用于缓解DC-DC调节器负载转储瞬态的电感电流分流线性控制技术制造技术

本公开涉及用于缓解DC

【技术实现步骤摘要】
用于缓解DC
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DC调节器负载转储瞬态的电感电流分流线性控制技术


[0001]本文件涉及调节器电路，尤其是缓解直流
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直流(DC
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DC)调节器电路中的输出瞬变。

技术介绍

[0002]调节器电路可用于从电路输入产生调节输出。例如，降压型电压调节器电路使用输入电压产生小于输入电压的经调节输出电压，升压型电压调节器电路产生大于输入电压的经调节输出电压。开关用于对电路的电感器进行充电和放电，以产生调节输出。在这些类型的电路中，以及在非基于电感器的调节器电路中，输出负载电流瞬态可能会导致调节输出电压上的不期望的电压瞬态。

技术实现思路

[0003]对于基于电感器的DC
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DC转换器，电流分流开关可以为电感器电流提供不包括输出电容器的备用路径。放大器电路可以包括并与电流分流开关的控制节点耦合，以调整控制节点上的电压，以控制从输出节点分流的电感电流量。可包括快速线性回路，以确保在接通或断开电流分流开关时平稳过渡。当降压负载瞬态的最终值不为零时，这些技术可以最小化随后的负输出电压偏移量和持续时间，这取决于输出电压电容器的特定ESL和ESR值。这些技术可以改善由负方向上的输出负载瞬态引起的正输出电压响应。
[0004]在一些方面，本专利技术涉及一种电压调节器电路，包括：开关电路，用于调整开关占空比，以使用表示目标电压值和输出电压之间的差的误差信号来调节所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压；电感器，与所述开关电路耦合并被配置为向所述输出节点提供电感器电流；并联耦合到所述电感器的分流电路，当所述输出电压超过规定的最大输出电压时，所述分流电路将所述电感器电流从所述输出节点转移，所述分流电路包括并联耦合到所述电感器的分流开关，所述分流开关包括控制节点；和分流电路控制电路，包括放大器电路和比较器电路,所述放大器电路具有与所述分流开关的控制节点耦合的输出，所述比较器电路用于将所述输出电压与所述指定最大输出电压和小于所述指定最大输出电压的目标电压进行比较，当输出电压超过规定的最大输出电压时，启用放大器电路，以调整所述分流开关控制节点上的电压，以控制从所述输出节点分流的电感电流量，并且当所述输出电压降低到目标电压时，在启用所述分流开关后禁用所述放大器电路。
[0005]在一些方面，本公开涉及一种操作电压调节器电路的方法，包括：激活和停用开关电路，对电感器进行充电和放电，以产生输出电压，并向电压调节器电路的输出节点提供电感器电流；调整所述开关电路的开关占空比，以使用表示目标电压值和输出电压之间的差的误差信号来调节输出电压；将所述输出电压与规定的最大输出电压进行比较；和通过使用所述输出电压与指定的最大输出电压的比较，调整分流开关的控制节点上的电压，以控制当所述输出电压超过指定的最大输出电压时从所述输出节点分流的电感电流量。
[0006]在一些方面，本公开涉及电压调节器电路，包括：驱动电路，用于激活和停用开关电路，对电感器进行充电和放电，以产生输出电压，并向电压调节器电路的输出节点提供电感器电流，所述驱动电路用于使用表示目标电压值和输出电压之间的差的误差信号来调节所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压；构件，用于将所述输出电压与规定的最大输出电压进行比较；和构件，用于通过使用所述输出电压与指定的最大输出电压的比较，调整分流开关的控制节点上的电压，以控制当所述输出电压超过指定的最大输出电压时从所述输出节点分流的电感电流量。
附图说明
[0007]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式总体地示出了本文档中讨论的各种实施例。
[0008]图1是电压调节器电路的示例的示意图。
[0009]图2说明图1的电压调节器电路在经受负载突降时的电流和电压波形。
[0010]图3是电压调节器电路的另一个示例的示意图。
[0011]图4说明图3的电压调节器电路在经受负载突降时的电流和电压波形。
[0012]图5说明图3的电压调节器电路在经受部分负载突降时的电流和电压波形。
[0013]图6是图3的电压调节器电路的示例的示意图，其中ESR在输出电容器中。
[0014]图7说明图6的电压调节器电路在经受部分负载突降时的电流和电压波形。
[0015]图8是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的示例的示意图。
[0016]图9说明图8的电压调节器电路在经受部分负载突降时的电流和电压波形。
[0017]图10是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的另一个示例的示意图。
[0018]图11是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的另一个示例的示意图。
[0019]图12是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的另一个示例的示意图。
[0020]图13是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的另一个示例的示意图。
[0021]图14是可以实施本公开的各种技术的电压调节器电路的另一个示例的示意图。
具体实施方式
[0022]本公开的技术涉及使用单个电感器的DC
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DC稳压器拓扑，例如降压、升压和降压
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升压。在这些稳压器拓扑中的每一个中，并且对于基于非电感器的稳压器也是常见的，负方向的输出负载瞬变(例如负载突降)可能会导致稳压输出电压出现正电压瞬变。这是由于a)调节器用于校正输送电流量的有限响应时间和b)输出电容器中串联电阻(ESR)和串联电感(ESL)的组合近瞬时效应。
[0023]在基于电感器的DC
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DC稳压器的情况下，由于电感器电流本身无法立即改变，因此调节输出电压上的正电压瞬变问题可能会加剧，并且该电流通常会继续传递到输出电容器额外的周期，直到它可以降低到零。这可能导致稳压输出电压进一步增加，从而有可能违反严格的输出电压规范，导致系统因过压监控电路跳闸而关闭，或者在最坏的情况下，由于过压应力而损坏连接到输出的电路。一些方法试图通过增加更多的输出电容来限制正输出电压偏移。这些方法的缺点可能是电容器的额外成本和额外的物理板空间。
[0024]在另一种方法中，例如在共同转让给Vitunic等人的美国专利第10,790,747号中，其全部内容以引用的方式并入本文中，可以实施分流开关以为电感电流提供一条不包括输出电容的备用路径。这样的配置可以进一步最小化任何正输出电压偏移。
[0025]本专利技术人已经认识到，在某些情况下，输出电容器的ESR(和ESL)会不利地影响美国专利No.10,790,747的电流分流开关解决方案的性能，这将在下面更详细地描述。本专利技术人已经认识到可以包括放大器电路并与电流分流开关的控制节点耦合。放大器电路可以调整分流开关的控制节点上的电压，以控制从输出节点分流的电感电流量。使用本专利技术的各种技术，可包括快速线性回路以确保在接合或脱离电流分流开关时平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电压调节器电路，包括：开关电路，用于调整开关占空比，以使用表示目标电压值和输出电压之间的差的误差信号来调节所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压；电感器，与所述开关电路耦合并被配置为向所述输出节点提供电感器电流；并联耦合到所述电感器的分流电路，当所述输出电压超过规定的最大输出电压时，所述分流电路将所述电感器电流从所述输出节点转移，所述分流电路包括并联耦合到所述电感器的分流开关，所述分流开关包括控制节点；和分流电路控制电路，包括放大器电路和比较器电路，所述放大器电路具有与所述分流开关的控制节点耦合的输出，所述比较器电路用于将所述输出电压与所述指定最大输出电压和小于所述指定最大输出电压的目标电压进行比较，当输出电压超过规定的最大输出电压时，启用放大器电路，以调整所述分流开关控制节点上的电压，以控制从所述输出节点分流的电感电流量，并且当所述输出电压降低到目标电压时，在启用所述分流开关后禁用所述放大器电路。2.权利要求1所述的电压调节器电路，其中所述分流电路控制电路包括与所述比较器电路的输出和所述放大器电路的使能输入耦合的锁存电路。3.权利要求2所述的电压调节器电路，其中所述分流电路控制电路包括电流比较器电路，用于将通过所述分流开关的电流与目标电流进行比较，并在通过所述分流开关的电流降低到所述目标电流以下时向所述锁存电路输出复位信号。4.权利要求1所述的电压调节器电路，其中所述分流电路控制电路包括与所述分流开关的控制节点耦合的电流源电路和所述比较器电路的输出，所述比较器电路用于在所述输出电压超过规定的最大输出电压时启用所述电流源电路。5.权利要求1所述的电压调节器电路，包括：反馈电路，包括误差放大器电路，用于产生代表目标电压和输出电压之间的差的误差信号，其中所述误差放大器电路和所述放大器电路共享输入级电路。6.权利要求1所述的电压调节器电路，包括：反馈电路，包括误差放大器电路，用于产生代表目标电压和输出电压之间的差的误差信号，其中所述误差放大器电路和所述放大器电路具有单独的输入级电路和输出级电路。7.权利要求1所述的电压调节器电路，包括：多路复用器电路，用于使用使能信号将所述放大器电路的输出选择性地耦合到所述开关电路或所述分流开关的控制节点。8.权利要求1所述的电压调节器电路，其中所述电感器与所述输出节点耦合，其中所述开关电路包括：顶部开关电路，与所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点耦合；和与所述开关电路节点和电路接地节点耦合的底部开关电路；和其中所述分流开关与所述电感器并联耦合，并与所述开关电路节点和所述输出节点耦合。9.权利要求1所述的电压调节器电路，其中所述电感器与所述电压调节器电路的输入节点耦合，其中所述开关电路包括：
与开关电路节点和电路接地节点耦合的第一开关电路；和与所述输出节点和所述开关电路节点耦合的第二开关电路；和其中所述分流开关与所述电感器并联耦合，并与所述开关电路节点和...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：美国亚德诺半导体公司，
类型：发明
国别省市：