降压-升压电力转换器控制器制造技术

一种电路包含降压‑升压区域检测器(300)。所述降压‑升压区域检测器(300)包含：定时标准电路(310)，所述定时标准电路包含定时器(312)；模式确定电路(315)，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路(310)并且包含处理元件；以及切换电路(320)，所述切换电路耦接到所述模式确定电路(315)并且包含数字逻辑结构。

Buck boost converter controller

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】降压-升压电力转换器控制器
技术介绍
本申请涉及一种降压-升压电力转换器控制器。
技术实现思路
一种示例电路包括降压-升压区域检测器。所述降压-升压区域检测器包括：定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。一种示例开关模式电源(SMPS)包括电力转换器和电力转换器控制器。所述电力转换器控制器包括：回路控制器，所述回路控制器被配置成耦接到所述电力转换器以监测所述电力转换器的至少一个电特性并且至少部分地基于所述电力转换器的所述监测到的电特性生成控制信号；降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器耦接到所述电力转换器和所述回路控制器；以及栅极驱动器。所述降压-升压区域检测器包括：定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。所述栅极驱动器被配置成耦接到所述电力转换器、所述电力转换器控制器和所述降压-升压区域检测器，以至少部分地基于所述切换电路的输出控制所述电力转换器。一种示例方法包括：接收表示电力转换器的电感器电流的信号；确定与表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号相关联的一或多个定时标准；根据表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号和所述一或多个定时标准确定所述电力转换器的操作模式；生成一或多个模式转变控制信号；以及基于所生成的模式转变控制信号生成一或多个控制信号。附图说明图1是说明性开关模式电源(SMPS)的框图。图2是说明性降压-升压电力转换器的示意图。图3是说明性降压-升压区域检测器的框图。图4是说明性状态图。图5是展示了从降压操作模式到降压-升压操作模式的转变的波形的说明性图示。图6是展示了从降压-升压操作模式到升压操作模式的转变的波形的说明性图示。图7是展示了从升压操作模式到降压-升压操作模式的转变的波形的说明性图示。图8是降压-升压电力转换器中的控制区域的说明性图示。图9是用于控制电力转换器的说明性方法的流程图。具体实施方式开关模式电源(SMPS)通过切换通过开关节点/端耦接到能量储存元件(如电感器/变压器和/或电容器)的一或多个功率晶体管将功率从输入电源传输到负载，所述能量储存元件能够耦接到负载。功率晶体管可以包含在电力转换器中，所述电力转换器包含能量储存元件或者能够耦接到所述能量储存元件。SMPS可以包含用于向一或多个功率晶体管提供一或多个栅极驱动信号的SMPS控制器。在一些架构(如降压、升压和/或降压-升压)中，SMPS包含与负载并联的输出/大容量电容器或者能够耦接到所述输出/大容量电容器，并且SMPS控制器切换一或多个功率晶体管以与一或多个能量储存元件形成电路布置，以向负载和/或向输出/大容量电容器供应负载电流，从而(例如，通过对开关负载电流进行滤波)维持经调节输出电压。例如，可以通过开关节点/端将功率晶体管耦接到能量储存电感器，所述能量储存电感器由SMPS控制器在充电周期和放电周期之间切换，以向负载和输出/大容量电容器供应电感器电流(例如，通过能量储存电感器供应电流)以对电感器电流进行滤波，从而维持经调节输出电压。在一些实例中，SMPS可以被配置用于作为具有能量储存元件但不具有输出/大容量电容器的恒定电流源来操作。功率晶体管可以实施为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或者其它合适的固态晶体管装置(例如，双极性结型晶体管(BJT))。在电力转换器(如降压-升压电力转换器)的其中输入电压的值接近输出电压的值(有时称为降压-升压区域)的操作模式期间，电力转换器可以在降压操作模式下操作与在升压操作模式下操作之间振荡以提供输出电压(Vout)。另外，在一些实例中，由于难以标识降压-升压区域和/或在降压-升压区域中操作时难以实施对电力转换器的控制，因此电力转换器可能在降压操作模式下或升压操作模式下继续操作比电力转换器的最佳(例如，高效)操作所期望的时间段长的时间段。例如，当电力转换器在降压操作模式下或升压操作模式下继续操作比所期望的时间段长的时间段时，Vout的高于和低于预期值的振铃或振荡可能导致电力转换器的效率降低。此描述的至少一些方面涉及一种控制器，所述控制器可以适于用于(如在SMPS中)控制电力转换器的实施方案。在至少一个实例中，控制器包含适于确定用于控制电力转换器的操作模式的电路系统。例如，控制器包含电路系统，所述电路系统适于确定电力转换器在降压区域中操作并且根据降压操作模式控制电力转换器，确定电力转换器在升压区域中操作并且根据升压操作模式控制电力转换器，和/或确定电力转换器在降压-升压区域中操作并且根据降压-升压操作模式控制电力转换器。在至少一些实例中，电路系统是降压-升压区域检测器或者包含降压-升压区域检测器。在一些实例中，电路系统包含定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路和切换电路。在其它实例中，可以从电路系统中省略定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路和/或切换电路中的一或多个，和/或可以将定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路或切换电路中的一个电路的功能与定时发生器电路、定时标准电路、模式确定电路或切换电路中的另一个电路组合。在一些实例中，定时发生器电路计算、测量和/或以其它方式确定与控制电力转换器和/或电力转换器的操作相关联的定时信息。例如，定时发生器电路的至少一个实施方案确定与控制电力转换器和/或电力转换器的操作相关联的接通时间(Ton)、断开时间(Toff)和/或公共时间(COM)。定时发生器电路根据任何合适的方法确定Ton、Toff或COM，所述方法的范围在本文中不受限制。在一些实例中，可以省略定时发生器电路，使得由电路系统从电力转换器和/或从控制器的另一个组件(例如，栅极驱动器)或耦接到所述控制器的另一个组件接收与Ton、Toff和/或COM有关的信息。在一些实例中，定时标准电路包含一或多个监测Ton和/或Toff的定时电路，并且生成指示Ton和/或Toff已经超过阈值的一或多个信号。在一些实例中，模式确定电路将从定时发生器电路和/或定时标准电路接收的数据，在一些实例中，以及与电力转换器的操作相关联的其它接收到的信号进行比较，以生成用于进一步控制电力转换器的一或多个控制信号。在至少一些实例中，模式确定电路包含适于执行逻辑处理，使得模式确定电路实施状态机的一或多个模拟和/或数字组件。基于由模式确定逻辑接收的一或多个输入，状态机从第一状态转变为第二状态并且输出与第二状态相关联的信号。在一些实例中，切换电路从模式确定电路接收信号，并且生成并输出指示例如用于由控制器控制电力转换器的操作模式的信号。图1示出了说明性SMPS100的框图。在至少一个实例中，SMPS100包含控制器105和电力转换器110。电力转换器110是例如能够在降压-升压区域中操作的降压-升压电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，其包括：/n降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器包括：/n定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；/n模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及/n切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171208 US 62/596,556;20181012 US 16/158,9441.一种电路，其包括：
降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器包括：
定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；
模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及
切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构。


2.根据权利要求1所述的电路，其进一步包括定时发生器电路，所述定时发生器电路耦接到所述定时标准电路和所述模式确定电路，其中所述定时发生器电路包括第二定时器。


3.根据权利要求1所述的电路，其中所述处理元件被配置成实施具有至少三种状态的状态机。


4.根据权利要求1所述的电路，其中所述定时标准电路被配置成接收表示电力转换器的电感器电流的信号并且生成多个输出信号，所述多个输出信号将所述电力转换器的如在表示所述电力转换器的所述电感器电流的所述信号中表示的定时特性与阈值相关。


5.根据权利要求1所述的电路，其中所述模式确定电路被配置成：
接收提供电力转换器的操作的定时特性的信号；
接收定时标准信息，所述定时标准信息指示提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号与多个阈值的关系；
从回路控制器接收回路控制信号，所述回路控制器被配置成至少部分地控制所述电力转换器的所述操作；并且
基于提供所述电力转换器的操作的定时特性的所述信号、所述定时标准信息和所述回路控制信号中的至少两个生成模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示所述电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变。


6.根据权利要求1所述的电路，其中所述切换电路被配置成：
接收多个模式转变控制信号，所述模式转变控制信号指示电力转换器的操作从第一操作区域到第二操作区域的转变；并且
根据所述多个模式转变控制信号生成多个控制信号，所述控制信号指定所述电力转换器在降压操作区域、升压操作区域或者降压-升压操作区域中操作。


7.根据权利要求6所述的电路，其中所述切换电路耦接到栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置成耦接到所述电力转换器，并且其中所述切换电路通过所述多个控制信号控制所述栅极驱动器至少部分地基于所述多个模式转变控制信号在所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中操作。


8.根据权利要求1所述的电路，其中所述降压-升压区域检测器被配置成：
确定耦接到所述电路的电力转换器是在降压操作区域、升压操作区域还是降压-升压操作区域中操作；并且
生成控制信号以使所述电力转换器从所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第一个转变到所述降压操作区域、所述升压操作区域或者所述降压-升压操作区域中的第二个。


9.一种开关模式电源SMPS，其包括：
电力转换器；以及
电力转换器控制器，所述电力转换器控制器包括：
回路控制器，所述回路控制器被配置成耦接到所述电力转换器以监测所述电力转换器的至少一个电特性并且至少部分地基于所述电力转换器的所监测电特性生成控制信号；
降压-升压区域检测器，所述降压-升压区域检测器耦接到所述电力转换器和所述回路控制器，所述降压-升压区域检测器包括：
定时标准电路，所述定时标准电路包括定时器；
模式确定电路，所述模式确定电路耦接到所述定时标准电路并且包括处理元件；以及
切换电路，所述切换电路耦接到所述模式确定电路并且包括数字逻辑结构；以及
栅极驱动器，所述栅极驱动器被配置成耦接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·夏尔马，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US