用于吸收电流和源电流的转变器技术制造技术

本公开涉及用于吸收电流和源电流的转变器技术。提供用于下沉和拉出功率级的技术。例如，功率级电路可包括：配置为耦合至第一输入电源轨的第一功率晶体管，配置为耦合至第二输入电源轨的第二功率晶体管，配置为耦合至负载并在第一和第二输入电源轨之间将第一功率晶体管与第二功率晶体管串联耦合的输出节点，和配置为在第一模式下操作第一和第二功率晶体管以向负载提供电流的控制器，且所述控制器在第二模式下操作第一和第二功率晶体管模式以从负载吸收电流。从负载吸收电流。从负载吸收电流。

【技术实现步骤摘要】
用于吸收电流和源电流的转变器技术
[0001]本申请是申请日为2020年01月07日、申请号为202010011844.1、专利技术名称为“用于吸收电流和源电流的转变器技术”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术讨论电压转变器，更具体地，讨论用于在电压转变器的工作模式之间改变的技术。

技术介绍

[0003]降压转变器已被公认为可有效降低来自输入电源的电压，以供连接到降压转变器输出的负载使用。同步降压转变器可以从输出吸收电流或向输出提供电流。但是，各种情况(例如，当违反电流极限时)会导致降压转变器与开关之一的正向偏置体二极管一起工作。这样的操作会极限降压转变器的效率。

技术实现思路

[0004]提供用于下沉和拉出功率级的技术。在例子中，功率级电路可包括：配置为耦合至第一输入电源轨的第一功率晶体管、配置为耦合至第二输入电源轨的第二功率晶体管、配置为耦合至负载并在第一和第二输入电源轨之间将第一功率晶体管与第二功率晶体管串联耦合的输出节点、和控制器，所述控制器被配置为在第一模式下操作第一和第二功率晶体管以向负载提供电流，并在第二模式下操作第一和第二功率晶体管模式以从负载吸收电流。
[0005]该概述旨在提供本专利申请的主题的概述。并不旨在提供本专利技术的排他性或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的更多信息。
附图说明
[0006]在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。
[0007]图1A和1B总体上示出了根据本专利技术的具有示例功率级的降压转变器。
[0008]图2总体上示出了示例功率级的更详细的视图。
[0009]图3总体上示出了根据本主题的示例控制器。
[0010]图4A和4B大体上示出了用于第一和第二操作模式的示例性开关逻辑。
[0011]图5示出了示例系统，该示例系统包括根据预设主题使用两个示例功率转变器差分驱动的负载。
[0012]图6总体上示出了根据本主题的操作功率级的示例方法的流程图。
具体实施方式
[0013]本专利技术人已经认识到用于操作同步降压转变器的改进技术。在某些示例中，该技术可以包括当检测到电流极限阈值时切换降压转变器的操作模式。模式改变可以帮助更有效地操作降压转变器。在一些示例中，该技术包括检测降压转变器的开关的体二极管的正向偏置并命令该开关切换到低阻抗模式以更有效地传导电流。在某些示例中，本文讨论的技术可以允许单片降压转变器的更有效和可靠的性能。单片降压转变器可以提供可以接收脉宽调制(PWM)信号的功率级，根据PWM信号交替地切换降压转变器的第一和第二功率开关以提供期望的输出电压或电流。另外，单片降压转变器可以是单个半导体芯片，包括电源开关、传感器和控制器，以提供上述突出显示的技术。在某些示例中，根据本主题的单块降压转变器可以用于对负载进行差分供电，该负载例如但不限于诸如步进电动机之类的电动机或热电装置。
[0014]图1A和1B总体上示出了根据本主题的具有示例功率级102的降压转变器100、101。电压转变器100、101可包括振荡器103、功率级102、电感器104、反馈电路105、107、输出电容器106。图1A的电压转变器100在反馈电路105中包括单个回路。环路将转变器的输出电压(V
OUT
)的表示提供给误差放大器108。误差放大器108可以将输出电压(V
OUT
)的表示与表示期望的输出电压(V
OUT
)的输入基准(V
REF
)进行比较，并可以提供电压误差信息。第二放大器109可以将电压误差信息与振荡器103的斜坡信号进行比较，以向示例功率级102提供PWM信号(PWM)。
[0015]图1B的电压转变器101在反馈电路107中包括第二回路。第一回路将转变器101的输出电压(V
OUT
)的表示提供给误差放大器108。误差放大器108可以将输出电压(V
OUT
)的表示与表示所需输出电压(V
OUT
)的输入参考(V
REF
)进行比较，并且可以提供电压误差信息。第二回路可以提供电压转变器101的电感器电流的表示，并且第二放大器110可以将电压误差与电感器电流的表示相比较，以为触发器111或锁存器(例如置位复位(SR)锁存器)提供复位输出。触发器111可以为功率级102生成PWM信号，并且振荡器103可以为触发器111提供置位信号。
[0016]如上所述，示例性功率级102可以提供功率开关和逻辑以响应PWM信号，并且还可以有效地处理体二极管的传导的检测和改善以及功率开关的过电流限制。在某些示例中，功率级102的第一操作模式可以包括：在PWM信号的转变上触发功率级的第一开关，并且使用第二开关作为整流器。功率级的第二模式可以在PWM信号的转变上触发功率级102的第二开关，并且可以将第一开关用作整流器。功率级的控制器可以控制操作模式之间的转变。在某些示例中，如下所述，工作模式之间的转变可以基于去往或来自电压转变器的输出的电流。
[0017]图2总体上示出了示例功率级102的更详细视图。在某些示例中，功率级102可以包括控制器220、第一功率开关221、第二功率开关222、第一和第二体二极管导通传感器223、224，以及电流比较器225。第一开关221可以耦合在第一电源轨(V
IN
)和输出节点(SW)之间。第二电源开关222可以耦合在输出节点(SW)和第二电源轨(GND)之间。输出节点(SW)可以耦合到转变器的电感器104。第一体二极管导通传感器223可以安装在第一功率开关221的传导节点两端，并且当输出节点(SW)的电压比第一电源轨(V
IN
)的电压高第一偏移量(例如刚好小于第一电源开关221的体二极管的正向偏置电压)时，提供指示。第二体二极管导通传
感器224可以安装在第二电源开关222的导电节点上，并且当输出节点(SW)上的电压比第二电源轨(GND)上的电压低第二偏移量(例如刚好小于第二电源开关222的体二极管的正向偏置电压)时，提供指示。在某些示例中，第一和第二体二极管导通传感器223、224的检测电路可以包括差分放大器、比较器，或其组合。
[0018]在某些应用中，当非重叠时间非常小时，第一体二极管导通传感器223或第二体二极管导通传感器224的延迟可能无法触发输出信号(I_POS，I_NEG)。例如，如果第一体二极管导通传感器223无法触发第一输出信号(I_NEG)，则功率级102可以继续以例如降压模式操作，而负载电流从输出电压(V
OUT
)到输出节点(SW)的极性为负。在这种情况下，当低压侧或第二电源开关222导通并且发生反向过电流事件时，低压侧功率晶体管222可以截止，并且输出节点(SW)节点上的电压可以上升到第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作开关电路的方法，该开关电路具有耦合至第一电源轨的第一开关、耦合至第二电源轨的第二开关、将所述第一开关与所述第二开关串联耦合的开关节点以及耦合在所述开关节点与输出节点之间的电感器，所述方法包括：当所述开关电路处于降压模式或升压模式中的一种并且当所述第一开关和所述第二开关处于高阻抗状态时，在第一开关间隔期间，检测所述第一开关或所述第二开关的体二极管导通事件，其中所述体二极管导通事件指示所述开关节点处的电压与电源轨处的电压之间的关系；以及响应于所述体二极管导通事件，将所述开关电路的操作模式改变为所述降压模式和所述升压模式中的另一种。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：检测处于降压模式的所述第一开关的体二极管导通事件，所述第一开关的体二极管导通事件指示所述开关节点处的电压大于所述第一电源轨处的电压；以及将所述开关电路的操作模式从所述降压模式改变为升压模式。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：检测处于升压模式的所述第二开关的体二极管导通事件，所述第二开关的体二极管导通事件指示所述开关节点处的电压小于所述第二电源轨处的电压；以及将所述开关电路的操作模式从所述升压模式改变为降压模式。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述体二极管导通事件指示所述电感器中的电流流动的方向。5.根据权利要求1所述的方法，还包括其中改变所述开关电路的操作模式包括当流过所述电感器的电流处于最小电流流动水平时切换所述操作模式。6.根据权利要求1所述的方法，还包括使用所述电感器处的电流比较器检测过电流状况，其中改变所述操作模式包括响应于所述过电流状况。7.一种开关模式功率系统，包括：第一功率开关，耦合在第一电源轨与开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵汉良，
申请(专利权)人：亚德诺半导体国际无限责任公司，
类型：发明
国别省市：