用于调节电压的方法及其电路技术

一种调节器电路和用于调节输出电压的方法。调节器电路包括欠压保护级，其能够在多个工作模式下工作。在一种模式中，欠压保护级对输出电压中出现的低欠压进行补偿；在另一工作模式中，它对输出电压中出现的高欠压进行补偿。当输出电压具有低欠压时，来自电流源的部分电流传输到反馈网络，以平衡欠压保护级的输入电压并将电压调节器置于稳态工作模式。当输出电压具有高的欠压时，欠压保护级开启电流源晶体管，该晶体管和来自电流源的电流一起快速对补偿电容进行充电并增加电压调节器输出端的功率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及电压调节，且更具体地说，涉及被调电压的欠电 压保护。
技术介绍
提供交流/直流(AC/DC )整流的电压调节器通常包括诸如二极管 桥之类的全波电压整流级、主开关式电源(SMPS)级以及介于线路 和主SMPS之间的功率因数校正(PFC)级。SMPS提供了对输出波 形的调节，并且PFC级从线路拉出正弦电流并提供直流(DC)电压给主 SMPS。为了让许多系统正常工作，希望PFC级的输出电压在特定的 范围内。PFC电路输送与负载的平均功率需量相匹配的平方正弦功率。 因此，当供给负载的功率低于需量时，PFC级内的输出电容通过放电 来补偿所欠缺的能量，而当供给的负载的功率大于需量时，该电容储 存过剩的能量。结果，输出电压出现脉动，而设计者通过对输出电压 积分来对所述脉动进行补偿。积分的缺点在于它降低了电源的动态性 能并使其变慢。例如，负载的突然下降导致高的输出电压过冲，而负 载的突然增加导致高输出电压下冲。因此，就出现了对电压调节器以及改进电压调节器的动态性能和 速度的方法的需求。此外，希望电压调节器制造起来成本和时间均高 效。附图说明结合附图，对下列详细说明阅读后将更好地理解本专利技术，其中的 单个图是根据本专利技术实施方式的、具有欠压保护电路的电压调节器的 示意图。具体实施例方式单个附图是电压调节器10的示意图，电压调节器10包括欠压保 护级14，欠压保护级14具有耦合到反馈级12的输入和耦合到脉宽调 制(PWM)调节级16的输出。PWM调节级16的输出耦合到功率因 数校正(PFC )级18的输入，并且PFC级18的输出20作为电压调 节器10的输出。输出电压V。ut出现在输出20。负载22耦合在输出20 和诸如V^之类的工作电位源之间。作为例子，工作电位源Vss接地。 电压整流器24连接到电压调节级18的输入26。反馈级12，也被称为反馈网络，被耦合到输出20，并且可以包含 例如一对电阻30和32。将电阻32的一个端子耦合成接收诸如Vm之 类的工作电位源，并且在节点34处将电阻32的另一端子公共连接到 电阻30的端子。电阻30的另一端子连接到输出20。在节点34处被入。应该理解，反馈级12不限于电阻分压网络。虽然反馈级12可连 同欠压保护级14、 PWM调节级16以及PFC级18 —起集成在半导体 衬底里，但其优选地作为片外电路网络来提供。反馈级12也被称为反 馈网络或反馈部分。根据一个实施方案，欠电压保护级14包括误差放大器38、电流 源47、镜像晶体管(mirror transistor ) 49。误差放大器38包括差分 输入级40、差分放大器41、电流源晶体管42、电流吸收晶体管44。 差分输入级40具有倒相输入和非倒相输入，作为欠压保护电路的输 入。差分输入级40的输出连接到差分放大器的输入。差分放大器41 的一个输出连接到晶体管42的基极，而差分放大器41的另一个输出 连接到晶体管44的基极。误差放大器为本领域技术人员已知。晶体管 42的集电极被耦合成接收诸如VuD之类的工作电位源。作为例子，工 作电位源Vm)设置为5伏特。晶体管42的发射极在节点46被连接到 晶体管44的集电极，而晶体管44的发射极被耦合成接收诸如Vss之 类的工作电位源。节点46作为欠压保护级14的输出，连接到PWM调节级16的输入。此外，节点46通过电荷存储器件48耦合到差分输 入级40的倒相输入。举例来说，电荷存储器件48是补偿电容。电流 源47的一个端子被耦合成接收诸如VoD之类的工作电位源，而另一端 子连接到节点46并连接至补偿电容48的一个端子。电流源47给节点 46提供电流ISOURSEQ。欠压保护级14还包括镜像晶体管49，该晶体管 的基极连接到电流源晶体管42的基极，集电极连接到差分输入级40 的倒相输入，且发射极被耦合成接收诸如Vss之类的工作电位源。虽 然将晶体管42、 44和49显示和描述为双极晶体管，但应该理解，这 不是本专利技术的限制。例如，它们可以是带有栅极、源极和漏极的场效 应晶体管(FET)。还应理解，双极晶体管的基极和FET的栅极也被 称为控制电极，而双极晶体管的发射极和集电极也被称为载流电极。 同样，FET的漏极和源极也^皮称为载流电极。对于诸如电压整流器24的电压整流器以及诸如PWM调节级16 的PWM调节级的电路实现已经为本领域技术人员所知。PFC校正级18包括FET 50，该FET 50具有作为PFC电路18 输入的栅极、通过电感52耦合到电压整流器级24的漏极，以及被耦 合成接收诸如Vss之类的工作电位源的源极。FET50的源极还被连接 到FET 50形成在其中的衬底。FET 50的漏极连接到二极管54的正 极，而二极管54的负极连接到输出电容56的一个端子。输出电容56 的另一端子被耦合成接收诸如Vss之类的工作电位源。如此，二极管 54的一个端子和输出电容56的一个端子共同互相连接以形成输出20。 优选地，负载22与电容56并联耦合。在工作中，PFC级18从电压整流器24接收已整流的电压信号， 增大该已整流的电压信号，并在输出端20产生输出电压VOUT。输出 电压V。uT被反馈到反馈网络12，该反馈网络产生流过电阻30的电流 Ir30以及流过电阻32的电流IR32。电压Vss和在电阻32两端由电流IR32 产生的电压的和等于节点34处的电压，即，节点34处的电压Vra。 反馈信号VFB出现在差分输入级40的倒相输入端。在工作在稳态工作 模式或条件期间，即，在稳态运行期间，电压调节器IO将倒相输入端的信号或电压的值保持为大约等于误差放大器38的非倒相输入端的 信号或电压，即，电压VREF。因此，差分输入级40的输入端的电压 基本等于参考电压VREF。在这个工作模式过程中，差分输入级40产 生误差信号，差分放大器41使用该误差信号来产生用于接通或者启动 电流吸收晶体管44的控制信号以及用于断开电流源晶体管42的控制 信号。接通晶体管也被称为开启晶体管，而断开晶体管也被称为关闭 晶体管。因此，电流吸收晶体管44从节点46吸收电流IsmK，且电流 源47输送电流IsoURCE。到节点46。电流I隨大体等于电流Is賺ceo。 应该注意，当电流被吸收或者从节点传送走时，电流流出节点，而当 电流输送给或者传送给节点时，电流流向该节点。还应注意，在稳态 工作期间，补偿电容48既不主动充电也不主动放电，而是在其两端保 持额定电压。在输出电压VOUT具有小的下沖的工作模式或条件下，分别流过电阻30和32的电流lR3Q和lR32小于他们各自的额定值。举例来说，额定输出电压VouT约为400伏，轻微的或小的下冲约为IO伏或更少。 具体地，流过电阻32的电流IR32将太低而不能使节点34维持在参考 电压电平VREF。这种情况下，晶体管44减少或降低电流IsmK以使节点46处的电流IsoURCE0与IsiNK的和不再为零。应该注意，电流IsiNK 减少到了非零程度。电流IsouRCEo和已经下降的电流Is!nk的差，即差分电流，流过了补偿电容48，并补充流过电阻32的电流lR32，从而使 误差放大器38的倒相输入端的电压增高，使得该电压基本上与参考电压Vref—祥。在输出电压Vout具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节电压的方法，包括：　将第一信号和第二信号进行比较以产生误差信号；　响应于所述误差信号产生第一控制信号；　响应于所述第一控制信号产生第一电流；　提供第二电流；以及　响应于所述第一信号小于所述第二信号，将所述第二电流的一部分传输到第一节点以增加所述第一信号。

【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：J特尔奇，C巴索，
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]