开关功率变换器及升压关断时间自适应调节单元制造技术

提出了一种开关功率变换器、适用于开关功率变换器的升压关断时间自适应调节单元以及升压短路保护单元。根据本公开各实施例的开关功率变换器可以工作于升压周期，升压关断时间自适应调节单元可以在该开关功率变换器正常工作于升压周期时调节其升压周期的关断时间与其输出电压反向变化。其中该升压关断时间自适应调节单元包括升压短路保护单元，可以在该开关功率变换器工作于升压周期的过程中若发生短路故障，则可以调节其升压周期的关断时间与其输出电压同向变化，从而达到限制流过该开关功率变换器中的感性储能元件的电感电流的作用，以避免/阻止电感电流在升压周期中因短路故障而过度增大。路故障而过度增大。路故障而过度增大。

【技术实现步骤摘要】
开关功率变换器及升压关断时间自适应调节单元


[0001]本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及包含升压周期/升压模式的开关功率变换器及其短路保护。

技术介绍

[0002]包含升压周期/升压模式的开关功率变换器，比如升压型开关功率变换器或者升压
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降压型开关功率变换器可以根据需求将输入电压转换为高于该输入电压的输出电压。实际应用中，可能会发生开关功率变换器工作于升压周期时其输出短路的情况，这时需要提供有效的短路保护机制以避免电路损毁。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种开关功率变换器、用于开关功率变换器的升压关断时间自适应调节单元及升压短路保护单元。
[0004]在本公开的一个方面，提出了一种开关功率变换器，其可以包括：开关单元，用于基于至少一个控制信号调整由开关功率变换器的输入端传输至开关功率变换器的输出端的功率；控制电路，用于提供所述至少一个控制信号以控制所述开关单元的导通和关断切换。该控制电路可以包括：升压关断时间控制单元，用于至少基于该开关功率变换器的输入端处的供电电压和输出端处的输出电压提供关断时间控制信号，该升压关断时间控制单元通过该关断时间控制信号调节所述开关单元在升压周期的关断时间与所述输出电压反向变化；和升压短路保护单元，用于至少基于该开关功率变换器的输入端处的供电电压和输出端处的输出电压提供短路保护信号至所述升压关断时间控制单元，在所述开关功率变换器工作于升压周期的过程中若发生短路故障，则该短路保护信号作用于所述升压关断时间控制单元调节所述升压周期的关断时间与所述输出电压同向变化。
[0005]根据本公开的一个实施例，所述升压关断时间控制单元可以通过该关断时间控制信号调节所述开关单元在升压周期的关断时间与所述输入电压同向变化。
[0006]根据本公开的一个实施例，在所述开关功率变换器正常地工作于升压周期时，所述短路保护信号对所述升压关断时间控制单元不发挥作用。
[0007]根据本公开的一个实施例，在所述开关功率变换器工作于升压周期的过程中若发生短路故障，所述短路保护信号作用于所述升压关断时间控制单元还进一步调节所述升压周期的关断时间与所述供电电压反向变化。
[0008]根据本公开的一个实施例，所述控制电路可以进一步包括：调整单元，用于至少将表征所述输出电压的反馈信号与参考信号进行运算，以提供携带该反馈信号与该参考信号之差值信息的调节信号。
[0009]根据本公开的一个实施例，所述控制电路可以进一步包括：升压周期控制单元，其耦接所述升压关断时间控制单元和所述调整单元，并可以基于所述关断时间控制信号和所述调节信号产生升压周期控制信号以控制所述开关单元在升压周期的导通与关断切换。
[0010]根据本公开的一个实施例，所述升压关断时间控制单元可以包括：受控计时电路，受所述供电电压和所述输出电压控制产生所述关断时间控制信号，该关断时间控制信号是第一逻辑状态电平和第二逻辑状态电平交替的数字波形信号，其每次由第二逻辑状态电平跳变为第一逻辑状态电平时触发当前升压周期中的关断时间终止。
[0011]根据本公开的一个实施例，所述升压关断时间控制单元可以通过采用受所述输出电压控制的电流源对计时电容充电所得的电容电压与表征所述供电电压的分压信号比较产生所述关断时间控制信号。
[0012]根据本公开的一个实施例，所述升压关断时间控制单元可以包括：第一受控电流源，受所述输出电压控制提供充电电流至计时电容的第一端；所述计时电容，其第二端耦接至内部逻辑参考地；和比较器，其第一输入端用于接收表征所述供电电压的分压信号，其第二输入端耦接所述计时电容的第一端，该比较器在其输出端提供所述关断时间控制信号。
[0013]根据本公开的一个实施例，所述充电电流与所述输出电压成比例且具有设定的压控比例系数。
[0014]根据本公开的一个实施例，所述该分压信号与所述供电电压成比例且具有设定的分压比例系数。
[0015]根据本公开的一个实施例，所述升压短路保护单元可以包括：第二受控电流源，耦接于第一电流镜的输入端与内部逻辑参考地之间，受所述输出电压控制提供流向内部逻辑参考地的第一调节电流；第三受控电流源，耦接于芯片内部逻辑供电电压与所述第一电流镜的输入端之间，受所述供电电压控制提供流向所述第一电流镜的输入端的第二调节电流；所述第一电流镜；和第二电流镜，其输入端耦接所述第一电流镜的输出端，其中所述升压短路保护单元将该第二电流镜的输出端用作所述短路保护单元的输出端。
[0016]根据本公开的一个实施例，所述第一调节电流与所述输出电压成比例且具有设定的调节比例系数，所述该第二调节电流与所述供电电压成比例且具有所述设定的调节比例系数。
[0017]根据本公开的一个实施例，所述第一电流镜基于其输入端接收的电流在其输出端输出第一镜像电流。
[0018]根据本公开的一个实施例，所述第一电流镜具有设定的第一电流镜像比例，将其输入端接收的电流以该设定的第一电流镜像比例复制并在其输出端输出为该第一镜像电流。
[0019]根据本公开的一个实施例，所述第二电流镜基于其输入端接收的电流在其输出端输出第二镜像电流。
[0020]根据本公开的一个实施例，所述第二电流镜具有设定的第二电流镜像比例，将其输入端接收的电流以该设定的第二电流镜像比例复制并在其输出端输出为该第二镜像电流。
[0021]根据本公开的一个实施例，所述开关单元可以包括：第一组功率开关对和第二组功率开关对，其中第一组功率开关对中的第一功率开关和第二功率开关串联耦接于该开关功率变换器的输入端和参考地之间，第二组功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关串联耦接于该开关功率变换器的和参考地之间。
[0022]根据本公开的一个实施例，其中所述开关功率变换器工作于升压周期指第二组功
率开关对中的第三功率开关和第四功率开关进行互补地导通和关断切换，第一组功率开关对中的第一功率开关持续保持导通、第二功率开关持续保持关断。
[0023]根据本公开的一个实施例，其中所述开关单元不包括所述第一组功率开关对。这种情况下，所述开关功率变换器工作于升压周期指第二组功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关进行互补地导通和关断切换。
[0024]在本公开的另一方面，提出了一种升压关断时间自适应调节单元，用于开关功率变换器工作于升压周期时的关断时间控制，该升压关断时间自适应调节单元可以包括：第一输入端，耦接所述开关功率变换器的输入端；第二输入端，耦接所述开关功率变换器的输出端；和输出端，用于提供关断时间控制信号；其中该升压关断时间自适应调节单元，被构建用于至少基于该开关功率变换器的输入端处的供电电压和该开关功率变换器的输出端处的输出电压产生所述关断时间控制信号，在所述开关功率变换器正常工作于升压周期时，该关断时间控制信号调节所述开关功率变换器在升压周期的关断时间与所述输出电压反向变化，在所述开关功率变换器工作于升压周期的过程中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种开关功率变换器，包括：开关单元，用于基于至少一个控制信号调整由开关功率变换器的输入端传输至开关功率变换器的输出端的功率；控制电路，用于提供所述至少一个控制信号以控制所述开关单元的导通和关断切换，该控制电路包括：升压关断时间控制单元，用于至少基于该开关功率变换器的输入端处的供电电压和输出端处的输出电压提供关断时间控制信号，该升压关断时间控制单元通过该关断时间控制信号调节所述开关单元在升压周期的关断时间与所述输出电压反向变化；和升压短路保护单元，用于至少基于该开关功率变换器的输入端处的供电电压和输出端处的输出电压提供短路保护信号至所述升压关断时间控制单元，在所述开关功率变换器工作于升压周期的过程中若发生短路故障，则该短路保护信号作用于所述升压关断时间控制单元调节所述升压周期的关断时间与所述输出电压同向变化。2.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述升压关断时间控制单元通过该关断时间控制信号调节所述开关单元在升压周期的关断时间与所述输入电压同向变化。3.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，在所述开关功率变换器正常地工作于升压周期时，该短路保护信号对所述升压关断时间控制单元不发挥作用。4.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，在所述开关功率变换器工作于升压周期的过程中若发生短路故障，该短路保护信号作用于所述升压关断时间控制单元还进一步调节所述升压周期的关断时间与所述供电电压反向变化。5.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述控制电路进一步包括：调整单元，用于至少将表征所述输出电压的反馈信号与参考信号进行运算，以提供携带该反馈信号与该参考信号之差值信息的调节信号。6.根据权利要求5所述的开关功率变换器，其中，所述控制电路进一步包括：升压周期控制单元，其耦接所述升压关断时间控制单元和所述调整单元，并可以基于所述关断时间控制信号和所述调节信号产生升压周期控制信号以控制所述开关单元在升压周期的导通与关断切换。7.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述升压关断时间控制单元包括：受控计时电路，受所述供电电压和所述输出电压控制产生所述关断时间控制信号，该关断时间控制信号是第一逻辑状态电平和第二逻辑状态电平交替的数字波形信号，其每次由第二逻辑状态电平跳变为第一逻辑状态电平时触发当前升压周期中的关断时间终止。8.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述升压关断时间控制单元通过采用受所述输出电压控制的电流源对计时电容充电所得的电容电压与表征所述供电电压的分压信号比较产生所述关断时间控制信号。9.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述升压关断时间控制单元包括：第一受控电流源，受所述输出电压控制提供充电电流至计时电容的第一端；所述计时电容，其第二端耦接至内部逻辑参考地；和比较器，其第一输入端用于接收表征所述供电电压的分压信号，其第二输入端耦接所述计时电容的第一端，该比较器在其输出端提供所述关断时间控制信号。10.根据权利要求9所述的开关功率变换器，其中，所述充电电流与所述输出电压成比
例且具有设定的压控比例系数。11.根据权利要求9的模式切换控制单元，其中，所述该分压信号与所述供电电压成比例且具有设定的分压比例系数。12.根据权利要求1的所述的开关功率变换器，其中，所述升压短路保护单元包括：第二受控电流源，耦接于第一电流镜的输入端与内部逻辑参考地之间，受所述输出电压控制提供流向内部逻辑参考地的第一调节电流；第三受控电流源，耦接于芯片内部逻辑供电电压与所述第一电流镜的输入端之间，受所述供电电压控制提供流向所述第一电流镜的输入端的第二调节电流；所述第一电流镜；和第二电流镜，其输入端耦接所述第一电流镜的输出端，其中所述升压短路保护单元将该第二电流镜的输出端用作所述短路保护单元的输出端。13.根据权利要求12所述的开关功率变换器，其中，所述第一调节电流与所述输出电压成比例且具有设定的调节比例系数，所述该第二调节电流与所述供电电压成比例且具有所述设定的调节比例系数。14.根据权利要求12所述的开关功率变换器，其中，所述第一电流镜具有设定的第一电流镜像比例，将其输入端接收的电流以该设定的第一电流镜像比例复制并在其输出端输出为第一镜像电流。15.根据权利要求12所述的开关功率变换器，其中，所述第二电流镜具有设定的第二电流镜像比例，将其输入端接收的电流以该设定的第二电流镜像比例复制并在其输出端输出为第二镜像电流。16.根据权利要求1所述的开关功率变换器，其中，所述开关单元包括：第一组功率开关对和第二组功率开关对，其中第一组功率开关对中的第一功率开关和第二功率开关串联耦接于该开关功率变换器的输入端和参考地之间，第二组功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关串联耦接于该开关功率变换器的和参考地之间。17.根据权利要求16所述的开关功率变换器，其中所述开关功率变换器工作于升压周期指第二组功率开关对中的第三功率开关和第四功率开关进行互补地导通和关断切换，第一组功率开关对中的第一功率开关持续保持导通、第二功率开关持续保...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
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