具有电感器电流监测电路的功率转换器制造技术

本公开涉及具有电感器电流监测电路的功率转换器。提供了一种与具有磁化阶段和消磁阶段的电感器一起使用的电流监测电路。该电流监测电路具有电压控制振荡器和第一计数器。电压控制振荡器基于电感器两端的电压生成时钟信号。第一计数器使用时钟信号生成计数器值。电流监测电路可以被实现为开关模式电源的一部分，该开关模式电源具有耦合到一对功率开关的电感器和适于基于计数器值生成控制该一对功率开关的控制信号的控制器。率开关的控制信号的控制器。率开关的控制信号的控制器。

【技术实现步骤摘要】
具有电感器电流监测电路的功率转换器


[0001]本公开涉及设置有电感器电流监测电路的电流控制的功率转换器。具体地，本公开涉及一种DC
‑
DC功率转换器(例如降压(buck)、升压(boost)或降压升压(buck boost)转换器)，其设置有基于耦合到计数器的电压控制振荡器(voltage controlled oscillator)的电流监测电路。
[0002]背景
[0003]开关模式功率转换器需要准确控制接通和关断功率开关的时序。这需要快速且准确地监测转换器的电感器电流，以识别电感器电流何时达到零值。这是通过实现相对复杂的比较器电路来实现的，这通常会增加转换器的尺寸和功耗。电感器尺寸越小，比较器电路的设计就越具有挑战性。
[0004]本公开的目的是解决上述限制中的一项或更多项。
[0005]概述
[0006]根据本公开的第一方面，提供了一种与电感器一起使用的电流监测电路，该电感器具有磁化(magnetizing)阶段和消磁(de
‑
magnetizing)阶段，该电流监测电路包括：电压控制振荡器，该电压控制振荡器适于基于电感器两端的电压生成时钟信号；以及第一计数器，该第一计数器被配置成使用时钟信号生成计数器值。
[0007]可选地，计数器值与通过电感器的电感器电流成比例。
[0008]可选地，时钟信号具有与电感器两端的电压的绝对值成比例的频率。
[0009]可选地，电压控制振荡器包括：电压电流转换器(voltage to current converter)，该电压电流转换器适于将电感器两端的电压转换成电流信号；以及电流控制振荡器(current controlled oscillator)，该电流控制振荡器适于基于电流信号生成时钟信号。
[0010]可选地，时钟信号被配置成控制第一计数器的计数频率。例如，第一计数器可以是递增
‑
递减计数器(up
‑
down counter)。
[0011]可选地，第一计数器基于电感器两端的电压的极性递增计数或递减计数。
[0012]可选地，在磁化阶段期间，第一计数器从第一计数器值向第二计数器值递增计数，以及在消磁阶段期间，第一计数器从第二计数器值向第一计数器值递减计数。例如，第一计数器值可以是零，以及第二计数器值可以是预定值。
[0013]可选地，电流监测电路包括第二计数器。
[0014]例如，电感器两端的电压的极性可以被用于在磁化阶段期间激活一个计数器以及在消磁阶段期间激活另一个计数器。
[0015]可选地，在磁化阶段期间，第二计数器从初始计数器值向结束计数器值计数，以及在消磁阶段期间，第一计数器从初始计数器值向结束计数器值计数。
[0016]例如，第一计数器和第二计数器可以是从初始计数器值向结束计数器值递减计数的递减计数器。初始计数器值和结束计数器值可以是预定值。
[0017]可选地，第一计数器值和第二计数器是纹波计数器。
[0018]可选地，电压电流转换器包括第一电路和第二电路，该第一电路被配置成在磁化阶段期间生成电流信号，该第二电路被配置成在消磁阶段期间生成电流信号。
[0019]可选地，电流控制振荡器包括环形振荡器。例如，环形振荡器可以包括大于1的奇数个反相器(inverter)。例如，3、5或7个反相器。
[0020]可选地，环形振荡器包括耦合到多个反相器的与非(NAND)门。
[0021]根据本公开的第二方面，提供了一种开关模式电源，该开关模式电源包括：电感器，该电感器耦合到一对功率开关；电流监测电路，该电流监测电路包括电压控制振荡器，该电压控制振荡器适于基于电感器两端的电压生成时钟信号；以及第一计数器，该第一计数器被配置成使用时钟信号生成计数器值；以及控制器，该控制器适于基于计数器值生成控制该一对功率开关的控制信号。
[0022]可选地，该电压控制振荡器包括：电压电流转换器，该电压电流转换器适于将电感器两端的电压转换成电流信号；以及电流控制振荡器，该电流控制振荡器适于基于电流信号生成时钟信号。
[0023]可选地，该一对功率开关包括第一功率开关和第二功率开关，该控制器可在以下三种状态下操作：第一状态，在该第一状态期间，第一功率开关接通，而第二功率开关关断，以使电感器磁化；第二状态，在该第二状态期间，第一功率开关关断，而第二功率开关接通，以使电感器消磁；以及第三状态，在该第三状态期间，第一功率开关和第二功率开关二者都关断。
[0024]可选地，其中，在该第一状态期间，计数器值从第一计数器值向第二计数器值增加，以及当计数器值达到第二计数器值时，控制器开始在第二状态下操作，在该第二状态期间，计数器值从第二计数器值向第一计数器值减小。
[0025]可选地，其中，在该第三状态下，控制器被配置成禁用电压电流转换器和振荡器，并重置第一计数器。
[0026]可选地，该开关模式电源包括第二计数器，其中，在磁化阶段期间，第二计数器从初始计数器值向结束计数器值计数，以及在消磁阶段期间，第一计数器从初始计数器值向结束计数器值计数。
[0027]例如，初始计数器值和结束计数器值可以是预定值。
[0028]可选地，其中，控制器被配置成当计数器值达到结束计数器值时改变状态。
[0029]可选地，开关模式电源包括校准电路，该校准电路被配置成校准计数器值并计算流经电感器的电流的绝对值。
[0030]可选地，其中，该电源具有切换频率，并且其中，电压控制振荡器以大于该切换频率的频率工作。
[0031]根据本公开的第二方面的开关模式电源可以包括上面描述的与根据本公开的第一方面的电流监测电路相关的特征中的任何特征。
[0032]根据本公开的第三方面，提供了一种监测电感器电流的方法，包括：
[0033]利用电压控制振荡器基于电感器两端的电压生成时钟信号；以及
[0034]利用第一计数器使用时钟信号生成计数器值，以监测电感器电流。
[0035]关于本公开的第一方面所描述的可选项对于本公开的第三方面也是共用的。
[0036]根据本公开的第四方面，提供了一种操作开关模式电源的方法，该开关模式电源
包括耦合到一对功率开关的电感器，该方法包括：
[0037]利用电压控制振荡器基于电感器两端的电压生成时钟信号；
[0038]利用第一计数器使用时钟信号生成计数器值，以监测电感器电流；以及
[0039]基于计数器值生成控制该一对功率开关的控制信号。
[0040]关于本公开的第二方面所描述的可选项对于本公开的第四方面也是共用的。
附图说明
[0041]在下面通过示例的方式并参考附图来更详细地描述本公开，其中：
[0042]图1是传统的DC
‑
DC开关模式功率转换器；
[0043]图2是根据现有技术的设置有连续时间比较器的降压转换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于与具有磁化阶段和消磁阶段的电感器一起使用的电流监测电路，所述电流监测电路包括：电压控制振荡器，所述电压控制振荡器适于基于所述电感器两端的电压生成时钟信号；以及第一计数器，所述第一计数器被配置成使用所述时钟信号生成计数器值。2.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述计数器值与流经所述电感器的电感器电流成比例。3.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述时钟信号具有与所述电感器两端的电压的绝对值成比例的频率。4.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述电压控制振荡器包括：电压电流转换器，所述电压电流转换器适于将所述电感器两端的电压转换成电流信号；以及电流控制振荡器，所述电流控制振荡器适于基于所述电流信号生成所述时钟信号。5.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述时钟信号被配置成控制所述第一计数器的计数频率。6.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述第一计数器基于所述电感器两端的电压的极性递增计数或递减计数。7.根据权利要求6所述的电流监测电路，其中，在所述磁化阶段期间，所述第一计数器从第一计数器值向第二计数器值递增计数，以及在所述消磁阶段期间，所述第一计数器从所述第二计数器值向所述第一计数器值递减计数。8.根据权利要求1所述的电流监测电路，其包括第二计数器。9.根据权利要求8所述的电流监测电路，其中，在所述磁化阶段期间，所述第二计数器从初始计数器值向结束计数器值计数，以及在所述消磁阶段期间，所述第一计数器从所述初始计数器值向所述结束计数器值计数。10.根据权利要求8所述的电流监测电路，其中，所述第一计数器和所述第二计数器是纹波计数器。11.根据权利要求1所述的电流监测电路，其中，所述电压电流转换器包括第一电路和第二电路，所述第一电路被配置成在所述磁化阶段期间生成电流信号，所述第二电路被配置成在所述消磁阶段期间生成电流信号。12.根据权利要求4所述的电流监测电路，其中，所述电流控制振荡器包括环形振荡器。13.根据权利要求12所述的电流监测电路，其中，所述环形振荡器包括耦合到多个反相器的与非门。14.一种开关模式电源，包括：电感器，所述电感器耦合到一对功率开关；根据权利要求1至13中任一项所述的电流监测电路，所述电流监测电路包括：电压控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：马里努斯，
申请(专利权)人：瑞萨设计荷兰私人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：