具有环路控制的电压转换器制造技术

一种电压转换器系统(100)包含经配置以在第一状态与第二状态中操作的开关(102)。定时器电路系统(110)经配置以基于所述电压转换器系统(100)的输入及输出电压而产生表示所述第一状态的持续时间的定时信号。控制逻辑(114)耦合到所述开关(102)及所述定时器电路系统(110)，且经配置以基于第二控制信号而产生第一控制信号以使所述开关(102)在所述第一状态与所述第二状态之间切换，所述第二控制信号是基于反馈电压及参考电压而产生。定时器控制电路系统(116)耦合到所述控制逻辑(114)及所述定时器电路系统(110)，且经配置以：检测所述第一控制信号与所述第二控制信号之间的相位差；且将所述定时器电路系统(110)调整为基于所述相位差而改变所述持续时间。相位差而改变所述持续时间。相位差而改变所述持续时间。

【技术实现步骤摘要】
具有环路控制的电压转换器


[0001]本说明大体来说涉及集成电路，且更特定来说，涉及一种具有环路控制的电压转换器系统。

技术介绍

[0002]DC
‑
DC电压转换器可用于将输入DC电压转换为所要输出DC电压以驱动负载。DC
‑
DC转换器可包含：反馈环路，其基于反馈电压及参考电压而在每一切换循环中确定开关的接通或关断时间，借此调节所述DC
‑
DC转换器的输出电压。在常规自适应接通时间或关断时间模式DC
‑
DC转换器中，基于所述反馈电压而调节控制所述开关的脉宽调制(PWM)信号，且基于所述DC
‑
DC转换器的输入及输出电压而确定所述接通时间或关断时间。

技术实现思路

[0003]一种电压转换器系统包含经配置以响应于第一控制信号而在第一状态与第二状态之间切换的开关。定时器电路系统经配置以基于所述电压转换器系统的输入及输出电压而产生表示所述第一状态的持续时间的定时信号。控制逻辑耦合到所述开关及所述定时器电路系统，且经配置以基于第二控制信号而产生所述第一控制信号。所述第二控制信号是基于反馈电压及参考电压。定时器控制电路系统耦合到所述控制逻辑及所述定时器电路系统，且经配置以：检测所述第一控制信号与所述第二控制信号之间的相位差；且将所述定时器电路系统调整为基于所述相位差而改变所述持续时间。
附图说明
[0004]图1是根据本说明的实施方案的DC
‑
DC转换器系统的示意性框图。
[0005]图2是图1的DC
‑
DC转换器系统的定时器电路系统及定时器控制电路系统的示意性电路图。
[0006]图3A、3B、3C及3D是图1的DC
‑
DC转换器的模拟波形的图式。
[0007]图4是自适应接通时间降压DC
‑
DC转换器系统的示意性框图。
[0008]图5是图4的DC
‑
DC转换器的波形的说明性图式。
[0009]图6A及6B是图4的DC
‑
DC转换器的模拟波形的图式。
[0010]图7是根据本说明的实施方案的操作DC
‑
DC转换器系统的方法的流程图。
具体实施方式
[0011]本说明涉及具有环路控制的DC
‑
DC转换器系统。
[0012]图1是本说明的实施方案中的DC
‑
DC转换器系统100的示意性框图。更特定来说，图1展示用以在目标电压电平下将输入电压VIN转换为输出电压VOUT的降压DC
‑
DC转换器系统。
[0013]系统100包含：(a)第一开关102，其耦合于切换端子SW与电压端子(例如经配置以
接收系统100的输入电压VIN的输入端子1001)之间；及(b)第二开关104，其耦合于切换端子SW与电压供应端子(例如接地端子GND)之间，借此允许电流在第一开关102处于第一状态(例如接通状态)且第二开关104处于第二状态(例如关断状态)时从输入端子1001流动到切换端子SW，且允许电流在第二开关104接通时从切换端子SW流动到所述接地端子。还分别称作高侧开关及低侧开关的第一开关102及第二开关104可为晶体管(例如金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET)，所述晶体管分别受栅极驱动信号HSD_ON及LSD_ON控制以在所述第一状态与所述第二状态中交替地操作。系统100还包含：输出电感器106，其耦合于切换端子SW与输出电压端子1002之间；及输出电容器108，其耦合于输出电压端子1002与接地端子GND之间。
[0014]在一个实例中，系统100包含定时器电路系统110，定时器电路系统110经配置以接收系统100的输入电压VIN及输出电压VOUT，且经配置以基于系统100的输入电压VIN及输出电压VOUT以及目标切换频率Fsw_target而确定第一开关102的第一状态的第一持续时间Ton。定时器电路系统110经配置以在所述第一持续时间到期时产生定时信号。在一个实例中，所述定时信号为单发信号One_shot。定时信号One_shot经配置以使第一开关102从所述第一状态切换到所述第二状态。在一个实例中，定时器电路系统110包含定时电容器(未展示)，且通过基于输入电压VIN及输出电压VOUT而将所述定时电容器充电来确定第一持续时间Ton。根据以下方程式提供第一开关102的接通状态的第一持续时间Ton：
[0015][0016]其中Tsw_target为系统100的目标切换循环Tsw_target＝1/Fsw_target，且Fsw_target为系统100的目标切换频率。第一持续时间Ton与系统100的实际切换循环之间的比率界定系统100的切换工作循环。基于所述切换工作循环及输入电压VIN而产生输出电压VOUT。
[0017]系统100还包含环路控制电路系统112，环路控制电路系统112经配置以基于与输出电压VOUT成比例的反馈电压VFB及特定参考电压VREF而产生环路控制信号LoopRaw。在一个实例中，环路控制电路系统112包含比较器113，比较器113经配置以：接收反馈电压VFB及特定参考电压VREF；且产生环路控制信号LoopRaw。环路控制信号LoopRaw经配置以使第一开关102在第一状态与第二状态之间切换，例如从所述第二状态切换到所述第一状态。定时信号One_shot与环路控制信号LoopRaw之间的相位差界定第一开关102的所述第二状态的目标第二持续时间。环路控制电路系统112基于反馈电压VFB而确定第一开关102的所述第二状态的目标第二持续时间Toff_target。规定根据以下方程式提供目标第二持续时间Toff_target：
[0018]Toff_target＝Tsw_target
–
Ton
ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]系统100还包含：控制逻辑114，其耦合到定时器电路系统110及环路控制电路系统112以分别接收定时信号One_shot及环路控制信号LoopRaw；及驱动器单元115，其耦合于控制逻辑114与第一开关102及第二开关104之间。控制逻辑114经配置以基于定时信号One_shot及环路控制信号LoopRaw而产生控制信号S
ON
及S
OFF
。控制信号S
ON
经配置以将栅极驱动信号HSD_ON断言且将栅极驱动信号LSD_ON解除断言。控制信号S
OFF
经配置以将栅极驱动信号HSD_ON解除断言且将栅极驱动信号LSD_ON断言。控制逻辑114包含经配置以对第一开关
102的第二状态的最小持续时间Toff_min进行定时的最小时间控制单元117。基于DC
‑
DC转换器系统100的各种因素(例如电感器电流IL感测的消隐时间及由环路控制电路系统112、控制逻辑114及/或驱动器单元115本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压转换器系统，其包括：开关，其经配置以响应于第一控制信号而在第一状态与第二状态之间切换；定时器电路系统，其经配置以基于所述电压转换器系统的输入及输出电压而产生表示所述第一状态的持续时间的定时信号；控制逻辑，其耦合到所述开关及所述定时器电路系统，且经配置以基于第二控制信号而产生所述第一控制信号，其中所述第二控制信号是基于反馈电压及参考电压；及定时器控制电路系统，其耦合到所述控制逻辑及所述定时器电路系统，且经配置以：检测所述第一控制信号与所述第二控制信号之间的相位差，且将所述定时器电路系统调整为基于所述相位差而改变所述持续时间。2.根据权利要求1所述的电压转换器系统，其进一步包括：环路控制电路系统，其具有经配置以基于所述反馈电压及所述参考电压而产生所述第二控制信号的比较器。3.根据权利要求2所述的电压转换器系统，其中所述比较器是第一比较器，且所述定时器电路系统包括：第二比较器，其具有：经配置以接收所述输出电压的第一输入、第二输入及比较器输出，在所述比较器输出处所述第二比较器经配置以提供所述定时信号；及电容器，其耦合到所述第二输入且经配置以接收电流。4.根据权利要求3所述的电压转换器系统，其中：所述电流是第一电流；所述定时器控制电路系统包括相位检测器，所述相位检测器经配置以：接收所述第一控制信号及所述第二控制信号，且基于所述第一控制信号与所述第二控制信号之间的相位差而产生充电信号；且所述定时器控制电路系统经配置以基于所述充电信号而产生第二电流。5.根据权利要求4所述的电压转换器系统，其中所述定时器控制电路系统包括：控制开关，其经配置以接收所述充电信号；及放大器，其耦合到所述开关且经配置以提供所述第二电流。6.根据权利要求5所述的电压转换器系统，其中所述电容器经配置以接收由所述第二电流抵消的所述第一电流，且延迟所述第一控制信号的改变。7.根据权利要求5所述的电压转换器系统，其中所述电容器是第一电容器，且所述定时器控制电路系统包括：电流源；及第二电容器，其耦合到所述放大器，其中所述控制开关耦合于所述电流源与所述第二电容器之间。8.根据权利要求7所述的电压转换器系统，其中所述定时器控制电路系统包括：箝位电路系统，其耦合到所述第二电容器，且经配置以将所述第二电容器处的电压箝位在一电压范围内。9.根据权利要求4所述的电压转换器系统，其中所述相位检测器包括D触发器，所述D触发器具有：经配置以接收所述第二控制信号的数据输入、经配置以接收所述第一控制信号的时钟输入以及触发器...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦俊杰，景卫兵，郭建，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：