混合迟滞控制系统技术方案

本申请公开了一种混合迟滞控制系统。一种系统包括第一比较器(260A)、第二比较器(260B)、脉宽调制(PWM)控制器(270)和斜坡发生器(285)。第一比较器具有耦合到斜坡发生器的第一斜坡输出(290A)的正输入和被配置为接收输入电压(155)的负输入。第二比较器具有被配置为接收输入电压的正输入和耦合到斜坡发生器的第二斜坡输出(290B)的负输入。PWM控制器耦合到第一比较器和第二比较器的输出和控制信号输入，并具有控制输出。在一些实施方式中，斜坡发生器生成用于第一比较器的高侧下降斜坡，并且生成用于第二比较器的低侧上升斜坡。在一些实施方式中，斜坡发生器包括用于高侧下降斜坡的第一斜坡发生器和用于低侧上升斜坡的第二斜坡发生器。的第二斜坡发生器。的第二斜坡发生器。

【技术实现步骤摘要】
混合迟滞控制系统

技术介绍

[0001]混合迟滞控制(HHC)系统用于通过将补偿简化为一阶系统来改善电源单元的瞬态响应。双边HHC比单边HHC提供更快的瞬态响应时间，但使用外部比较器和斜坡发生器实施，增加了HHC系统在包括HHC系统和功率转换器的集成电路上所占的面积。此外，在两个反馈信号链之间的不可避免的差异可能在所得脉宽调制控制信号中引入不平衡和不对称。

技术实现思路

[0002]一种系统包括第一比较器、第二比较器、脉宽调制(PWM)控制器和斜坡发生器。第一比较器具有耦合到斜坡发生器的第一斜坡输出的正输入和被配置为接收输入电压的负输入。第二比较器具有被配置为接收输入电压的正输入和耦合到斜坡发生器的第二斜坡输出的负输入。PWM控制器耦合到第一比较器和第二比较器的输出和控制信号输入，并具有控制输出。
[0003]在一些实施方式中，斜坡发生器生成用于第一比较器的第一斜坡和用于第二比较器的第二斜坡。第一斜坡可以是高侧下降斜坡，并且第二斜坡可以是低侧上升斜坡。在一些实施方式中，斜坡发生器包括用于高侧下降斜坡的第一斜坡发生器和用于低侧上升斜坡的第二斜坡。第一斜坡和第二斜坡偏移半个周期T。
[0004]在一些实施方式中，电压感测电路提供输入电压。在一些实施方式中，输入电压是第一输入电压，并且PWM的控制输出包括第一控制输出和第二控制输出。系统还包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、电容器、电感器和变压器。第一晶体管具有耦合到第一控制输出的第一控制端子以及第一电流端子和第二电流端子。第二晶体管具有耦合到第二控制输出的第二控制端子以及第三电流端子和第四电流端子。第三电流端子耦合到第二电流端子，并且第一电流端子和第四电流端子接收第二输入电压。
[0005]电容器具有耦合到第四电流端子的第一电容器端子，以及第二电容器端子。电压感测电路测量跨电容器的第一输入电压。电感器具有耦合到第二电流端子和第三电流端子的第一电感器端子，以及第二电感器端子。变压器具有耦合到第二电感器端子的第一输入和耦合到第二电容器端子的第二输入。变压器还具有三个变压器输出。
[0006]第三晶体管具有被配置为接收偏置电压的第三控制端子、耦合到第一变压器输出的第五电流端子，以及第六电流端子。第四晶体管具有被配置为接收偏置电压的第四控制端子、耦合到第二变压器输出的第七电流端子，以及耦合到第六电流端子的第八电流端子。在一些实施方式中，变压器是中心抽头变压器。
附图说明
[0007]对于各种示例的详细描述，现在将参考附图，其中：
[0008]图1A示出了示例LLC转换器和对应的单边混合迟滞控制(HHC)系统的框图。
[0009]图1B示出了图1A中所示的单边HHC系统中生成的信号的波形。
[0010]图2A示出了用于图1A中所示的LLC转换器的示例双边HHC系统的框图。
[0011]图2B示出了图2A中所示的双边HHC系统中生成的信号的波形。
[0012]图3A示出了用于图1A中所示的LLC转换器的示例双边HHC系统的框图。
[0013]图3B示出了图3A中所示的双边HHC系统中生成的信号的波形。
[0014]图4A示出了用于图3A中所示的双边HHC系统的示例峰值电流模式控制DC
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DC转换器的框图。
[0015]图4B示出了图4A中所示的峰值电流模式控制DC
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DC转换器和图3A中所示的双边HHC系统中的信号的波形。
[0016]图4C示出了图4A中所示的峰值电流模式控制DC
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DC转换器的平均电流随工作循环的曲线图。
[0017]在附图中对相同或相似(按功能和/或结构)特征使用相同的附图标记。
具体实施方式
[0018]所描述的数字双边混合迟滞控制(HHC)系统包括两个比较器、两个斜坡发生器，以及脉宽调制(PWM)控制器。每个比较器具有正输入、负输入、控制输入和输出。在第一比较器中，正输入接收来自斜坡发生器的高侧下降斜坡，并且负输入接收跨功率转换器中的谐振电容器的电压。控制输入接收来自PWM控制器的第一反馈信号。在第二比较器中，正输入接收跨谐振电容器的电压，并且负输入接收来自另一斜坡发生器的低侧上升斜坡。控制输入接收来自PWM控制器的第二反馈信号，PWM控制器基于第一比较器和第二比较器的输出生成用于功率转换器的第一控制信号和第二控制信号。数字双边HHC系统集成到单个半导体管芯中，并使用上升斜坡和下降斜坡两者，而不是仅使用下降斜坡。
[0019]图1A示出了示例LLC转换器100和对应的单边混合迟滞控制(HHC)系统150的框图。LLC转换器100包括晶体管MA、MB、MC和MD；谐振电容器C 115、电感器L 120、变压器130、电压感测电路125和单边HHC系统150。电压感测系统125被配置为测量跨谐振电容器C 115的电压。在一些实施方式中，变压器130是中心抽头变压器。单边HHC系统150包括比较器160、脉宽调制(PWM)控制器170、模数转换器(ADC)174、加法器180和斜坡发生器185。
[0020]晶体管MA、MB、MC和MD可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。因此，在一个示例中，MA
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MD是n型MOSFET(NMOS)。在其他示例中，MA
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MD中的一个或多个是p型MOSFET(PMOS)或双极结晶体管(BJT)。BJT包括与MOSFET的栅极端子相对应的基极，以及与MOSFET的漏极端子和源极端子相对应的集电极和发射极。BJT的基极和MOSFET的栅极端子也称为控制输入。BJT的集电极和发射极以及MOSFET的漏极端子和源极端子也称为电流端子。
[0021]MA的源极端子和MB的漏极端子耦合在一起，并且跨MA的漏极端子和MB的源极端子施加输入电压Vin 105。MA的栅极端子被配置为接收第一控制信号CTLA 110A，并且MB的栅极端子被配置为接收第二控制信号CTLB110B。电感器L 120具有耦合到MA的源极端子和MB的漏极端子的第一端子，以及耦合到变压器130的第二端子。谐振电容器C 115具有耦合到MB的源极端子的第一端子和耦合到变压器130的第二端子。电压感测电路125耦合到谐振电容器C 115的第二端子，并测量跨谐振电容器C 115的电压VCR155。
[0022]变压器130包括初级绕组134和次级绕组138。电感器L 120的第二端子耦合到初级绕组134的第一端子，并且谐振电容器C 115的第二端子耦合到初级线圈134的第二端子。次级绕组138的第一端子耦合到MD的漏极端子，并且次级绕组138的第二端子耦合到MC的漏极
端子。MC和MD的源极端子耦合在一起，并且MC和MD的栅极端子被配置为接收偏置电压Vbias 140。跨变压器130的中心抽头和MC和MD的源极端子取得输出电压Vout 145。
[0023]在单边HHC系统150中，比较器160具有被配置为接收来自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系统，其包括：第一比较器，其具有第一正输入、第一负输入、第一控制输入和第一输出，其中所述第一负输入被配置为接收输入电压；第二比较器，其具有第二正输入、第二负输入、第二控制输入和第二输出，其中所述第二正输出被配置为接收所述输入电压；脉宽调制控制器即PWM控制器，其耦合到所述第一输出和所述第二输出以及所述第一控制输入和所述第二控制输入，并且具有控制输出；以及斜坡发生器，其具有耦合到所述第一正输入的第一斜坡输出和耦合到所述第二负输入的第二斜坡输出。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述斜坡发生器被配置为生成用于所述第一比较器的第一斜坡和用于所述第二比较器的第二斜坡，其中所述第一斜坡是高侧下降斜坡，并且其中所述第二斜坡是低侧上升斜坡。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述斜坡发生器包括：第一斜坡发生器，其具有所述第一斜坡输出并且被配置为生成用于所述第一比较器的所述第一斜坡；以及第二斜坡发生器，其具有所述第二斜坡输出并且被配置为生成用于所述第二比较器的所述第二斜坡。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一斜坡和所述第二斜坡偏移半个周期T。5.根据权利要求2所述的系统，其中由所述PWM控制器生成并提供给所述第一控制输入的第一控制信号导致所述第一斜坡复位，并且其中由所述PWM控制器生成并提供给所述第二控制输入的第二控制信号导致所述第二斜坡复位。6.根据权利要求1所述的系统，还包括被配置为提供所述输入电压的电压感测电路。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述输入电压是第一输入电压，其中所述控制输出包括第一控制输出和第二控制输出，所述系统还包括：第一晶体管，其具有耦合到所述第一控制输出的第一控制端子、第一电流端子，以及第二电流端子；第二晶体管，其具有耦合到所述第二控制输出的第二控制端子、耦合到第二电流端子的第三电流端子，以及第四电流端子，其中所述第一电流端子和所述第四电流端被配置为接收第二输入电压；电容器，其具有耦合到所述第四电流端子的第一电容器端子，以及第二电容器端子，其中所述电压感测电路被配置为测量跨所述电容器的所述第一输入电压；电感器，其具有耦合到所述第二电流端子和所述第三电流端子的第一电感器端子，以及第二电感器端子；变压器，其具有耦合到所述第二电感器端子的第一输入、耦合到所述第二电容器端子的第二输入、第一变压器输出、第二变压器输出，以及第三变压器输出；第三晶体管，具有被配置为接收偏置电压的第三控制端子、耦合到所述第一变压器输出的第五电流端子，以及第六电流端子；以及第四晶体管，具有被配置为接收所述偏置电压的第四控制端子、耦合到第二变压器输出的第七电流端子，以及耦合到所述第六电流端子的第八电流端子。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述变压器是中心抽头变压器。9.根据权利要求7所述的系统，还包括：模数转换器即ADC，其被配置为接收跨所述第三变压器输出与所述第六电流端子和所述第八电流端子的电压，并具有输出；加法器，其具有被配置为接收基准信号的正输入、耦合到所述ADC输出的负输入，以及输出；以及电压控制器，其具有耦合到所述加法器输出的输入和耦合到所述斜坡发生器的输出。10.根据权利要求9所述的系统，其中：所述斜坡发生器被配置为生成用于所述第一比较器的第一斜坡和用于所述第二比较器的第二斜坡；并且所述电压控制器被配置为指示用于所述第一斜坡的第一初始频率和用于所述第二斜坡的第二初始频率。11.一种设备，其包括：第一比较器，其具有被配置为接收第一斜坡的正输入和被配置为接收输入电压的负输入，其中所述第一比较器被配置为生成第一触发信号；第二比较器，其具有被配置为接收所述输入电压的正输入和被配置为接收第二斜坡的负输入，其中所述第二比较器被配置为生成第二触发信号；脉宽调制控制器即PWM控制器，其被配置为：接收来自所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋晨，S，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：