减少电源中的损耗的电路实现制造技术

提供了减少电源中的损耗的电路实现。一种电源电路包括控制开关、同步开关、电感器和电压斜坡电路。电源中的公共节点将控制开关串联连接到同步开关。公共节点被进一步耦合到电感器，该电感器基于将控制开关和同步开关切换为ON/OFF和OFF/ON状态来向负载供应电流。电压斜坡电路至少部分地基于在电路路径上从公共节点接收到的反馈电压的幅度来生成和控制该控制控制电压的栅极电压的斜坡。开关控制电压的多级斜坡减少下述中的一个或多个：开关电源的i)QRR损耗，ⅱ)开关损耗，和/或iii)死区时间。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
已经使用传统电路来控制使对同步降压转换器中的控制开关(有时也称为高侧开关)的栅极节点施加的控制电压倾斜的速率。图1是根据现有技术的使开关控制电压倾斜的电压倾斜电路的示例性示图。通常，如图1所示，电源电路170中的传统电压斜坡电路185包括用于对控制开关171的相应栅极节点198进行充电的慢速充电路径和快速充电路径。如在电源的领域中已知的，在去激活同步开关172之后激活控制开关171。更具体地，在去激活同步开关171之后，电压斜坡电路185激活开关190，以通过电容器180和电阻器175的组合来激活慢速充电路径。当被激活时，慢速充电路径对控制开关171的栅极节点198进行充电。在激活慢速路径并且至少部分地对栅极节点198进行充电的预定时间量之后，延迟电路199额外地激活开关192，来以较快的充电速率(使用快速路径)对控制开关171的栅极节点198进行充电。因此，根据传统斜坡电路185，在仅慢速路径通过电阻器175经由开关190的激活来对栅极节点198进行充电时的时间的第一部分期间，控制开关110的栅极节点198处的电压根据电容器180和电阻器175的组合所指示的第一速率进行充电。在第二时间段期间，在激活开关190之后，延迟电路199激活开关192，产生用于对栅极节点198进行充电的较快路径。快速路径绕过包括电阻器175的慢速路径，将来自电容器180的电压有效地直接耦合到控制开关171的栅极节点，更快速地增加施加到栅极节点198的电压。
技术实现思路
与传统技术相反，本文的实施例包括开关控制电压的多级斜坡以减少下述中的一个或多个：i)开关电源的QRR损耗，ⅱ)开关电源中的开关损耗，和/或iii)在同步开关的去激活和控制开关的激活之间的死区时间。例如，根据一个实施例，电源电路包括控制开关、同步开关、电感器和驱动控制电路(电压斜坡电路)。公共节点(在诸如开关SW节点的电源中)将控制开关串联连接到在第一参考电压和第二参考电压之间的同步开关。该公共节点被进一步耦合到电感器，该电感器基于控制开关和同步开关成为ON/OFF(开/关)和OFF/ON(关/开)状态的交替切换来向负载供应电流。驱动控制电路(电压斜坡电路)对控制开关的状态进行控制。在一个实施例中，在操作期间，驱动控制电路至少部分地基于在电路路径上从公共节点接收到的反馈电压的幅度来生成和控制开关控制电压的斜坡(对控制的激活进行控制)。根据更具体的实施例，驱动控制电路(诸如电压斜坡电路)实现开关控制电压的幅度的新的多级斜坡以激活控制开关。例如，在使用于将控制开关从关状态转换为开状态的开关控制电压的幅度倾斜的第一时间段期间，为了减少死区时间，驱动控制电路的第一电路路径将控制开关的栅极节点预充电到预定的阈值电压；在使用于将控制开关从关状态转换为开状态的开关控制电压的幅度倾斜的第二时间段期间，为了减少QRR损耗，驱动控制电路的第二电路路径根据第一充电速率(诸如通过电阻器的缓慢充电速率)来对控制开关的栅极节点进行充电；并且在使用于将控制开关从关状态转换为开状态的开关控制电压的幅度倾斜的第三时间段期间，为了减少切换损耗，驱动控制电路的第三电路路径根据第二充电速率(比通过电阻器的缓慢充电速率更快的充电速率)来对控制开关的栅极节点进行充电。在又一实施例中，驱动器控制电路的第一电路路径、第二电路路径和第三电路路径被并联连接。来自公共节点(SW节点)的反馈路径包括配置为将反馈电压从公共节点传达到并联电路路径的电容器。初始地，指示激活控制开关的控制信号的接收和同步开关的去激活使得第一电路路径将控制开关的节点快速地预充电到预定电压。控制开关的栅极的快速充电降低了过量死区时间(即，同步开关的去激活和控制开关的激活之间的时间)。在一个实施例中，除了使用第一电路路径来对控制开关的栅极节点预充电，第二电路路径还对控制开关的栅极节点进行充电，虽然以缓慢充电速率。在将控制开关的栅极节点预充电到阈值之后，第一电路路径中断对控制开关的栅极节点的预充电。然而，在第二时间段期间，第二电路路径(诸如通过电阻器的慢速充电路径)继续对控制开关的栅极节点进行充电。最终，在第二时间段期间使控制开关的栅极节点的电压幅度倾斜使得电压幅度增加到第二阈值。在一个非限制性示例性实施例中，控制开关的栅极节点的电压倾斜到第二阈值的使得第三电路路径的激活(快速充电路径)。第三电路路径在第三时间段期间对控制开关的栅极进行充电。通常，在第三时间段期间从第三电路路径的充电升压增加了使栅极节点的开关控制电压的幅度倾斜以将控制开关转换为开状态的速率。在一个实施例中并且如本文进一步讨论的，在第一时间段期间的第一电路路径的激活降低了开关电源的死区时间。在第二段期间的第二电路路径的激活减少了开关电源中的QRR(反向恢复充电)损耗。在第三时间段期间的第三电路路径的激活降低了电源中的开关损耗。如本文中所讨论的，本文中的技术非常适合在开关电源电路中使用，诸如同步DC-DC降压转换器。然而，应当注意，本文的实施例不限于在这样的应用中使用，并且本文所讨论的技术还非常适用于其他应用。在下文中更详细地公开这些和其他更具体的实施例。注意，本文的其他实施例可以包括模拟和/或数字电路(例如，一个或多个处理器设备)，用于执行和/或支持本文公开的任何或所有硬件或方法操作。换言之，在一个实施例中，一个或多个计算机化设备或处理器可以被编程和/或配置为如本文解释的进行操作，以执行本发明的不同实施例。然而，本文的其他实施例包括用于执行以上总结和以下具体公开的步骤和操作的软件程序。一个这样的实施例包括计算机程序产品，包括非瞬时计算机可读存储介质(即，任何物理计算机可读硬件存储介质)，在其上软件指令被编码用于后续执行。指令在具有处理器、程序的计算机化设备(例如，计算机处理硬件)中执行时和/或使得处理器执行本文所公开的操作。这样的布置通常被提供为在非瞬时计算机可读存储介质上布置或编码的软件、代码、指令和/或其他数据(例如，数据结构)，非瞬时计算机可读存储介质诸如光学介质(例如，CD-ROM)、软盘、硬盘、存储棒等、或其他介质，诸如一个或多个ROM、RAM、PROM等中的固件的介质、或者作为专用集成电路(ASIC)等。软件或固件或其他这样的配置可以被安装到计算机化设备中，以使得计算机化设备执行本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源电路，包括：控制开关；同步开关；公共节点，所述公共节点将所述控制开关和所述同步开关串联连接在第一参考电压和第二参考电压之间，所述公共节点被耦合到电感器，所述电感器向负载供应电流；以及电压斜坡电路，所述电压斜坡电路被耦合到所述控制开关，所述电压斜坡电路基于在电路路径上从所述公共节点接收到的反馈电压的幅度来控制应用为控制所述控制开关的开关控制电压的生成。

【技术特征摘要】
2015.01.26 US 14/605,1411.一种开关电源电路，包括：
控制开关；
同步开关；
公共节点，所述公共节点将所述控制开关和所述同步开关串联连
接在第一参考电压和第二参考电压之间，所述公共节点被耦合到电感
器，所述电感器向负载供应电流；以及
电压斜坡电路，所述电压斜坡电路被耦合到所述控制开关，所述
电压斜坡电路基于在电路路径上从所述公共节点接收到的反馈电压
的幅度来控制应用为控制所述控制开关的开关控制电压的生成。
2.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡电
路实现所述开关控制电压的幅度的多级斜坡，所述开关控制电压的所
述幅度的多级斜坡将所述控制开关从关状态转换为开状态，所述开关
控制电压的所述幅度的所述多级斜坡包括基于所述反馈电压的所述
幅度的充电路径的激活。
3.根据权利要求2所述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡电
路：
在使所述开关控制电压的所述幅度从所述关状态到所述开状态
倾斜的第一时间段期间，将所述控制开关的栅极节点预充电到预定的
阈值电压；
在使所述开关控制电压的所述幅度从所述关状态到所述开状态
倾斜的第二时间段期间，根据第一充电速率来对所述控制开关的所述
栅极节点进行充电；并且
在使所述开关控制电压的所述幅度从所述关状态到所述开状态
倾斜的第三时间段期间，根据第二充电速率来对所述控制开关的所述
栅极节点进行充电，所述第二充电速率大于所述第一充电速率。
4.根据权利要求3所述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡电
路响应于所述公共节点处的电压的幅度超过阈值的条件，而从所述第

\t二时间段转换为所述第三时间段。
5.根据权利要求4所述的开关电源电路，其中，所述阈值基本上
是所述同步开关的源极节点所连接到的所述第二参考电压。
6.根据权利要求4所述的开关电源电路，其中，所述条件的发生
激活在所述电路路径和所述控制开关的所述栅极节点之间布置的充
电控制开关设备，来对所述控制开关的所述栅极节点进行充电。
7.根据权利要求6所述的开关电源电路，其中，所述电路路径包
括电容器，所述电容器将所述公共节点的AC电压传递到所述充电控
制开关设备。
8.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡电
路接收输入控制信号，所述输入控制信号指示是否激活所述控制开
关；并且
其中，所述电压斜坡电路基于在所述电路路径上从所述公共节点
接收的所述反馈电压的幅度和所述输入控制信号的状态的组合来产
生所述开关控制电压。
9.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中，所述反馈路径包
括电容器，所述电容器将所述反馈电压从所述公共节点传递到所述电
压斜坡电路中的充电控制开关设备，所述反馈电压将所述充电控制开
关激活为开状态，所述电容器和激活的充电控制开关设备的串联组合
将所述反馈电压传递到所述控制开关的栅极节点。
10.根据权利要求1述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡电
路包括充电控制开关设备，所述充电控制开关设备在所述反馈电压的
幅度高于阈值时被激活，所述充电控制开关设备的激活增加了使所述
开关控制电压的幅度倾斜的速率，在所述倾斜期间所述控制开关从关
状态转换为开状态。
11.根据权利要求1所述的开关电源电路，其中，所述电压斜坡
电路包括用于产生所述开关控制电压的第一充电控制路径、第二充电
控制路径和第三充电控制路径，所述第一充电控制路径、所述第二充
电控制路径和所述第三充电控制路径中的每一个在不同的时间段期

\t间被激活以使所述开关控制电压的幅度倾斜，将所述控制开关从关状
态转换为开状态。
12.根据权利要求11所述的开关电源电路，其中，在所述开关控
制电压的多级斜坡的不同时间段期间，所述第一控制路径、所述第二
控制路径和所述第三控制路径的激活减少了从由下述组成的组中选
择的参数的幅度：
i)所述开关电源电路的QRR，
ii)所述开关电源电路中的开关损耗，以及
iii)在所述同步开关的去激活...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·洛利奥，
申请(专利权)人：英飞凌科技美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US