形成降压－升压模式电源控制器的方法及其结构技术

在一个实施例中，一种电源控制器配置成以降压－升压模式运行多个开关以控制输出电压，其中，对于降压－升压模式的循环的基本上固定的部分，启动所述多个开关中的至少一个开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电子学，更具体地，涉及形成半导体器件的方法 和结构。
技术介绍
在过去，半导体工业利用各种方法和结构来实现开关电源控制器，例如脉宽调制(PWM)电源控制器。使用开关电源控制器的系 统通常配置为升压系统或降压系统。 一些系统被实现为降压和升压系 统或者降压-升压(buck-boost)系统。在2000年12月26日授权给 Dwelley等人的美国专利号6,166,527中>^开了这样的降压-升压系统 的一个样例。这样的降压-升压系统的一个问题是降压-升压模式的效 率一般不如期望的那样高。此外，用于实现降压-升压系统的电路一般 是复杂的，这导致了高成本。因此，期望有一种开关电源控制器，其能够以降压-升压运行模 式工作、具有高效率、具有较简单的实施并具有降低的成本。附图说明图1简要示出了具有根据本专利技术的降压-升压电源控制器的降压-升压电源系统的实施例；图2简要示出了根据本专利技术的图1的降压-升压电源控制器的一 部分的实施例；图3为具有曲线的图，其示出根据本专利技术的图1的降压-升压电 源系统的一些信号；图4简为了说明的简单和明了，图中的元件不一定按照比例，并且在不 同的图中相同的参考号代表相同的元件。此外，为了说明的简要，省 略了众所周知的步骤和元件的说明和细节。这里使用的载流电极(current carrying electrode )是指器件的元件，例如MOS晶体管的 源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集电极、或二极管的正极或负 极，其承载通过该器件的电流，控制电极是指器件的元件，例如MOS 晶体管的栅极或者双极晶体管的基极，其控制通过该器件的电流。虽 然这里把器件解释为确定的N沟道或P沟道器件，本领域的普通技术 人员应认识到，根据本专利技术，互补器件也是可能的。本领域的普通技 术人员应认识到，这里使用的词汇"在...期间"、"在...的时候"、以及 "当…时，，不是表示一旦开始操作马上就会出现反应的准确术语，而是 可能会在被初始操作激起的反应之间有一些微小但合理的延迟，例如 传播延迟。具体实施方式图1简要示出了具有电源控制器25的示例性形式的电源系统10 的一部分的实施例。控制器25接收具有表示多个功能状态的多个信 号电平的信号。电源系统10 —般在功率输入端子11和功率返回端子12之间接 收来自体电压(bulk voltage)的功率，并且在输出节点13和端子12之 间形成输出电压。负载15可以被连接成接收来自输出节点13和端子 12的输出电压和负栽电流。施加在端子11和12之间的体电压可以为 DC电压或者整流AC电压，例如半波整流正弦波。系统10—般包括 由控制器25控制以形成输出电压的感应器14。系统10 —般还包括通 过串联电阻器18和19示出的反馈网络，该反馈网络用于提供表示输 出节点13和端子12之间的输出电压值的感测信号，例如反馈(FB) 信号。感测信号在感测节点20上形成。这样的反馈(FB)网络和反 馈(FB)信号对于本领域的技术人员而言是众所周知的。在图1中所示的控制器25的示例性形式一般在电压输入26和电压返回27之间接收来自体电压的功率。输入26—般连接至端子11， 而返回27 —般连接至端子12。感应器14连接至控制器25的感应器 输入28和29。控制器25—般包括开关控制部件49、 PWM控制部件 53、误差放大器55、参考发生器或参考56、内部调节器或调节器58、 以及多个功率开关如第一功率晶体管35、第二功率晶体管36、第三 功率晶体管37以及第四功率晶体管38。调节器58 —般连接在输入 26和返回27之间以接收来自输入26的输入电压。调节器58在输出 59上形成用于运行控制器25的其他元件的内部运行电压，控制器25 的其他元件包括开关控制部件49、 PWM控制部件53、参考56以及 误差放大器55。误差放大器55在感测输入32上接收感测信号例如反 馈(FB )信号，以及在放大器55的输出上形成表示输出电压值和输 出电压期望值之间差的误差信号。PWM控制部件53接收来自放大器 55的误差信号，并响应性地形成用于运行晶体管35-38以便调节输出 电压值的PWM控制(PCS )信号。PWM控制部件53可以具有对于 本领域的技术人员而言公知的各种实现。在1999年1月12日授权给 Jefferson Hall等人的美国专利号5,859,768中公开了一种适当的 PWM控制部件的一个样例，其因此在这里通过引用被并入。在优选 实施例中，部件53为固定频率电流模式PWM控制器，因此，PCS信号具有固定频率，并且占空比(duty cycle)由输出电压值确 定，如本领域技术人员所公知的。如在下文中将进一步看到的，控制器25配置成以降压模式、升 压模式或降压-升压模式运行系统10。部件49配置成设置控制器25 的运行模式以及利用PCS信号来控制所选择的运行模式的功能。部件 49配置成通过启动晶体管35、禁止晶体管36来以升压模式运行系统 10以及响应于输出电压值而利用PCS信号来接通或关断晶体管37和 38。部件49配置成通过启动晶体管37、禁止晶体管38来以降压模式 运行系统10以及响应于输出电压值而利用PCS信号来接通或关断晶 体管35和36。在降压-升压模式中，部件49配置成将降压-升压模式 的一个循环形成为3个部分。在降压-升压模式循环的一个部分期间，部件49配置成耦合感应器14以从输入26接收输入电压。在降压-升 压模式循环的第二部分期间，部件49配置成耦合感应器14以向输出 节点13和负载15提供功率，以及在降压-升压模式循环的第三部分期 间，部件49配置成耦合感应器14以从输入26中接收功率以及将功 率耦合至输出节点13和负栽15。在降压-升压模式运行循环的这三个 部分之一的期间，晶体管35-38中的一个被启动以用于降压-升压模式 循环的固定部分。在降压-升压模式循环的另外两个部分中，PCS信 号用于控制晶体管35-38。固定部分被选择为循环周期的固定百分比。 例如，时间的固定量或者循环周期的固定百分比。如果时间的固定量 太短或者固定百分比太低，精确地调节输出电压值就变得很难。图1所示开关控制部件49的示例性实施例包括模式检测电路或 模式检测器40、脉冲发生器50以及逻辑/驱动器或者逻辑/驱动模块 60。脉沖发生器50从PWM控制部件53中接收PCS信号，并形成两 个脉冲信号，这两个脉冲信号帮助形成降压-升压循环的三个部分。发 生器50接收PCS信号以及响应性地在输出51上形成TO脉冲信号， 并在输出52上形成TE脉沖信号。模式检测器40接收输入电压以及 输出电压，并响应性地形成用于设置控制器25的运行模式的控制信 号。使降压控制(BU)信号有效以指示控制器25应该以降压运行模 式工作，而使升压控制(BO)信号有效以指示控制器25应该以升压 运行模式工作。检测器40使BU和BO信号无效以指示控制器25应 该以降压-升压运行模式工作。在图1所示的示例性实施例中，检测器 40包括升压比较器45、升压电流源46、升压电阻器47、降压参考比 较器41、降压电流源42以及降压电阻器43。如果输入电压值减去输 出电压值大于电流源42和电阻器43确定的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成降压－升压电源控制器的方法，其包括：配置开关控制部件来以降压－升压模式运行多个开关以控制输出电压，其中，对于所述降压－升压模式的循环的基本上固定的部分，所述多个开关中的至少一个开关被启动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：多米尼克欧梅特，雷米萨芬，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]