形的电流平均电路，其包含第一，第二以及第三取样与保持电路以及取样平均电路。该种第一取样与保持电路取样电流波形的短持续时间(short duration)于每个脉宽调制周期之始，并且提供对应的短取样。该第二取样与保持电路取样每一脉宽调制周期的长持续时间(long duration)并且提供对应的长取样。该取样平均电路连接至第一与第二取样与保持电路，平均对应的短取样与长取样取样，并且提供对应的平均值。该第三取样与保持电路取样每一平均值并且提供一电流平均信号。该第一，第二与第三取样与保持电路每一个可以包含开关，其连接至一电容器。每一取样与保持电路可以进一步包含缓冲器，其具有连接至一对应的电容器的输入端，以及提供取样后的值的输出端。该电流平均电路可以包含计时控制电路，其控制每一取样与保持电路的开关。在一实施例中，计时控制电路提供短控制信号至第一取样与保持电路的第一开关，提供长信号控制信号至第二取样与保持电路的第二开关，以及提供一平均控制信号至第三取样与保持电路的第三开关。该分段线性转换电流波形可以包含步阶上斜坡脉冲，其计时控制电路于每一电流波形脉冲的起始提供短控制信号作为短脉冲，提供长控制信号在每一电流波形脉冲之持续时间上作为长脉冲，并且于每一电流波形脉冲结尾提供该平均控制信号作为短脉冲。该取样平均电路可以包含连接至一电容器的电阻性差动接面。根据本专利技术的电源转换器的实施例包含电感性装置，切换电路，电流传感器，电流平均电路以及控制器。该切换电路选择性的供应输入端电压至该电感性装置，以建立输出端电压。该电流传感器感测流经该切换电路的电流，并且提供一步阶上斜坡波形的电流感测信号。该电流平均电路接收该电流感测信号，并且提供一电流平均信号。该电流平均电路包含第一，第二与第三取样与保持电路以及一取样平均电路。该第一取样与保持电路取样每一电流感测信号的每一脉冲的起始，提供对应的短取样。该第二取样与保持电路取样每一脉冲的持续时间，并且提供对应的长取样。该取样平均电路平均对应的长与短取样，并且提供对应的平均值。该第三取样与保持电路取样每一平均值，并且提供该电流平均信号。该控制器根据电流平均信号控制该切换电路。在不同实施例中，该电源转换器可以是一个隔离的或是一非隔离的转换器。在非隔离的情况中，电流平均电路可以用于测量电流在转换电路的关闭期间，其中该脉冲具有负向斜率。不论该斜坡信号是正斜率或是负斜率，操作上实质相等。一种平均脉宽调制电源转换器的分段线性开关电流波形的方法包含于每一脉宽调制周期之起始取样电流波形之一短持续时间，并且提供对应的短取样值，于每一脉宽调制周期的起始取样长持续时间并且提供对应的长取样值，平均长与短取样值的各自一些，并且提供对应的平均值，以及取样每一平均值并且提供一电流平均信号。每一取样动作可以包含耦接电容器并对其充电。在此种情况中，该方法可以包含在短持续时间内关闭第一开关，并且对第一电容器充电于每一脉宽调制周期起始，关闭第二开关且在每一脉宽调制周期的持续时间对第二电容器充电，并且在每一长持续时间之后关闭第三开关并且对第三电容器充电。该分段线性开关电流波形可以包含步阶上斜坡脉冲。在此种情况下，该方法可以包含关闭第一开关以在每一脉冲之起始对第一电容器充电，关闭第二开关以在每一脉冲持续时间对第二电容器充电，并且关闭第三开关并且在每一脉冲结束时对第三电容器充电。该方法可以包含跨于一电阻性电压差动接面上提供短及长取样值。该方法可以包含感测流经脉宽调制电源转换器的开关装置的电流，并且整流感测电流。附图说明根据下列说明以及附图，本专利技术的优点，特征与益处将会获得更加了解，其中图1是根据本专利技术实施例的示范性电流平均电路的示意图；图2是说明图1中电流平均电路的操作的时序图；图3是采用图1的电流平均电路的根据本专利技术实施例的示范性未调节的电源转换器的示意性框图；图4是一示范性电路的框图，其用以转换图3的未调节电源转换器成为一电压模式受控电源转换器；图5是一非隔离的DC-DC降压转换器的示意性框图，其实施图1的电流平均电路以用于平均“关闭时间”(off-time)电流；图6是一时序图，其说明图1的电流平均电路的操作，其实作成一种在图5中的降压转换器中的关闭时间电流平均电路；以及图7是包含图1的电流平均电路的一电流分享系统的示意性框图。具体实施方式下列叙述呈现以使相关领域的熟练技术人员在所提供的特定申请以及其要件内容的范围内制造并且使用本专利技术。对于较佳实施例的不同修改将会对于熟练技术人员而言是明显的，并且在此所定义的原则可以施加至其他实施例。因此，本专利技术并非意欲限制在此显示并且叙述的特定实施例，而是与在此揭示的原则与新颖特征的最大范畴一致。本专利技术提供一方法，其精确的俘获不同类型的脉宽调制(PWM)电源转换器的一分段线性开关电流波形的平均值。该电流波形通常为一步阶上斜坡波形，其中该平均值提供在一脉冲-对-脉冲的基础上，其中该平均值被捕获(被取样且被保持)，并且呈现在每一电流脉冲的末端。该被捕获的值保持有效直到下次电流脉冲的终端，该时其以新值所更新。随后，此平均电流输出端信息可以用于在脉冲-对-脉冲基础上实施平均电流模式操作或是平均电流限制。或者，该输出端被滤波以提供一时间平均电流指示。图1是根据本专利技术实施例的示范性电流平均电路100的示意图。在一实施例中，该电流平均电路100实施在一电源管理芯片上，其根据脉宽调制控制一个或更多电子开关以转换输入端电压VIN至一调节后的输出端电压VOUT。或者，考虑个别的实施例，其中电流平均方法在芯片外实施。对于在芯片上的实施例，一电流感测(CS)输入端接脚被提供用于感测在脉宽调制电子开关中的电流，如熟练技术人员所熟知的。其他电流感测技术是已知的，其中该CS接脚或其他技术提供一电流感测(CS)信号于一CS节点上，其产生一指示该电流的电压。如图1所示，形成CS信号的CS节点连接至第一单极单掷(SPST)开关SW0。在此所使用的，节点以及其承载的信号被设想为相同名称，除非有另外指定。SW0的其他端连接至一节点A，其连接至第一电容器C0的一端，并且连接至第一缓冲器U0的输入端。电容器C0的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电流平均电路，其用于平均一脉宽调制（ＰＷＭ）电源转换器的分段线性开关电流波形，其包含：第一取样与保持电路，其于每一脉宽调制周期的开始取样电流波形的短持续时间，且其提供对应的短取样；第二取样与保持电路，其取样每一脉宽调制周 期的长持续时间，并且提供对应的长取样；取样平均电路，其连接至所述第一和第二取样与保持电路，该取样平均电路平均对应的短与长取样且提供对应的平均值；以及第三取样与保持电路，其取样每一所述平均值并且其提供电流平均信号。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GM伍德，FF格林菲尔德，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]