用于开关调节器中突发模式的可调峰值电感电流和滞后的电路和方法技术

提供了开关调节器电路和方法，用于调节输出电压，包括可调节最小峰值电感电流水平和可调节猝发比较器滞后，用于开关调节器中的突发模式工作。通过允许外部用户控制猝发阈值水平和猝发比较器滞后，在突发模式工作期间实现对最小峰值电感电流水平和猝发比较器滞后的控制。可以采用单个用户可触及的输入引脚，两个用户可触及的输入引脚，或三个用户可触及的输入引脚，以区分强制连续和突发模式工作，设定猝发阈值水平，和在突发模式工作期间设定猝发比较器滞后。本发明专利技术可用于降压，升压，降压－升压，或任何其他合适的调节器电路设置。本发明专利技术还可采用同步和非同步开关调节器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及当运行在BURST MODE (以下称之为，"突发模式")时， 用于使用户具有调节开关调节器的最小峰值电感电流水平和滞后的能力的电路和 方法。
技术介绍
本专利技术涉及电压调节器。更具体地讲，本专利技术涉及为电流模式DC-DC 调节器(即，响应输出电流或表示输出电流的信号的测量结果的调节器)的突发 模式提供调节最小峰值电感电流水平和滞后的能力的电路和方法。电压调节器是电源电路，采用闭环设计，以提供预定的和基本上稳定的 输出电压，即使采用可能不适当规定或波动的输入电压源。另外，很多电子产品 使用电压调节器，以将输入电压转变成稳定的输出电压，可能高于或低于输入电 压。相应地，除了用作稳压器外，电压调节器还用作电压转换器。有两种主要类型的调节器线性调节器和开关调节器。在通常的线性调 节器中，输出电压通过调节无源元件(例如，可变电阻)进行调节，以控制电流 从电压源到负载的连续流动。另一方面，开关调节器主要是DC-DC转换器，通过将电流连通和断开 工作，以控制输出电压。开关电压调节器通常采用一个或多个开关设备，连同电 感和电容，以便储存和传递能量到负载。所述调节器能够通过转动开关元件开(ON) 和关(OFF)，调节输送给负载的电压，从而控制通过电感以不连续电流脉冲形式传 输的电量。所述电感和电容将输送的电流脉冲转化成稳定的负载电流，以便调控 负载电压。最终，根据表示输出电压和负载电流的反馈信号通过调节开关ON-OFF (开关)的时间来实现调节输出电压。以电流模式工作的开关调节器是特别理想的。它们提供良好的线和负 载瞬态信号抑制，并且在故障状态(例如，输出短路)期间具有固有的限流能力。 很多电流模式开关调节器监控电感电流，并且将它与峰值电感电流水平作比较， 以确定何时适合断开主开关元件，从而消除过量电流的输送。很多电流模式开关调节器电路包括以下部分逻辑部分；由所述逻辑部分控制的输出开关；用于提供周期性定时信号以开启主开关的振荡器；电流放大 器，它根据电感电流中继感测电压；误差信号放大器，它根据负载状态调节其输 出电压；和电流比较器，当感测电压以预定的方式与来自误差信号放大器的电压 作比较时，所述电流比较器产生一信号，导致所述逻辑部分断开主开关。通常以上述电流模式工作的具体类型的调节器是同步开关调节器。所 述调节器具有主开关元件和同步开关元件，它们彼此之间是异相驱动的，以便向 负载以稳定的电压输送电流。同步开关调节器与非同步开关调节器的差别在于， 二极管被同步开关元件取代，其结果通常是减少了开关调节器的功率损耗。开关调节器，如同步开关调节器的主要优点是，它们通常表现出比线性 调节器更高的效率(其中，效率被定义为由调节器提供的电力与向调节器提供的 电力之比)，从而使得不希望的热消散显著减少。结果，很多开关调节器可以取 消等同的线性设计所需的散热器的使用。具体地讲，采用MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)开关的同 步开关调节器被广泛应用于便携式电池供电的电子产品，以及只能够承受有限发 热的产品中。因为所述电压调节器表现出更高的效率，它们提供几乎不发热的较 长的电池寿命。由于上述原因，所述调节器通常被用于诸如移动电话，无绳电话， 个人呼机，笔记本电脑，和无线调制解调器的系统中。不过，开关调节器的效率并不总是最大的，并且与负载的大小成比例变 化。它是输出电流的函数，并且当开关调节器向负载提供少量电流时通常会减少。 这是因为即使负载减少，固定量的功率被消耗在驱动电路中而不管负载的大小。上述较轻负载下的效率损失在以强制的连续运行模式工作的开关调节 器中是常见的。在强制的连续模式中，开关调节器在较轻负载下的效率损失变得 更大，因为不管工作状态主开关都是定期开和关。因此，所述调节器对于较小的 负载可能变得效率低，因为不管负载状态经常开/关主开关和同步开关需要以门极 充电形式的能量。以强制的连续模式工作的有效替代方案是允许调节器进入突发模式工 作。当在这种模式下工作时，调节器在负载轻时可以忽略开关循环，从而减少晶 体管门极充电损耗。这是可能的，因为在突发模式工作时，主动开关元件(例如， 开关晶体管)和可选的调节器电路其他不需要的部分由于负载电流降到规定值以 下而保持关(OFF)。主动开关元件保持关(OFF)时的工作模式在本文又被称作休眠模式。在同步开关调节器中，在休眠模式期间使主开关元件和同步开关元件均保 持关(OFF)。在非同步开关调节器中，仅使主开关元件保持关(OFF)。本领域普通 技术人员可以理解，在不同的开关调节器中存在突发模式工作的不同实施方式。 例如，不同的实施方式可以包括不同的电路和方法(1)，以确定开关调节器何时 进入休眠模式和/或(2)对输出电容进行充电。突发模式工作被用来减少开关调节 器的开关损耗，并且在低输出电流水平下增加工作效率。能够以突发模式工作的现有调节器基本上采用与上述通常的开关调 节器相同的电路，另加猝发比较器和电路提供猝发阈值水平。该附加电路可用于 在特定条件下切断部分调节器电路，以便减少功率消耗。使用突发模式和强制的 连续模式的调节器的例子由Milpitas， California的Linear Technology Corporation (凌特公司)销售，并包括LTC1435和LTC1735系列产品。某些突发模式类型调节器的缺陷是由于不能从外部控制猝发阈值水平 而产生的，所述猝发阈值水平设定最小峰值电感电流水平。对于较高的猝发阈值 水平，轻负载的效率更高，其代价是较高的输出电压脉动(不希望的特征)。对 于较低的猝发阈值水平，所述输出电压脉动较低，其代价是对于轻负载略微降低 的效率。相应的，由于设定最小峰值电感电流水平的猝发阈值水平，在以突发模 式工作的电流调节器内部是固定的，所述调节器的输出电压脉动和效率不能改变， 以适应不同用途的要求。—种调节调节器的输出电压脉动和效率以适应不同用途的要求的方法 是通过外部设定猝发阈值水平，如授予Esteves等的美国专利号6，724，174中所描 述的。这设定最小峰值电感电流水平，从而允许调节输出电压脉动和效率以适应 各种用途的要求。在较高的猝发阈值水平，轻负载的效率更高，其代价是较高的 输出电压脉动(根据用途，它是不希望的特征)。在较低的猝发阈值水平，输出 电压脉动较低，其代价是略微降低了轻负载的效率。外部设定猝发阈值水平，使 得开关调节器的输出电压脉动和效率可适应具体用途的要求。允许外部设定猝发阈值水平的现有突发模式调节器，可以使用基本上与 上述采用突发模式和强制连续模式的调节器相同的电路，另附加可调节的猝发钳。 该电路根据猝发阈值水平设定最小峰值电感电流水平，它是从外部设定的。使用 可调节猝发钳位电路的突发模式调节器的例子是由Linear Technology Corporation(凌特公司)，Milpitas， California出售的LTC3412， LTC3414，和LTC3418系列产品。在使用可调节猝发钳位电路的突发模式调节器中，猝发比较器滞后是在 开关调节器内部固定的。由于调节使用可调节猝发钳位电路的突发模式调节器的 输出电压脉动幅度和频率的唯一方法是通过改变最小峰值电感电流，用户对输出 电压脉动和效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在稳定电压下向负载提供输出电流的开关调节器，所述开关调节器能够以突发模式工作，所述开关调节器包括：　　　　输入端；　　　　连接到所述负载的输出端；　　　　与所述输入和输出端连接的控制电路，所述控制电路调节提供给所述负载的电流；和　　　　与所述控制电路连接的调节电路，当所述开关调节器以突发模式工作时，所述调节电路允许用户设定所述开关调节器的猝发阈值水平和滞后。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J伦纳德，JM埃斯特维斯，
申请(专利权)人：凌特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]