电压转换器制造技术

本公开的实施例涉及电压转换器。在一个实施例中，电压转换器被配置为通过连续的操作循环来操作，每个循环包括能量积累阶段和能量恢复阶段，其中转换器进一步被配置为通过比较电压斜坡和第一参考电压来确定阶段之一的持续时间，并且其中电压斜坡的斜率与在先前操作循环结束时电感器中的电流的符号相关。环结束时电感器中的电流的符号相关。环结束时电感器中的电流的符号相关。

【技术实现步骤摘要】
电压转换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年3月31日提交的法国专利申请号2103300的权益，该在此申请通过引用并入本文。


[0003]本公开整体涉及电子电路，并且更具体地涉及切换模式电源(SMPS)电压转换器及其操作。

技术介绍

[0004]在切换模式电源转换器中，转换器的电源电压通过切换MOS(金属氧化物半导体)晶体管进行斩波，以实现集合(集合包括电感元件和电容元件)中的能量累积阶段和恢复该集合中积累的能量的阶段。
[0005]在被配置为能够以PFM模式(即，脉冲频率调制)操作的切换式转换器中，转换器的每个操作循环包括集合中的能量累积阶段，随后是与转换器连接的负载的能量恢复阶段。在能量积累阶段期间，通过电感元件的电流增加。在能量恢复阶段期间，通过电感元件的电流减少。对于每个操作循环，期望通过电感元件的电流在能量积累阶段开始时和能量恢复阶段结束时为零。
[0006]已知的切换式转换器，特别是PFM类型的转换器，具有各种缺点。

技术实现思路

[0007]一个实施例解决了已知电压转换器的所有或一些缺点。
[0008]一个实施例提供了电压转换器，其被配置为通过连续的操作循环来操作，每个循环包括能量累积阶段和能量恢复阶段，转换器被配置为使得通过比较电压斜坡和第一参考电压来确定阶段之一的持续时间，所述电压斜坡的斜率与在先前操作循环结束时在电感器中的电流的符号相关。
[0009]另一实施例提供了用于控制电压转换器的方法，方法包括连续的操作循环，每个循环包括能量积累阶段和能量恢复阶段，阶段之一的持续时间通过比较电压斜坡和第一参考电压来确定，所述电压斜坡的斜率与在先前操作循环结束时电感器中的电流的符号相关。
[0010]根据一个实施例，所述阶段之一是能量恢复阶段。
[0011]根据一个实施例，转换器被配置为：从一个循环到下一循环，如果电感器中的电流为负则使得所述电压斜坡的斜率更大，并且如果电感器中的电流为正，则使得所述电压斜坡的斜率更小。
[0012]根据一个实施例，转换器包括：第一晶体管和第二晶体管，在用于施加电源电压的第一节点和用于施加第二参考电压的第二节点之间串联连接，第一晶体管和第二晶体管通过第三节点彼此连接，第三节点通过电感器连接到第四输出节点，第四输出节点被连接到
第二节点，用于通过第一电容器来施加第二参考电压。
[0013]根据一个实施例，转换器包括连接到第三节点的第一电路，第一电路被配置为确定流过电感器的电流的符号。
[0014]根据一个实施例，第一电路包括：第三晶体管和第四晶体管，在第五和第六节点之间串联连接，第三晶体管和第四晶体管通过与第三节点连接的第七节点彼此连接；第五节点通过第一电阻元件被连接到第一电源节点，并且第六节点通过第二电阻元件被连接到第二参考电压施加节点，第三晶体管的控制端子被连接到第二节点，并且第四晶体管的控制端子被连接到第一节点，第二电路包括：提供第一信号的第八输出节点，第一信号在第三节点处的电压大于第一电源电压时取第一值并且在第三节点处的电压小于第一电源电压时取第二值；以及提供第二信号的第九输出节点，第二信号在第三节点上的电压小于第二电压时具有第一值并且在第三节点上的电压大于第二电压时具有第二值。
[0015]根据一个实施例，转换器包括被配置为生成电压斜坡的第二电路，电压斜坡的斜率与第三信号相关。
[0016]根据一个实施例，第二电路包括可变电容的电容电路，其被配置为在生成斜坡时充电，电路的电容与第三信号的值相关。
[0017]根据一个实施例，第三信号具有有限数目的可能值，信号的每个值对应于电容值。
[0018]根据一个实施例，转换器包括第三电路，第三电路被配置为根据第一信号和第二信号的值确定第三信号的变化。
附图说明
[0019]上述特征和优点以及其他特征和优点将在以下结合附图以例示而非限制的方式给出的具体实施例的描述中进行详细描述，其中：
[0020]图1示意性地表示电压转换器的实施例；
[0021]图2示出了图示图1的电路的操作的时序图集合；
[0022]图3更详细地表示了图1的实施例的一部分；
[0023]图4是图示了图3的电路的操作的时序图集合；
[0024]图5是图示了图3的电路的操作的时序图集合；
[0025]图6更详细地表示图1的实施例的另一部分；以及
[0026]图7更详细地表示图1的实施例的一部分。
具体实施方式
[0027]相同的特征在各个图中使用相同的附图标记表示。具体地，在各个实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。
[0028]为了清楚起见，仅详细图示和描述了对理解本文描述的实施例有用的操作和元素。
[0029]除非另有说明，否则当引用连接在一起的两个元素时，这表示直接连接，除了导体之外没有任何中间元素，当引用耦合在一起的两个元素时，这表示这两个元素可以连接或它们可以经由一个或多个其他元素耦合。
[0030]在以下公开中，除非另有说明，否则当引用绝对位置限定词，诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等，或引用相对位置限定词，诸如术语“之上”、“之下”、“较高”、“较低”等，或引用取向限定词，诸如“水平”、“竖直”等时，请参考图中所示的取向或者常规使用时的取向。
[0031]除非另有说明，否则表述“约”、“大约”、“基本上”和“在
…
的量级”表示在10％以内，优选在5％以内。
[0032]图1示意性地表示电压转换器1的实施例。转换器1是切换式电源类型的DC/DC转换器，其将DC电源电压转换为DC输出电压。
[0033]转换器1被配置为提供DC输出电压Vout。转换器包括输出节点2，电压Vout在该输出节点处可用。
[0034]转换器1被提供有DC电源电压Vbat。转换器1然后连接在与电压Vbat连接的第一导体轨或节点3以及与参考电位GND连接的第二导体轨或节点5之间。
[0035]转换器1被配置为以等于设定点值的值提供电压Vout。为此目的，转换器1在输入节点7处接收参考电位GND的DC设定点电压Vref，其值被示出为表示电压Vout的设定点值，优选地等于电压Vout的设定点值。电压Vref优选地在转换器操作期间基本恒定。
[0036]在该示例中，电压Vout、Vbat和Vref为正。在该示例中，电压Vout、Vbat和Vref以电位GND(诸如接地)为参考。
[0037]在该示例中，转换器1为降压(step
‑
down)型或降压(buck)型，即，电压Vout的设定值低于电压Vbat的值。换言之，电压Vout的值低于电压Vbat的值。
[0038]转换器1包括功率级20。功率级20包括第一MOS(“金属氧化物半导体”)晶体管9，优选地是P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，被配置为通过连续的操作循环来操作，每个循环包括能量积累阶段和能量恢复阶段，其中所述转换器被配置为：通过比较电压斜坡和第一参考电压来确定所述阶段中的一个阶段的持续时间，其中所述电压斜坡的斜率与在先前操作循环结束时在电感器中的电流的符号相关。2.根据权利要求1所述的转换器，其中所述阶段中的所述一个阶段是所述能量恢复阶段。3.根据权利要求2所述的转换器，其中所述转换器被配置为：当所述电感器中的所述电流为负时，从一个循环到下一循环增加所述电压斜坡的所述斜率，以及当所述电感器中的所述电流为正时，从所述一个循环到所述下一循环降低所述电压斜坡的所述斜率。4.根据权利要求1所述的转换器，其中所述转换器包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管被串联连接在用于施加电源电压的第一节点和用于施加第二参考电压的第二节点之间，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管通过第三节点彼此连接，其中所述第三节点通过所述电感器连接到第四输出节点，并且其中所述第四输出节点通过第一电容器连接到所述第二节点。5.根据权利要求4所述的转换器，其中所述转换器包括连接至所述第三节点的第一电路，所述第一电路被配置为确定通过所述电感器的所述电流的所述符号。6.根据权利要求5所述的转换器，其中所述第一电路包括第三晶体管和第四晶体管，所述第三晶体管和所述第四晶体管被串联连接在第五节点和第六节点之间，其中所述第三晶体管和所述第四晶体管通过连接至所述第三节点的第七节点彼此连接，其中所述第五节点通过第一电阻器连接到所述第一节点并且所述第六节点通过第二电阻器连接到所述第二节点，其中所述第三晶体管的控制端子被连接到所述第二节点，其中所述第四晶体管的控制端子被连接到所述第一节点，其中第二电路包括：第八输出节点，被配置为提供第一信号，所述第一信号在所述第三节点处的电压大于第一电源电压时取第一值，并且在所述第三节点处的电压小于所述第一电源电压时取第二值，以及第九输出节点，被配置为提供第二信号，所述第二信号在所述第三节点处的所述电压小于所述第二电压时取第一值，并且在所述第三节点处的所述电压大于所述第二电压时取第二值。7.根据权利要求1所述的转换器，还包括：第二电路，被配置为生成所述电压斜坡，所述电压斜坡的所述斜率与第三信号相关。8.根据权利要求7所述的转换器，其中所述第二电路包括可变电容电路，所述可变电容电路被配置为在所述电压斜坡被生成时被充电，并且其中所述电路的电容与所述第三信号的值相关。9.根据权利要求8所述的转换器，其中所述第三信号具有有限数目的可能值，每个信号值对应于电容值。10.根据权利要求7所述的转换器，其中所述转换器包括第三电路，所述第三电路被配
置为根据第一信号和第二信号的值来确定所述第三信号的变化。11.一种用于控制包括连续的操作循环的电压转换器的方法，每个循...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：意法半导体鲁塞公司，
类型：发明
国别省市：