用于降压-升压转换器的模式转换架构制造技术

本文描述了一种用于USB控制器的模式转换架构。在示例性实施例中，集成电路(IC)控制器包括耦合到斜率补偿电路的控制器，控制器用于检测降压

【技术实现步骤摘要】
用于降压
‑
升压转换器的模式转换架构
[0001]优先权
[0002]本申请要求享有于2020年9月3日提交的美国临时申请63/074270号和于2020年9月3日提交的美国临时申请63/074296号的权益，这两个申请的全部内容通过引用的方式整体并入本文。


[0003]本公开涉及控制到电子设备的通用串行总线(USB)电力输送的集成电路(IC)。

技术介绍

[0004]各种电子设备(例如，诸如智能电话、平板计算机、笔记本计算机、膝上型计算机、充电器、适配器、电力库等)被配置为根据在USB电力输送(USB
‑
PD)规范的各种版本和修订版中定义的USB电力输送协议通过 USB连接器传输电力。例如，在一些应用中，电子设备可以被配置为电力消耗方，以通过USB连接器接收电力(例如，用于电池充电)，而在其他应用中，电子设备可以被配置为电力提供方，以向通过USB连接器连接到其的另一设备提供电力。在各种应用中，电子制造商也可以使用需要满足各种USB
‑
PD规范要求(例如，对输出电压(Vout)单调性和稳定性的要求)的功率转换器(例如，降压
‑
升压转换器)。
附图说明
[0005]图1A是在至少一个实施例中的降压
‑
升压转换器的示意图。
[0006]图1B是示出在至少一个实施例中的降压
‑
升压转换器的三种模式以及作为输入电压和输出电压的函数的三种模式之间的转换的曲线图。
[0007]图1C是在至少一个实施例中的降压模式中的降压
‑
升压转换器的控制信号的时序图。
[0008]图1D是在至少一个实施例中的在降压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑ꢀ
降压)模式中的降压
‑
升压转换器的控制信号的时序图。
[0009]图1E是在至少一个实施例中的在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑ꢀ
升压)模式中降压
‑
升压转换器的控制信号的时序图。
[0010]图1F是在至少一个实施例中的升压模式中的降压
‑
升压转换器的控制信号的时序图。
[0011]图2是在至少一个实施例中的耦合到降压
‑
升压转换器的USB控制器的框图。
[0012]图3是在至少一个实施例中的作为输入电压(Vin)的函数的占空比的时序图。
[0013]图4A是在至少一个实施例中的添加到到降压
‑
升压转换器中的输入电流的斜率补偿的时序图。
[0014]图4B是示出在至少一个实施例中的在从BB
‑
升压模式向BB
‑
降压模式转换期间由斜率补偿引起的输出电压(Vout)上的下冲情况的时序图。
[0015]图5A是在至少一个实施例中的在连续导通模式(CCM)中和在非连续导通模式
(DCM)中的电感器电流和控制信号的时序图。
[0016]图5B是示出在至少一个实施例中的基于输入电流分量和斜率补偿分量的电流输出信号的时序图。
[0017]图6是在至少一个实施例中的控制斜率补偿电路的斜率补偿电容器以消除由转换引起的误差的USB C型控制器的框图。
[0018]图7是在至少一个实施例中的被控制以消除由转换引起的误差的斜率补偿电路的示意图。
[0019]图8是示出在至少一个实施例中的基于输入电流分量和斜率补偿分量的电流输出信号的时序图，其中在前一周期期间存储的电荷被施加以用比前一周期高的电压开始下一周期。
[0020]图9A是在至少一个实施例中的使用斜率补偿电路以消除由转换引起的误差的输入电压(Vin)和输出电压(Vout)的时序图。
[0021]图9B是在至少一个实施例中的用于控制斜率补偿电路以消除由转换引起的误差的控制信号的时序图。
[0022]图10是在至少一个实施例中的控制斜率补偿电路以消除由第一模式与第二模式之间的转换引起的误差的方法的流程图。
[0023]图11是在至少一个实施例中的斜率补偿信号的时序图，其中将周期中的斜率补偿分量延迟可编程量。
[0024]图12是在至少一个实施例中的斜率补偿信号的时序图，所述斜率补偿信号从前一周期开始斜率补偿以继续添加相同斜率补偿偏移以避免误差放大器(EA)的移动。
[0025]图13A是在至少一个实施例中的使用第一斜率补偿方案的输出电压 (Vout)的时序图。
[0026]图13B是在至少一个实施例中的使用从前一周期开始斜率补偿的斜率补偿方案的输出电压(Vout)的时序图。
[0027]图14A是在至少一个实施例中的每模式使用不同可编程斜率补偿百分比的输出电压(Vout)的时序图。
[0028]图14B是在至少一个实施例中的在降压
‑
升压转换器的不同模式之一中使用可编程延迟的输出电压(Vout)的时序图。
[0029]图15是在至少一个实施例中的应用第二斜率补偿的方法的流程图，所述第二斜率补偿在第一斜率补偿的相同或不同(可编程)偏移处开始。
[0030]图16是在至少一个实施例中的具有数字控制跳跃模式的USB控制器的框图。
[0031]图17是示出在至少一个实施例中的基于模拟参考的跳跃模式信号的时序图。
[0032]图18是示出在至少一个实施例中的在数字控制的跳跃模式期间的信号的时序图。
[0033]图19是在至少一个实施例中的数字控制跳跃模式的方法的流程图。
[0034]图20是在至少一个实施例中的具有USB
‑
PD子系统的管芯上IC控制器的框图。
具体实施方式
[0035]以下描述阐述了诸如特定系统、部件、方法等的示例的许多具体细节，以便提供对本文所描述的用于USB C型(Type
‑
C)控制器的模式转换架构的各种实施例的良好理解。然
而，对于本领域技术人员来说，显然，可以在没有这些具体细节的情况下实践至少一些实施例。在其他实例中，没有详细描述或以简单的框图格式呈现公知的部件、元件或方法，以避免不必要地使本文描述的主题难以理解。因此，下文阐述的具体细节仅是示例性的。特定的实施方式可以不同于这些示例性细节，并且仍然被认为在本实施例的精神和范围内。
[0036]在说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”和“各种实施例”的引用意味着结合(一个或多个)实施例描述的特定特征、结构、步骤、操作或特性被包括在至少一个实施例中。此外，在说明书中的各个地方出现的短语“实施例”、“一个实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”和“各种实施例”不一定都指相同的(一个或多个) 实施例。
[0037]说明书包括对附图的参考，附图形成具体实施方式的一部分。附图示出了根据示例性实施例的图示。这些实施例(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：由USB控制器检测降压
‑
升压转换器从具有第一占空比的第一模式到具有小于所述第一占空比的第二占空比的第二模式的转换；由所述USB控制器的斜率补偿电路基于斜率补偿电流和所述降压
‑
升压转换器的输入电流来提供输出，所述输出包括由所述转换引起的误差；以及由所述USB控制器控制由所述斜率补偿电路输出的偏移，以消除由所述转换引起的所述误差。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式是在降压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
降压模式)，并且其中，控制所述斜率补偿电路包括：在第一BB周期期间将电荷存储在所述斜率补偿电路的电容器中；以及在第二BB周期期间施加所述电荷，以用比所述第一BB周期高的电压开始所述第二BB周期。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式是在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
升压模式)，并且其中，控制所述斜率补偿电路包括：在第一BB周期期间禁用所述斜率补偿电路；以及在所述第一BB周期之后的第二BB周期期间启用所述斜率补偿电路。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式是在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
升压模式)，并且其中，检测所述转换包括：测量所述降压
‑
升压转换器的输出电压(Vout)；测量所述降压
‑
升压转换器的输入电压(Vin)；以及确定所述Vin达到或超过与Vin接近Vout相关联的第一阈值。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一模式是在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
升压模式)，并且其中，检测所述转换包括：测量所述降压
‑
升压转换器的输出电压(Vout)；测量所述降压
‑
升压转换器的输入电压(Vin)；以及确定所述Vout达到或超过与Vout接近Vin相关联的第二阈值。6.一种用于通用串行总线(USB)C型设备的集成电路(IC)控制器，所述IC控制器包括：电流感测放大器(CSA)，所述电流感测放大器用于测量降压
‑
升压转换器的输入电流；斜率补偿电路，所述斜率补偿电路耦合到所述CSA的输出，所述斜率补偿电路用于在被启用时将偏移添加到所述CSA的所述输出；以及控制器，所述控制器耦合到所述斜率补偿电路，其中，所述控制器能够操作以：检测所述降压
‑
升压转换器从具有第一占空比的第一模式到具有小于所述第一占空比的第二占空比的第二模式的转换；以及控制由所述斜率补偿电路输出的所述偏移，以消除由所述转换引起的所述CSA的所述输出中的误差。7.根据权利要求6所述的IC控制器，其中，所述第一模式是在降压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
降压模式)，并且其中，为了控制所述斜率补偿电路，所述控制器还能够操作以：使所述斜率补偿电路在第一BB周期期间将电荷存储在所述斜率补偿电路的电容器中；以及
使所述斜率补偿电路在第二BB周期期间施加所述电荷，以用比所述第一BB周期高的电压开始所述第二BB周期。8.根据权利要求6所述的IC控制器，其中，所述第一模式是在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
升压模式)，并且其中，为了控制所述斜率补偿电路，所述控制器还能够操作以：在第一BB周期期间禁用所述斜率补偿电路；以及在所述第一BB周期之后的第二BB周期期间启用所述斜率补偿电路。9.根据权利要求6所述的IC控制器，其中，所述第一模式是在降压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
降压模式)，并且其中，为了控制所述斜率补偿电路，所述控制器还能够操作以：测量所述降压
‑
升压转换器的输出电压(Vout)；测量所述降压
‑
升压转换器的输入电压(Vin)；以及确定所述Vin达到或超过与Vin接近Vout相关联的第一阈值。10.根据权利要求6所述的IC控制器，其中，所述第一模式是在升压模式之后的降压
‑
升压模式(BB
‑
升压模式)，并且其中，为了控制所述斜率补偿电路，所述控制器还能够操作以：测量所述降压
‑
升压转换器的输出电压(Vout)；测量所述降压
‑
升压转换器的输入电压(Vin)；以及确定所述Vout达到或超过与Vout接近Vin相关联的第二阈值。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：赛普拉斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：