形成开关调节器及其结构的方法技术

在一个实施方式中，配置电源控制器以接收具有与输入电压成比例的负值的感测信号。所述电源控制器使用所述感测信号来响应于所述输入电压的值限制通过开关的开关电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大致涉及电子器件，尤其是涉及半导体结构和形成半导体器件的方法。
技术介绍
在过去，半导体工业利用各种方法和结构来形成开关式电源控制器，该开关式电 源控制器用于形成提供调整的输出电压的电源。一个有利的特征是响应于通过电源的电源 开关的电流来限制开关式电源的输出功率。这种配置的实例在美国专利第7，215，107号中 被描述，该专利在2007年5月8日由Djenguerian等人发布。通常存在从电流到达期望峰 值的时间以及开关响应于电流被实际关闭的时间的传播延迟，该传播延迟导致比期望的峰 值大的实际峰电流。在一些实施方式中，基于电流从第一值变化到第二值所需的时间的量 而限制电流。然而，确定时间间隔和变化率需要增加了电源控制器的成本的复杂电路。另 夕卜，精确地确定导致输出电压的不准确性的时间间隔是困难的。因此，需要一种更精确地限制输送至负载的功率且具有较低成本的电源控制器。 附图说明图1简要示出了电源系统的一部分的实施方式，该系统包括根据本专利技术的电源控 制器的一部分的示例性的实施方式。图2简要示出了由根据本专利技术的图1的电源系统的操作而形成的一些信号。图3简要示出了根据本专利技术的图1的电源控制器的另一部分的实施方式的更详细 的部分。图4简要示出了另一个电源系统的一部分的实施方式，该系统包括另一个电源控 制器的一部分的示例性实施方式，该控制器是根据本专利技术的图1的电源控制器的可选的实 施方式。图5示出了半导体器件的放大的平面图，该器件包括根据本专利技术的图1的电源控 制器。为了说明的简单和清楚，图中的元件不一定按比例，且不同图中的相同标号代表 相同的元件。此外，为了描述的简单而省略了众所周知的步骤及元件的描述及细节。如本文 所用的载流电极意指承载通过器件的电流的器件元件，如MOS晶体管的源极或漏极、或双 极晶体管的发射极或集电极、或二极管的阴极或阳极；控制电极意指承载通过器件的电流 的器件元件，如MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。尽管本文将器件解释为某种N-通 道或P-通道器件；或某些N-型或P-型掺杂区域，本领域的普通技术人员应认识到，根据本 专利技术补充器件也是可能的。本领域的技术人员应认识到，本文所用的涉及电路操作的词语 “期间(during)”、“在(while)”、“当(when) ”并非是指动作在启动动作开始时立即发生的 准确术语，而是可能有些小的但合理的延迟，如在由启动动作启动的反应的之间的传播延 迟。词语“大约”或“基本上”的使用意指元件的值具有预计极接近设定值或位置的参数。 然而，如本领域所熟知的，总是会有小的变化阻止值或位置精确地如规定的。本领域确认高达至少百分之十(10% )(且对于半导体掺杂浓度来说高达百分之二十(20% ))的变化是 偏离确切地如所述的理想目标的合理变化。具体实施方式 图1简要示出了电源系统10的一部分的实施方式，该电源系统10包括电源控制 器35的示例性实施方式。系统10接收在电压输入端子11和公共参考端子12之间的功率， 且提供在输出13和输出返回14之间的电压。在端子11和12之间接收的输入电压通常指 在端子12上形成的公共参考电压。通常将输出电压调节为在目标值左右的值的范围内的 期望值或目标值。例如，所述目标值可以为五伏特(5V)，值的范围可以为五伏上下的正负百 分之五(5% )。系统10通常包括具有初级线圈17、次级线圈18和辅助线圈19的变压器 16。电源开关(例如晶体管27)用于控制流经线圈17和晶体管27的开关电流30的值，以 便调节输出电压的值。电流感测元件(例如感测电阻器28)用于形成电流感测(CS)信号， 该信号代表开关电流30。本领域的技术人员将认识到，其它公知的电流感测元件可以用于 替代电阻器28。电流30确定被提供给负载的输出电流的量，该负载包括在输出13和返回 14之间连接的电容器21和负载15。如在下文中将进一步看到的，电源控制器35配置成感 测输入电压的值并响应于输入电压的值而控制通过电源开关的电流30的峰值，因此，控制 提供给包括电容器21和负载15的负载的输出电流的峰值。电流30的峰值的这种控制也 针对反馈信号的给定值导致向输出13提供功率的基本上恒定的值，即使该输入电压的值 可能变化。二极管20通常与电容器21 —起连接于线圈18以在输出13和返回14间帮助形 成输出电压。反馈电路29提供代表输出电压的值的反馈(FB)信号。反馈电路29可以是 各种公知的反馈电路中的任一种例如光耦合器，其提供在变压器16的初级和次级侧与系 统10之间的隔离。使用辅助线圈19来通过用于操作控制器35的辅助电压。二极管23、电 容器24和电阻器22帮助从被感应到线圈19中的电压和电流形成辅助电压。由线圈19、二 极管23和电容器24形成的辅助线圈电路是公知的辅助线圈电源电路。配置控制器35以接收用于操作控制器35的在电压输入37和电压返回38之间的 辅助电压。电压输入37 —般连接于电容器24以便接收辅助电压，且返回38 —般连接于公 共参考端子12以便接收公共参考电压。控制器35也配置有从反馈电路29接收反馈(FB) 信号的反馈(FB)输入40、配置成提供用于操作晶体管27的开关驱动信号的驱动输出41、 以及配置成接收电流感测(CS)信号的电流感测(CS)输入42。配置控制器35的感测输入 43以接收作为感测信号(SS)的感测电压，该感测信号代表相对于在端子12上的公共参考 电压的在端子11上的输入电压的值。控制器35也包括开关控制电路45和电流补偿电路 51。开关控制电路45可以是用于开关电源控制器的各种公知的开关控制电路。例如，电路 45可以是PWM控制电路、PFM控制电路或滞后开关控制电路。图2是具有曲线的图，这些曲线示出在控制器35的操作期间在系统10内形成的 一些信号。横坐标表示时间且纵坐标表示所示信号的增加的值。曲线66示出在输出41上 形成的开关驱动信号的额定波形。曲线56示出电流30的额定值，且曲线59示出在输入43 上接收的相对于在端子12上的公共参考电压的感测信号(SS)的额定值。曲线80示出由 电路51形成的补偿信号(CSS)的额定值。本说明书已经参考图1及图2。在控制器35的操作期间，开关控制电路45使如曲线66在时间TO处所示的开关 驱动信号有效(assert)以启动晶体管27。该开关驱动信号通常在如曲线66所示的开关驱 动信号的周期的导通时间部分期间是高的。启动晶体管27使电流30流经线圈17、晶体管 27和电阻器28。流经线圈17的电流30试图感应出电流33以流经线圈19。然而，二极管 23阻止电流33的流动，电流33在节点32感应出电压，该电压相对于在端子12上的公共参 考电压是负的。在节点32上的负电压的绝对值相对于端子12与在端子11上的输入电压 的值成比例。该比例大致由在线圈17和19之间的匝数比相关。电阻器25和26的电阻分 压器形成作为在输入43上的感测信号(SS)的电压，如由曲线59所示的。感测信号(SS) 与输入电压成比例，因而代表该输入电压，但相对于在端子12上的公共参考电压是负的。使用电流补偿电路51来响应于输入电压的值控制电流30的峰值，以便控制由系 统10提供的功率的最大值。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种开关调节器，包括：第一电路，其配置成形成用于操作开关的开关驱动信号，以便控制流经所述开关的开关电流，以便将输出电压调节至期望值，其中所述输出电压是由如下的输入电压形成的，所述输入电压相对于所述输入电压的公共参考值具有正值；电流补偿电路；所述电流补偿电路的第一输入被配置成接收代表流经所述开关的所述开关电流的电流感测信号；所述电流补偿电路的第二输入被配置成接收与所述输入电压成比例的感测电压，其中所述感测电压相对于所述输入电压的所述公共参考值为负；并且所述开关调节器被配置成使用所述感测电压来响应于所述输入电压将所述开关电流的峰值控制到基本上恒定的值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关调节器，包括第一电路，其配置成形成用于操作开关的开关驱动信号，以便控制流经所述开关的开 关电流，以便将输出电压调节至期望值，其中所述输出电压是由如下的输入电压形成的，所 述输入电压相对于所述输入电压的公共参考值具有正值；电流补偿电路；所述电流补偿电路的第一输入被配置成接收代表流经所述开关的所述开关电流的电 流感测信号；所述电流补偿电路的第二输入被配置成接收与所述输入电压成比例的感测电压，其中 所述感测电压相对于所述输入电压的所述公共参考值为负；并且所述开关调节器被配置成使用所述感测电压来响应于所述输入电压将所述开关电流 的峰值控制到基本上恒定的值。2.根据权利要求1所述的开关调节器，其中所述电流补偿电路配置成将所述感测电压 与参考电压求和以形成补偿信号，其中所述电流补偿电路使用所述补偿信号来形成用来终 止所述开关驱动信号的导通时间部分的控制信号。3.根据权利要求2所述的开关调节器，还包括将所述补偿信号与所述电流感测信号相 比较以形成所述控制信号。4.根据权利要求1所述的开关调节器，其中所述电流补偿电路包括将所述感测电压与 参考电压求和以形成补偿信号的求和电路。5.根据权利要求4所述的开关调节器，其中所述电流补偿电路包括比较器，所述比较 器耦合成接收所述补偿信号和所述电流感测信号并响应性地形成用来终止所述开关驱动 信号的导通时间部分的控制信号。6.根据权利要求1所述的开关调节器，还包括将所述开关调节器配置成接收代表所述 输出电压的反馈信号，使用所述反馈信号来形成代表所述输出电压与所述期望值的偏差的 误差电压，以及将所述误差电压与所述补偿信号相比较来限制通过所述开关的开关电流。7.根据权利要求1所述的开关调节器，其中所述电流感测信号是电压。8.一种形成开关调节器的方法，包括配置所述开关调节器以形成用于操作开关的开关驱动信号，并控制流经所述开关的开 关电流，以便将输出电压调节至期望值，其中所述输出电压是由输入电压形成的，所述输入 电压相对于所述输入电压的公共参考值具有正值；配置所述开关调节器以接收感测信号，所述感测信号与所述输入电压成比例，其中所 述感测信号相对于所述输入电压的所述公共参考值为负；以及可操作地耦合...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多夫·巴索，尼古拉斯·西尔，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US