用于创建稳定接通时间的计时器制造技术

为了创建稳定的接通时间，计时器(120)可以具有参考电压源(650)和输入电压源(602)。电压源(650、602)提供可施加到各种电路部件的电压，各种电路部件诸如电容器、电感器、电阻器、二极管、晶体管或其他部件。参考电压源(650)也可以在由计时器比较器(654)的输入看到之前通过耦合为二极管的晶体管(680)进行修改。可由电路部件修改的电压源(650、602)由计时器比较器(654)进行比较，并且然后作为计时器控制信号(661)输出。计时器控制信号(661)可以控制电压转换器或所述电压转换器的开关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于创建稳定接通时间的计时器
技术介绍
升压转换器在创建稳定接通时间信号方面存在问题。升压转换器具有升压模式，在升压模式中Vout被升压到大于Vin的值。然而，在升压转换器的降压模式操作期间，Vout可以小于Vin，从而导致Vin和Vmax相等的状况，这致使比较产生零或空信号并且导致任何耦合开关的控制误差。为了克服这个问题，生成固定接通时间以重建降压模式的接通时间。该固定接通时间可以由具有固定传播时间的硬连线RC网络生成。然而，这些硬连线RC网络缺乏准确的定时，并且没有稳定的频率，并且可能对负载的变化或者电路或负载的热特性做出反应。因此，这些硬接线或固定频率的计时器可能导致频率失控，从而无法控制或操作升压转换器。
技术实现思路
所描述的示例包括能够耦合到电压或电流转换器的计时器。计时器可以包括各种电路元件，诸如晶体管、二极管、电阻器、电容器、放大器、比较器、逻辑芯片或电感器。在一方面中，所描述的示例可以针对耦合至升压转换器的计时器。计时器可以通过补偿升压转换器的电路元件的特性来对升压电路中的变化做出反应。这些元件可以具有热相关性质和负载相关性质。在另一方面中，所描述的示例可以针对提供固定或准固定频率的计时器，该频率将允许计时器生成控制信号。然后，电压转换器可以使用这些控制信号。附图说明图1示出了电流控制的DC-DC(直流-直流)升压转换器的示意图。图2示出了电感器电压和电流的图形时间线。图3示出了峰值和谷值电流波形。图4示出了升压转换器的计时器电路的示意图。>图5示出了计时器的电压的时序图。图6示出了用于与升压转换器一起使用的计时器的示意图。图7A示出了旧降压模式中的计时器电压。图7B示出了升压模式中的计时器电压。图7C示出了新降压模式中的计时器电压。图7D示出了计时器信号。图8示出了操作具有准固定计时器的升压转换器的方法。图9示出了操作准固定计时器的方法。具体实施方式在图1中示出了电流控制的DC-DC升压转换器100的示意图。转换器可以由两个控制回路130、140标识。外部控制回路130可以是电压回路，其由电阻反馈分压器和/或分压器以及gm级(或跨导放大器级或增益级)组成，其中输出可以是低带宽信号Vcomp。外部控制回路130的目的可以是控制转换器100的电压变化。内部电流回路140可以控制转换器100的电流变化。内部电流回路140包括理想电流测量部件，并且可以在主电流比较器116处将其信息Vmeas与电压控制回路的输出Vcomp进行比较，以生成两个晶体管或控制开关105和控制开关104的接通信号。利用这种方法，通过两个回路130、140控制升压转换器的输出电压和电流以使升压转换器保持稳定的稳态操作。输入电压源(Vin)102可以是升压转换器100的初始电压源，但示例可以具有多于一个的输入电压源。例如，串联或并联放置的多个电池可以提供输入电压。输入电压源102后面可接电感器103，该电感器可以提供一些(如果不是全部)能量存储以供升压转换器100进行转换。在一个示例中，输入电压源102可以耦合到计时器120或逻辑块。电感器103可以耦合到两个开关105和104，这些开关允许对升压转换器操作进行控制。开关之后的电压节点106A和/或106B(共同称106)可以承载开关的输出电压(Vout)以及负载所见的电压或Vload。在至少一个型式中，Vout和Vload相等或被承载在相同节点上，而其他替代示例可以具有在Vout和Vload承载节点之间的附加电路元件(诸如二极管、电阻器、电容器、电感器或晶体管)。平滑电容器107和/或负载电阻(Rload)108可以连接到电压节点106A和/或106B。电压节点106A可以直接通过测量设备耦合到比较器116，或者通过间接耦合(诸如感测设备)来耦合到该比较器116。在本公开的一个实施例中，可以在电压节点106A处感测电流。在其他示例中，所感测的电流还可以在耦合到比较器116之前由电路部件转换为电压。然而，电压节点106A和106B也可以直接耦合并且可以被认为是相同节点。平滑电容器允许平衡由开关104和105供应的电压。分压器包括两个串联的电阻器109A和109B。电阻器109A具有第一电阻Rfb1，并且电阻器109B具有第二电阻Rfb2。在一个示例中，如果对于期望的输出电压存在固定值，则可以使用固定电阻或电阻集合。在另一个示例中，当可以从多个值中选择输出电压时，可微调电阻器或电位器可以用于一个或两个电阻器109A和109B。分压器152提供能够馈送到放大器112的第一输入中的反馈电压(Vfb)110。在一个实施方式中，放大器112可以是误差放大器。放大器112的第二输入可以是参考电压(Vref)111。参考电压111也可以是输入电压或最大电压(Vmax)。节点Vcomp114处的频率补偿电容器115用于确保在馈送到比较器116的第一输入中之前的外部电压控制回路的控制回路稳定性。在其他示例中，比较器116可以是电流比较器，其将来自节点106A的感测电流与从放大器112输出的电流进行比较。比较器还可以包括电压比较器、电流比较器、运算放大器、放大器、跨导放大器、逻辑电路或它们的组合或与它们互换。比较器116可以具有至少两个输入(正或同相输入以及负或反相输入)，并且可以比较测量电压(Vmeas)113以及比较电压(Vcomp)114。沿着测量电压113线的电压可以是电压节点106，或者来自测量设备(诸如电流传感器或从所感测的Imeas电流生成Vmeas的其他类似设备)的测量电压。比较器116的输出然后可以直接馈送到开关104/105，或某个栅极驱动器电路118可以包括缓冲器、延迟器和/或逻辑电路以延迟或操纵到开关104和105的控制信号。比较器116和/或栅极驱动器电路118之间的耦合也可以包括计时器。在另一个型式中，计时器120可以具有耦合到比较电压的最大端子电压(Vmax)，和/或具有耦合到输入电压源102的计时器输入电压节点。在本公开的其他示例中，比较器116的输出可以连接到逻辑电路119。逻辑电路119可以包括状态机、保护电路、电压或电流调节电路、缓冲器、延迟器和/或其他逻辑电路，以辅助控制(一个或多个)晶体管和/或(一个或多个)开关104/105。逻辑电路119还可以具有连接到计时器120的输入(Ton)161和/或用于重置信号的输出121。重置信号可以由计时器使用。在本公开的一个型式中，重置信号121将对应于何时开关或晶体管105被关断或者何时开关或晶体管104被接通。逻辑电路119的输出可以耦合到栅极驱动器电路118。栅极驱动器电路118可以包括用于单独开关和/或晶体管的单独驱动器，或者可以具有用于多个开关和/或晶体管的单个驱动器。在本公开的一个型式中，栅极驱动器电路118还可以具有用于由计时器120生成的Vmax信号150的Vmax输入。在至少一个型式中，Vmax信号150是输入电压源102或电压节点106上的电压中的较大者。...

【技术保护点】
1.一种计时器，包括：/n第一比较器，所述第一比较器具有耦合到第一节点以接收第一电压的第一输入，以及耦合到第二节点以接收具有升压模式和降压模式的升压转换器的第二电压的第二输入；/n电压选择电路，所述电压选择电路耦合到所述第一比较器的输出以及耦合到所述第一节点和所述第二节点，其中所述电压选择电路被配置为在第三节点处选择所述第一电压或所述第二电压中的较高电压；以及/n第二比较器，所述第二比较器具有第一输入和第二输入，所述第一输入耦合到所述第三节点，并且所述第二输入选择性地耦合到所述第二节点。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 US 62/650,765;20180910 US 16/126,7051.一种计时器，包括：
第一比较器，所述第一比较器具有耦合到第一节点以接收第一电压的第一输入，以及耦合到第二节点以接收具有升压模式和降压模式的升压转换器的第二电压的第二输入；
电压选择电路，所述电压选择电路耦合到所述第一比较器的输出以及耦合到所述第一节点和所述第二节点，其中所述电压选择电路被配置为在第三节点处选择所述第一电压或所述第二电压中的较高电压；以及
第二比较器，所述第二比较器具有第一输入和第二输入，所述第一输入耦合到所述第三节点，并且所述第二输入选择性地耦合到所述第二节点。


2.根据权利要求1所述的计时器，其中所述电压选择电路包括：
第一开关，所述第一开关耦合在所述第一比较器的所述输出和所述第一节点之间；以及
第二开关，所述第二开关通过反相器耦合在所述第二节点和所述第一比较器的所述输出之间。


3.根据权利要求1所述的计时器，其中所述电压选择电路的所述输出耦合到电流镜。


4.根据权利要求1所述的计时器，其中所述电压选择电路的所述输出耦合到斜坡电阻。


5.根据权利要求3所述的计时器，其中所述电流镜包括第一晶体管和第二晶体管。


6.根据权利要求1所述的计时器，其中所述第二比较器的所述输出包括接通时间信号。


7.根据权利要求1所述的计时器，进一步包括耦合到所述第二比较器的所述第二输入的负载调节控制的电流源。


8.根据权利要求1所述的计时器，其中所述开关包括耦合到所述第二比较器的所述第二输入的降压模式控制的电流源。


9.一种系统，包括：
升压转换器；以及
耦合到所述升压转换器的计时器，所述计时器包括：
第一比较器，所述第一比较器具有耦合到第一节点以接收第一电压的第一输入，以及耦合到第二节点以接收所述升压转换器的第二电压的第二输入；
电压选择电路，所述电压选择电路耦合到所述第一比较器的输出以及所述第一节点和所述第二节点，其中所述电压选择电路被配置为在第三节点处选择所述第一电压或所述第二电压中的较高电压；以及
第二比较器，所述第二比较器具有第一输入和第二输入，所述第一输入耦合到所述第三节点，并且所述第二输入选择性地耦合到所述第二节点。

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【专利技术属性】
技术研发人员：S·迪特里希，J·柯克纳，R·甘兹，
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