本发明专利技术涉及用于低负载DC/DC变换器的最小接通时间控制。本发明专利技术的各个方面提供一种DC/DC变换器(400)，其与电源电压连用且可操作以驱动负载，其中，DC/DC变换器(400)包括V输入节点(134)、V输出节点(108)、切换元件(422)、滤波器(101)、比较器(406)、电流检测元件(420)和控制元件(414)。V输入节点(134)能够接收电源电压，V输出节点(108)能够提供输出电压以驱动负载。滤波器(101)电连接切换元件(422)和V输出节点。比较器(406)能够基于输出电压生成比较信号。电流检测元件(420)能够检测从滤波器(101)朝向V输出节点(108)的方向上的电流何时减小到零。控制元件(414)能够控制切换元件(422)，以便在非连续导通模式下在V输出节点(108)处提供输出电压从而驱动负载。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及用于DC/DC变换器的切换控制方法。
技术介绍
DC/DC变换器用于许多应用，但是在主要由电池供给电力的便携式电子设备(如移动电话、平板电脑和笔记本电脑)中尤其重要。DC/DC变换器常规上使用DC输入电压的切换，产生较低的DC输出电压来驱动其负载，并使用反馈回路来调节切换参数，以保持输出电压处于所选平均电压附近的范围内。常见的常规DC/DC变换器在反馈回路中使用锯齿波形和比较器以用于脉冲宽度调制(PWM)，从而通过在调节脉冲宽度时保持脉冲的频率恒定，控制平均电压。然而，这种类型的DC/DC变换器通常不被选择用于低负载变换器，因为其在低负载处的低效率，并且由于有其他更简单的设计可用。这种更简单的设计方法之一是恒定接通时间(COT)DC/DC变换器，其使用单发(single shot)固定脉冲宽度脉冲发生器和可变脉冲频率调节反馈回路。另一个适于低负载应用的设计是双阈值迟滞变换器，其使用输出电压和双参考电压阈值的比较。然而，COT类型和双阈值类型DC/DC变换器二者，当通用于低负载应用时，具有要求常规复杂补偿技术的稳定性问题。使用常规低负载COT型DC/DC变换器作为示例，下面讨论运行和稳定性。图1示出一种DC/DC变换器100，其为常规恒定接通时间(Constant On-Time, COT)迟滞低负载DC/DC变换器，其使用单发脉冲生成。如图所示，DC/DC变换器100包括滤波器101、接地层106、Visa节点108、负载110、电阻梯112、加法器114、加法器输入端116、仿真纹波发生器(Emulated RippleGenerator，ERG) 120、迟滞比较器122、参考电压128、单发脉冲发生器/驱动器130、开关132、节点134和二极管136。滤波器101包括电感器102和电容器104。迟滞比较器122具有比较器输入端124和比较器输入端126。电感器102布置在开关132和电容器104之间。电容器104被布置为连接在接地层106和电感器102之间。负载110被布置为连接在电容器104和接地层106之间。V输出节点108被布置为电感器102、电容器104、负载110和电阻梯112的公共连接点。开关132布置在Vifrx节点134与二极管136和电感器102的公共连接点之间。二极管136布置在开关132和接地层106之间。输出纹波电压116被布置为电阻梯112和加法器114的公共连接点。ERG 120被布置为连接到加法器114。仿真纹波电压118被布置为ERG 120和加法器114的公共连接点。加法器114被布置为连接到迟滞比较器122的比较器输入端124。参考电压126被布置为连接到迟滞比较器122的比较器输入端128。迟滞比较器122被布置为连接到单发脉冲发生器/驱动器130。单发脉冲发生器/驱动器130被布置为连接到开关132。V输入节点134接收输入电压Viltx，并在开关132接通时，将电流提供通过电感器102以给电容器104充电。电容器104通过电感器102充电并将输出电压108和输出电流提供通过负载106。二极管136阻止电容器104通过电感器102放电。电阻梯112将纹波电压116(源自V*^节点108处的输出电压V输出)经由加法器114提供到比较器122。ERG120提供仿真纹波电压118。加法器114将纹波电压116和仿真纹波电压118相加并将和提供到迟滞比较器122的比较器输入端124。参考电压源126在比较器输入端128提供参考电压以用于通过迟滞比较器122的比较。参考电压126设置DC/DC变换器100的平均输出电压。迟滞比较器122提供具有一定有限迟滞的输出到单发脉冲发生器/驱动器，当比较器输入端124处的电压大于比较器输入端128处的电压时，该输出通常为低；当比较器输入端124处的电压小于或等于比较器输入端128处的电压时，该输出通常为高。每当迟滞比较器122变高时，单发脉冲发生器/驱动器产生固定持续时间的脉冲。单发脉冲发生器/驱动器在脉冲期间还驱动开关132接通，并在没有脉冲时，使其断开。运行时，DC/DC变换器100将Vit入变换为较低，驱动负载Rp附加参考图2对此进行描述。图2示出的时序图200描述DC/DC变换器100的各种参数随时间的表现。如图所示，时序图200包括开关波形202、X轴线204、Y轴线206、虚线208示出的L时刻、虚线210示出的12时刻、虚线212示出的t3时刻、电流波形214、X轴线216、Y轴线218、电压波形220、X轴线222和Y轴线224。X轴线204、X轴线216和X轴线222表示时间。还参考图1，Y轴线206表示开关132的输出端的电压，Y轴线218表示通过电感器102的电流并且Y轴线224表示Vil^节点108处的V输出。仿真纹波电压118为零的情况首先被看作开关132刚接通的状况的开始。开关132通过来自单发脉冲发生器/驱动器130的脉冲接通。图2的波形202在h时刻(虚线208)示出这一状态。这允许V 通过电感器102给电容器104充电，并且Il(波形214)上升，(波形220)也上升。在固定接通时间t接通后(见波形202)，脉冲发生器/驱动器130生成的脉冲在t2时刻(虚线210)终止并且开关132断开。随着开关132断开，波形214示出随着电容器104通过负载110放电，通过电感器102的电流斜降。注意，二极管136阻止电容器通过电感器102放电。随着电容器104放电，Vita也下降，如波形220所示。在一些时间之后，Vil^充分下降，使得电压纹波116下降到低于比较器输入端128处的Vref值，并且比较器122改变状态，触发来自单发脉冲发生器/驱动器130的脉冲。现在开始新的周期。节点108处的表现为大约是标称DC电压VDe的在负载110处的电压纹波V纹波。上述表现示出具有零仿真纹波的COT DC/DC变换器的输出电压调节是通过比较V?^和Vref实现的。在特定条件下且没有附加电路时，COT DC/DC变换器能够进入它们变得不稳定的状态，以致在期望电压范围内从周期到周期不能维持一致的输出。此外，必须足够大以克服比较器迟滞，以使比较器改变状态。相应地，由于输出纹波与输出电容器的ESR直接成比例，由此得出结论，对于Nmi，ESR也必须足够大以适当并一致地转换(toggle)比较器。陶瓷电容器与大体积电解电容器器相比，在成本、可靠性、稳定性和电路空间上具有显著优势，以致非常期望将它们应用于低负载DC/DC变换器中。然而，当在上述电路中使用时，陶瓷电容器的非常低的ESR和电路(如上述描述的那些电路)中获得的低纹波水平能够引起切换，因此变换器的运行变得不稳定。对于上述讨论的不稳定的常规补救是，使用仿真纹波发生器在比较器输入端注入一定量的受控附加纹波。ERG纹波被控制以使在所有周期上的调节都是可预测的。参考图1，ERG 120提供这种附加纹波，将其经由加法器114引入到比较器。然而，ERG的使用会在变换器输出端处引入附加DC误差，因此，需采取进一步措施(常规上是高增益放大器)以减少这些缺点。上述常规COT DC/DC变换器能在连续导通模式(CCM)下运行，借助该模式，通过电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与电源电压连用且可操作以驱动负载的DC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括：V输入节点，其可操作以接收所述电源电压；V输出节点，其可操作以提供输出电压从而驱动所述负载；切换元件；滤波器，其电连接所述切换元件和所述V输出节点；比较器，其可操作以基于所述输出电压生成比较信号；电流检测元件，其可操作以检测从所述滤波器朝向所述V输出节点的方向上的电流何时减小到预定电流阈值；和控制元件，其可操作以基于所述比较信号转变极性并基于所述电流检测元件检测从所述滤波器朝向所述V输出节点的所述方向上的所述电流何时减小到所述预定电流阈值，控制所述切换元件，在非连续导通模式下在所述V输出节点处提供所述输出电压，从而驱动所述负载。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·拉达克里希南，N·阿加瓦尔，
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：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。