用于固定频率DC/DC转换器的省电模式制造技术

本申请案涉及用于固定频率DC/DC转换器的省电模式。在用于DC/DC电压转换器的电路中，放大器(104)具有分别耦合到参考电压端子(102)及输出电压端子(VOUT)的第一及第二输入。比较器(106)具有分别耦合到放大器输出及开关端子(122)的第一及第二输入。逻辑电路(344)具有耦合到所述比较器输出及时钟端子(342)的输入。驱动器电路(112)具有分别耦合到第一及第二逻辑输出的第一及第二输入。具有耦合到第一驱动器输出的第一控制端子的第一晶体管(116)耦合于供应电压端子(VIN)与所述开关端子(SW)之间。第二晶体管(118)耦合于所述开关端子与接地端子之间，且具有耦合到第二驱动器输出的第二控制端子。阈值检测电路(114)经配置以响应于穿过所述第二晶体管的电流越过电流阈值而提供阈值信号。提供阈值信号。提供阈值信号。

【技术实现步骤摘要】
用于固定频率DC/DC转换器的省电模式
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2022年3月28日提出申请的第63/324,428号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案以引用方式并入本文中。


[0003]本申请案涉及电路，且更具体地说涉及用于固定频率DC/DC转换器的省电模式。

技术介绍

[0004]本说明涉及DC/DC降压电压转换器，例如在汽车信息娱乐与群集系统、高级驾驶员辅助系统(ADAS)、光学网络、存储装置及数字核心电压供应器中使用的电压转换器。汽车市场中对电压转换器的要求可包含以固定开关频率操作、处置大负载电流瞬态及严格的输出电压调节(例如，+/
‑
2％ AC误差)。
[0005]降压电压转换器是具有比输入电压低的输出电压的DC/DC电压转换器。开关降压电压转换器通常提供比线性降压电压转换器更佳的功率效率。线性降压电压调节器通过将过剩功率作为热量来耗散而减小输入与输出之间的电压，这会减小功率效率。以固定频率操作并在轻电流负载下维持最小功率效率是常见的对降压电压转换器的要求。

技术实现思路

[0006]在第一实例中，一种供在DC/DC电压转换器中使用的电路包含放大器，所述放大器具有放大器输出以及第一及第二放大器输入。所述第一放大器输入耦合到参考电压端子，且所述第二放大器输入耦合到输出电压端子。比较器具有比较器输出以及第一及第二比较器输入。所述第一比较器输入耦合到所述放大器输出，且所述第二比较器输入耦合到开关端子。/>[0007]逻辑电路具有第一、第二及第三逻辑输入以及第一及第二逻辑输出。所述第一逻辑输入耦合到所述比较器输出，且所述第二逻辑输入耦合到时钟端子。驱动器电路具有第一及第二驱动器输入以及第一及第二驱动器输出。所述第一驱动器输入耦合到所述第一逻辑输出，且所述第二驱动器输入耦合到所述第二逻辑输出。
[0008]第一晶体管具有耦合到所述第一驱动器输出的第一控制端子。所述第一晶体管耦合于供应电压端子与所述开关端子之间。第二晶体管具有耦合到所述第二驱动器输出的第二控制端子。所述第二晶体管耦合于所述开关端子与接地端子之间。阈值检测电路具有阈值检测输入及阈值检测输出。所述阈值检测输入耦合到所述第二晶体管。所述阈值检测输出耦合到所述第三逻辑输入。所述阈值检测电路经配置以响应于穿过所述第二晶体管的电流越过电流阈值而在所述阈值检测输出处提供阈值信号。
[0009]在第二实例中，一种电压调节器电路包含放大器，所述放大器具有放大器输出以及第一及第二放大器输入。所述第一放大器输入耦合到参考电压端子，且所述第二放大器输入耦合到输出电压端子。比较器具有比较器输出以及第一及第二比较器输入。所述第一
比较器输入耦合到所述放大器输出，且所述第二比较器输入耦合到开关端子。
[0010]状态机具有第一、第二及第三状态输入以及第一及第二状态输出。所述第一状态输入耦合到所述比较器输出，且所述第二状态输入耦合到时钟端子。驱动器电路具有第一及第二驱动器输入以及第一及第二驱动器输出。所述第一驱动器输入耦合到所述第一状态输出，且所述第二驱动器输入耦合到所述第二状态输出。第一晶体管具有耦合到所述第一驱动器输出的第一控制端子。所述第一晶体管耦合于供应电压端子与所述开关端子之间。第二晶体管具有耦合到所述第二驱动器输出的第二控制端子。所述第二晶体管耦合于所述开关端子与接地端子之间。
附图说明
[0011]图1展示支持脉冲频率调制(PFM)的实例基于迟滞的降压转换器的示意图。
[0012]图2展示在PFM模式中操作的迟滞降压电压转换器中的信号的实例时序图。
[0013]图3展示支持固定频率操作的不连续导通模式(DCM)及低电流下的PFM模式的实例基于迟滞的降压电压转换器的示意图。
[0014]图4展示基于迟滞的降压电压转换器中的状态机的状态图。
[0015]图5展示在CCM
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DCM边界状态中操作的降压电压转换器中的信号的实例时序图。
[0016]图6展示在PFM模式中操作的降压电压转换器中的信号的实例时序图。
具体实施方式
[0017]在本说明中，相同参考编号描绘(功能及/或结构上)相同或类似的特征。图式未必按比例绘制。
[0018]针对DC/DC开关转换器经常规定最小功率效率。在例如汽车等一些应用中，固定频率操作可为一要求，包含在轻电流负载下操作。基于迟滞的降压转换器使用具有迟滞的比较器维持电压调节，所述比较器将输出电压与参考电压进行比较且在其输出处提供差信号。
[0019]基于迟滞的降压转换器能够在正常操作期间使用数种方法中的任一种以固定开关频率操作。基于迟滞的降压转换器中一种用于在轻负载下提高功率效率的方法使用脉冲频率调制(PFM)模式。然而，使基于迟滞的降压转换器在PFM模式中操作可能导致在电感器谷值电流达到零的情况下随着负载电流降低频率会线性地降低。如果电压转换器的要求之一是以固定频率操作，那么减小开关频率会违反所述要求。
[0020]图1展示支持使用PFM的实例基于迟滞的降压转换器100的示意图。降压转换器100的输入电压是VIN 120，且输出电压是VOUT 130。跨导放大器104具有耦合到VREF 102的第一输入及耦合到VOUT 130的第二输入。跨导放大器104的输出VREF_INT耦合到比较器106的第一输入。在至少一种情形中，比较器106是迟滞比较器。然而，比较器106可替代地为不具有迟滞的比较器。
[0021]比较器106的第二输入接收来自开关端子SW 122的信号，所述开关端子耦合到晶体管116的源极及晶体管118的漏极。来自开关端子SW 122的信号可使用电阻器126及电容器128进行低通滤波以将所述信号从方波变换为三角波FB_INT。电阻器126耦合于开关端子SW 122与比较器106的第二输入之间。电容器128耦合于比较器106的第二输入与VOUT 130
之间。
[0022]比较器106的输出耦合到“与”门108的第一输入且耦合到锁存器110的第一输入。在至少一个实例中，锁存器110是SR触发器且所述第一输入是设定输入。“与”门108的第二输入耦合到IZERO电路114的输出。IZERO电路114检测穿过电感器124的电流何时越过处于零安培的阈值。“与”门108的输出耦合到锁存器110的第二输入，所述第二输入在至少一个实例中是SR触发器的复位输入。
[0023]比较器106的输出FB_COMP耦合到栅极驱动器电路112的第一输入。锁存器110的输出EN_DRV耦合到栅极驱动器电路112的第二输入。栅极驱动器电路112的第一输出耦合到晶体管116的栅极。栅极驱动器电路112的第二输出耦合到晶体管118的栅极。晶体管116耦合于VIN 120与开关端子SW 122之间。晶体管118耦合于开关端子SW 122与接地端子之间。电感器124耦合于开关端子SW 122与VOUT 130之间。电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，其包括：放大器，其具有放大器输出以及第一及第二放大器输入，其中所述第一放大器输入耦合到参考电压端子，且所述第二放大器输入耦合到输出电压端子；比较器，其具有比较器输出以及第一及第二比较器输入，其中所述第一比较器输入耦合到所述放大器输出，且所述第二比较器输入耦合到开关端子；逻辑电路，其具有第一、第二及第三逻辑输入以及第一及第二逻辑输出，其中所述第一逻辑输入耦合到所述比较器输出，且所述第二逻辑输入耦合到时钟端子；驱动器电路，其具有第一及第二驱动器输入以及第一及第二驱动器输出，其中所述第一驱动器输入耦合到所述第一逻辑输出，且所述第二驱动器输入耦合到所述第二逻辑输出；第一晶体管，其具有第一控制端子，其中所述第一晶体管耦合于供应电压端子与所述开关端子之间，且所述第一控制端子耦合到所述第一驱动器输出；第二晶体管，其具有第二控制端子，其中所述第二晶体管耦合于所述开关端子与接地端子之间，且所述第二控制端子耦合到所述第二驱动器输出；及阈值检测电路，其具有阈值检测输入及阈值检测输出，其中所述阈值检测输入耦合到所述第二晶体管，所述阈值检测输出耦合到所述第三逻辑输入，且所述阈值检测电路经配置以响应于穿过所述第二晶体管的电流越过电流阈值而在所述阈值检测输出处提供阈值信号。2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括：电容器，其耦合于所述第二比较器输入与所述输出电压端子之间；及电阻器，其耦合于所述开关端子与所述第二比较器输入之间。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述电容器是第一电容器，且所述电路进一步包括耦合于所述第一比较器输入与所述接地端子之间的第二电容器。4.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括耦合于所述开关端子与所述输出电压端子之间的电感器。5.根据权利要求4所述的电路，其进一步包括：电容器，其耦合于所述输出电压端子与所述接地端子之间；及电阻器，其耦合于所述输出电压端子与所述接地端子之间。6.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括耦合于所述第二比较器输入与所述输出电压端子之间的斜率补偿电路。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述斜率补偿电路包含：电容器，其耦合于所述第二比较器输入与补偿端子之间；电阻器，其耦合于所述补偿端子与所述输出电压端子之间；及第三晶体管，其具有第三控制端子，其中所述第三晶体管耦合于所述补偿端子与所述接地端子之间，且所述第三控制端子耦合到所述第二驱动器输出。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述电流阈值是零。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述逻辑电路包含状态机，所述状态机经配置以控制所述第一晶体管的接通或关断及所述第二晶体管的接通或关断。10.根据权利要求9所述的电路，其中所述逻辑电路包含边沿...

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