本发明专利技术揭示一种开关模式控制器、降压转换器或DC到DC步降调节电压转换器，其在初始化时感测初始预偏置电压并调整开关频率的工作循环以帮助最小化初始化或上电复位时的输出电压瞬变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及降压转换器，其为步降DC到DC电压转换器，其在调节输出电压的同时将较高输入DC电压转换为较低输出DC电压。更特别地，本专利技术涉及在降压转换器电路中的开关模式控制器，其感测在所述降压转换器的电压输出处的预偏置电压及相应地调整所述降压转换器电路的工作循环从而最小化在装置起动时的输出电压瞬变。
技术介绍
降压转换器是步降DC到DC电压转换器，其将较高的DC电压输入转换为较低的及经调节的DC电压输出。降压转换器的设计可类似于步升转换器的设计，及如同一些升压转换器电路，其为并入两个固态开关(即，晶体管及二极管或两个晶体管)，电感器及电容器以将输入DC电压转换为经调节的输出DC电压的开关模式电力供应。减小DC电压的最简单的方法是使用分压器电路。使用分压器电路的问题是由于其经由电阻器作为热量来泄放多余功率进行操作而浪费了能量。此外，在基本分压器电路的情况下，输出电压未经调节。当电压未经调节时，其意味着输出电压随输入电压而改变。 另一方面，降压转换器是显著有效的及自调节的电路，使其可用于将12到50伏的DC (举例来说)向下转换为经调节的较低电压(例如，.5到10伏的DC)，其为电子装置中的各种电路及子电路所需的。现在参考图1，其中描绘了一般的现有技术降压转换器电路，我们看到降压转换器的DC电压输入10及降压转换器的DC步降电压输出12。在降压转换器的输入10与输出 12之间是高侧开关晶体管14及低侧开关晶体管16。在一些降压转换器中，低侧开关晶体管16由二极管(未具体展示)所替代。高侧及低侧开关14及16可为M0SFET、JFET或BJT 晶体管或其合理的衍生物。脉宽调制器18将经调制的信号20提供到高侧开关14。可提供反相器22以将经反相的DH信号或DL信号M提供到低侧开关16。在一些实施例中，未使用反相器，而是替代地提供脉宽调制器的电路及提供DH信号20及DL信号M作为从脉宽调制器18的单独的输出。示范性DH信号20展示为具有工作循环沈的信号21，其中所述工作循环的第一部分是高观及所述工作循环的第二部分是低30。降压转换器通常具有误差放大器32，其感测反馈电压Vfb34，其为由包括电阻器Rl 36及R2 38的电阻器分压电路削弱的输出电压12。反馈电压34提供到误差放大器32的输入中的一者，其中反馈电压34与参考电压(VKEF)40作比较。电压参考一般由一些类型的电压参考电路42产生，其可提供恒定电压参考44或软开始电压参考46，其以0伏开始及然后上升到非常类似于固定的电压参考44的恒定的或固定的电压。误差放大器32将反馈电压34与电压参考40作比较且将试图将所述反馈电压驱动成等于所述电压参考，从而将电压输出12驱动或调节为一些预定的输出电压。换句话说，通常在降压转换器中的误差放大器32感测在电压反馈节点34处由包括电阻器Rl 36及R2 38的电阻器分压器网络削弱的Vqut节点12的电压。反馈电压34然后与在误差放大器32中的电压参考40作比较，使得所述误差放大器产生用于经由脉宽调制电路18设置高侧晶体管14及低侧开关或晶体管16的脉冲开关的工作循环的控制信号 48。由误差放大器32产生的连续的控制信号48经变换为DH信号20，其为由脉宽调制电路 18提供的脉宽调制信号。所述DH信号用于驱动高侧晶体管14，且如果使用低侧晶体管，那么所述DH信号也用于驱动低侧晶体管16。在一些实施例中未使用低侧晶体管16，但在其位置处取代的是二极管或整流器。开关电路14及16的高侧及低侧的开关以高于由反馈电压34提供的反馈环路的带宽的带宽或频率操作。开关的工作循环在开关节点50处产生斩波脉宽调制信号。展示可能存在于开关节点处的可能的经调制的信号52。当开关信号DH 20为高时，其开启高侧开关14及将在开关节点50处的电压驱动高达约等于VinIO处发现的输入电压。当DH信号20变低然后DL信号M为高时，其开启低侧开关16，其将把开关节点50 (还被称作LX节点)拉到接地。在开关节点50处发现的所产生的斩波调制信号52穿过电感器M前进到输出电压12。电感器M消除脉宽调制信号52的斩波电压。由电感器M及电容器56消除在开关节点50处的经调制的信号52在电压输出节点12处产生几乎恒定的DC电压输出。 电压输出12处的输出电压的值通常等于在开关节点50处发现的经调制的信号52的平均值。此外，在开关节点50处的经调制的信号52的平均值大致等于开关的工作循环乘以输出电压(假设当低侧开关16开启时，其将开关节点电压拉到接地)。举例来说，如果工作循环为20% ( S卩，20%开启，80%关闭)，那么Vqut 12处的输出电压将为VinIO处发现的输入电压的约20%。然后作为在Vott 12处发现的输出电压的削弱电压的反馈电压34被反馈到误差放大器32且与参考电压40比较。误差放大器感测电压参考电压40与反馈电压34之间的差并调整其输出信号48以改变由脉宽调制器18产生的脉宽调制信号，且因此降压调节器使用反馈以调节其步降的输出电压。仍然参考图1，理解步降或降压转换器的缺点是重要的，所述步降或降压转换器类似于图1的降压转换器电路而操作。具体来说，现有技术降压转换器的输出电压可引起正被供电的电路的损坏。举例来说，如果在起动时在电压输出12处发现的输出电压是0伏及提供给误差放大器32的电压参考40是稳定状态参考电压44，那么从误差放大器32中输出的误差信号或调制控制信号48将推动脉宽调制器18以产生非常大的工作循环调制信号到开关晶体管14及16。非常大的工作循环意味着高侧开关晶体管14将长期保持为“on”，以基本上产生流过开关节点50及电感器M的大量的电流。由指示的电流可损坏开关晶体管14及/或电感器M。此外，在由DH调制信号20提供的所述大工作循环(即，工作循环信号观的高部分)下，将延长大多的工作循环信号循环长度26。大工作循环可产生Vqut 12处的过高的输出电压，其导致反馈电压34超过对于在Vot 12处平衡或提供正确的电压输出是必要的参考电压44，从而迫使误差放大器32在其它方向上摆动提供到脉宽调制器电路18的电压误差信号48，以使得工作循环28将十分短且因而高侧开关晶体管14将开启及低侧开关晶体管16 (或低侧二极管)将开启，从而将开关节点50拉到接地。输出电压 12的“振荡”将持续发生，直到电压反馈34及电压参考40电压由与脉宽调制器18联合的误差放大器32的反馈环路消除为止。此类型的开启或初始化降压转换器的一个主要问题是接收电压输出12的电路(未具体展示)一般是低电压及灵敏电路，其可能不一定能够处置Vott节点12处的过电压。高于由降压转换器的输出电压12正驱动的电路所预期的输出电压的高输出电压12可损坏接收来自降压转换器的功率的灵敏电路。图1中的现有技术降压转换器的设计的另一个问题发生在当降压转换器开启或初始化时，降压转换器的Vot 12处的输出电压在非零电压处浮动。举例来说，如果为了一些原因，Vout 12处的输出电压是或接近降压转换器将产生的输出电压的约一半，那么V反馈电压34将起初远小于误差放大器32的输入处的电压参考电压40。此情形将再次导致脉宽调制器18产生具有非常大的工作循环观的调制信号20，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·C·拉森，
申请(专利权)人：美士美积体产品公司，
类型：发明
国别省市：
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