切换转换器的可调整省电模式阈值制造技术

本公开涉及一种系统(1400)，其包含经配置以提供输入电压(VIN)的输入电压节点(1442)。所述系统(1400)也包含负载(R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切换转换器的可调整省电模式阈值

技术介绍

[0001]消费电子装置及集成电路(IC)技术的激增已经导致IC产品的商品化。随着新的消费电子装置被开发及IC技术进步，新的IC产品商品化。消费电子装置中所需的一个实例IC产品是切换转换器。存在许多类型的切换转换器及输出电压调节策略。在一个实例切换转换器中，使用电流模式控制及不同的操作模式来调节输出电压，以改进在不同负载条件中的切换转换器效率。正在努力进一步改进切换转换器效率。

技术实现思路

[0002]根据本公开的至少一个实例，一种系统包括经配置以提供输入电压的输入电压节点。所述系统也包括负载及耦合在所述输入电压节点与所述负载之间的切换转换器。所述切换转换器经配置以基于所述输入电压提供输出电压到所述负载。所述切换转换器包括栅极驱动器电路系统及耦合到所述栅极驱动器电路系统的电流模式控制电路。所述电流模式控制电路经配置以根据不同的操作模式输出控制信号到所述栅极驱动器电路系统，其中所述电流模式控制电路经配置以调整用于在不连续导通模式(DCM)与省电模式(PSM)之间切换的阈值。
[0003]根据本公开的至少一个实例，一种用于切换转换器的控制电路包括栅极驱动电路系统及耦合到所述栅极驱动器电路系统的电流模式控制电路。所述电流模式控制电路包括具有参考电压输入及反馈电压输入的运算放大器。所述电流模式控制电路也包括耦合到所述运算放大器的输出的电压/电流转换器。所述电流模式控制电路也包括耦合到所述电压/电流转换器的输出的箝位电路。所述电流模式控制电路也包括耦合到所述箝位电路以提供较低箝位值的偏压电路，其中所述较低箝位值可依据所述切换转换器的输入电压及输出电压而调整。
[0004]根据本公开的至少一个实例，一种切换转换器电路包括栅极驱动器电路系统及耦合到所述栅极驱动器电路系统的电流模式控制电路。所述电流模式控制电路经配置以根据不同的操作模式输出控制信号到所述栅极驱动器电路系统，其中所述电流模式控制电路经配置以调整用于在DCM与PSM之间切换的阈值。所述电流模式控制电路包括偏压电路，所述偏压电路经配置以基于所述输入电压及所述输出电压来调整所述阈值。所述电流模式控制电路也包括耦合到所述偏压电路的箝位电路，其中所述箝位电路经配置以基于所述阈值将输入信号箝位在较低箝位值。
附图说明
[0005]针对各种实例的详细描述，现在参考附图，附图中：
[0006]图1是根据一些实例的切换转换器的图；
[0007]图2是展示根据不同实例的依据切换转换器输入电压及输出电压而变化的纹波电流的曲线图；
[0008]图3是根据一些实例的具有可调整省电模式阈值(I
PSM
*)以转变到省电模式(PSM)
及从省电模式(PSM)转变的切换转换器的示意图；
[0009]图4是根据一些实例的提供降压转换器的I
PSM
*的偏压电路的示意图；
[0010]图5是展示根据一些实例的依据降压转换器的输入电压而变化的纹波电流及I
PSM
*的曲线图；
[0011]图6是根据一些实例的提供升压转换器的I
PSM
*的偏压电路的示意图；
[0012]图7是展示根据一些实例的依据升压转换器的输入电压而变化的纹波电流及I
PSM
*的曲线图；
[0013]图8A是根据一些实例的提供降压/升压转换器的I
PSM
*的偏压电路的示意图；
[0014]图8B是根据一些实例的用于图8A的偏压电路的电流源电路的示意图；
[0015]图9是展示根据一些实例的依据降压/升压转换器的输入电压而变化的纹波电流及I
PSM
*的曲线图；
[0016]图10是根据一些实例的提供升压转换器的I
PSM
*的另一偏压电路的示意图；及
[0017]图11是展示根据一些实例的依据升压转换器的输入电压而变化的纹波电流及I
PSM
*的曲线图；
[0018]图12A到12C是展示根据一些实例的在具有及没有I
PSM
*的情况下切换转换器的模式转变的时序图；
[0019]图13A到13C是展示根据一些实例的在具有及没有I
PSM
*的情况下依据负载电流而变化的效率的曲线图；及
[0020]图14是根据一些实例的使用I
PSM
*的系统的图。
具体实施方式
[0021]本文公开具有可调整省电模式(PSM)阈值以调整到PSM的转变及从PSM的转变的切换转换器拓扑。在一些实例中，在具有栅极驱动器电路系统及耦合到栅极驱动器电路系统的电流模式控制电路的切换转换器中使用可调整PSM阈值。在一些实例中，电流模式控制电路经配置以根据不同的操作模式输出控制信号到栅极驱动器电路系统，其中电流模式控制电路经配置以调整用于在不连续导通模式(DCM)与省电模式(PSM)之间切换的阈值(在本文中有时称为可调整PSM阈值或I
PSM
*)。更具体来说，在一些实例中，电流模式控制电路包含偏压电路，所述偏压电路经配置以基于切换转换器的输入电压及输出电压来调整所述阈值。电流模式控制电路也包含耦合到偏压电路的箝位电路，其中箝位电路经配置以基于所述阈值将输入信号箝位在较低箝位值。
[0022]在一些实例中，到箝位电路的输入信号基于电流模式控制电路的第一运算放大器的输出，其中第一运算放大器经配置以将参考电压与同切换转换器的输出电压成比例的反馈电压进行比较。在一些实例中，使用电压/电流转换器将运算放大器的输出转换为箝位电路的输入信号。箝位电路的输出基于上箝位阈值被箝位在最大值，且基于可调整PWM阈值被箝位在最小值。箝位电路的输出通过电流模式控制电路的比较器与切换转换器的输入电压进行比较。比较器的输出以及关断(TOFF)信号一起用于产生栅极驱动器电路系统的控制信号，例如脉宽调制(PWM)信号。栅极驱动器电路系统使用控制信号来产生栅极驱动信号到切换转换器的开关。
[0023]在不同实例中，可调整PSM阈值与对应于降压转换器、升压转换器或降压/升压转
换器的切换转换器一起使用，所述切换转换器具有使用峰值电流或平均电流分析以供输出电压调节的电流模式控制电路。而且，在一些实例中，切换转换器的输出处的负载可为USB电力传输适配器或无线充电器。为了提供更好的理解，各种可调整PSM阈值问题以及相关电路及系统使用下图进行描述。
[0024]图1是根据一些实例的切换转换器100的图。在图1中，切换转换器100是具有固定PSM阈值(I
PSM
)而不是可调整PSM阈值的降压转换器的实例。如展示，切换转换器100包含在输入电压(VIN)节点120与接地节点122之间的高侧开关(S1)及低侧开关(S2)。在S1与S2之间的是开关节点116，所述开关节点116耦合到在开关节点116与输出节点118之间的输出电感器(LOUT)。而且，输出电容器(COUT)耦合在输出节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包括：输入电压节点，其经配置以提供输入电压；负载；切换转换器，其耦合在所述输入电压节点与所述负载之间，其中所述切换转换器经配置以基于所述输入电压提供输出电压到所述负载，且其中所述切换转换器包括：栅极驱动器电路系统；及电流模式控制电路，其耦合到所述栅极驱动器电路系统且经配置以根据不同的操作模式输出控制信号到所述栅极驱动器电路系统，其中所述电流模式控制电路经配置以调整用于在不连续导通模式(DCM)与省电模式(PSM)之间切换的阈值。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流模式控制电路包括：偏压电路，其经配置以基于所述输入电压及所述输出电压调整所述阈值；及箝位电路，其耦合到所述偏压电路，其中所述箝位电路经配置以基于所述阈值将输入信号箝位在较低箝位值。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述电流模式控制电路包括：电压/电流转换器，其耦合到所述箝位电路，且经配置以提供所述输入信号到所述箝位电路；及运算放大器，其耦合到电压/电流转换器，其中所述运算放大器的输出被提供到所述电压/电流转换器，且其中所述运算放大器的所述输出基于参考电压与同所述输出电压成比例的反馈电压的比较。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述电流模式控制电路进一步包括：比较器，其具有：第一输入，其耦合到所述箝位电路的输出；及第二输入，其耦合到电流感测电路，所述电流感测电路经配置以沿从所述输入电压节点到所述切换转换器的高侧开关的路径感测电流；关断时间电路，其经配置以提供关断信号；及控制逻辑，其耦合到所述比较器及所述关断时间电路的输出，其中所述控制逻辑的输出耦合到所述栅极驱动器电路系统。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换转换器是降压转换器，且其中所述电流模式控制电路经配置以基于以下调整所述阈值：其中VOUT为所述输出电压，VIN为所述输入电压，且K为按比例缩放因子。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换转换器是升压转换器，且其中所述电流模式控制电路经配置以基于以下调整所述阈值：其中VOUT为所述输出电压，VIN为所述输入电压，且K为按比例缩放因子。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换转换器是降压/升压转换器，且其中所述电流模式控制电路经配置以基于以下调整所述阈值：
其中VMIN是所述输入电压及所述输出电压的最小值，VMAX是所述输入电压及所述输出电压的最大值，且K为按比例缩放因子。8.根据权利要求2所述的系统，其中所述偏压电路包括：电压供应节点；第一电流源，其耦合到所述电压供应节点；第一晶体管，其具有耦合到所述第一电流源的第一电流端子且具有耦合到接地节点的第二电流端子；第二电流源，其耦合到所述电压供应节点；第二晶体管，其具有耦合到所述第二电流源的第一电流端子且具有耦合到所述第一晶体管的所述第一电流端子及控制端子的第二电流端子，其中所述第二晶体管的控制端子耦合到所述第二晶体管的所述第一电流端子；及第三电流源，其耦合在所述第二晶体管的所述第二电流端子与所述接地节点之间。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述偏压电路进一步包括：第三晶体管，其具有耦合到所述电压供应节点的第一电流端子，具有耦合到所述第二晶体管的所述控制端子的控制端子，且具有第二电流端子；第四电流源，其耦合在所述第三晶体管的所述第二电流端子与所述接地节点之间；第四晶体管，其具有第一电流端子，具有耦合到所述第三晶体管的所述第二电流端子的控制端子，且具有耦合到所述接地节点的第二电流端子；及电流镜，其耦合到所述第四晶体管的所述第一电流端子，其中所述电流镜的输出是所述阈值。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述负载包括USB电力传输适配器。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述负载包括无线充电器。12.一种用于切换转换器的控制电路，所述控制电路包括：栅极驱动器电路系统；及电流模式控制电路，其耦合到所述栅极驱动器电路系统，其中所述电流模式控制电路包括：运算放大器，其具有参考电压输入及反馈电压输入；电压/电流转...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵炜，解建章，姚易寒，吴旭烽，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：