[发明专利]不连续模式DC/DC转换器的同步整流器定时器

说明书

技术领域

本发明通常指电压转换器及其操作方法。一方面，本发明涉及同步整流器电压转换器电路的制作和使用。

背景技术

DC/DC功率转换器电路或设备在很多便携式电池供电的电子设备中是很重要的，例如电池供电的手机和笔记本电脑。通常，通过接受DC输入电压并且由此产生可能与DC输入电压有不同电压电平的DC输出电压，DC/DC电路将DC功率从一个电压转换到另一个电压。例如，DC-DC转换器可能使用充电电感器和负载电容器以将相对高输入电池电压转换到较低或负DC输出电压。在输出负载所需要的能量足够小以在短于整个换流周期的时间被转移的情况下，在周期的部分期间，不连续模式DC-DC转换器在通过充电电感器的电流降至零并保持在零的地方被提供，以便电感器在换流周期结束时被完全放电。由于控制电感器放电的精确度的限制，如果电感器放电被停止的太晚，不连续模式DC-DC转换器易受反向电流事件的影响，引起反向电流从连接到负载电路的输出端子通过电感器流入到接地端子。当反向电流发生时，DC-DC转换器的功率转换效率受损。尽管已提出了改进不连续模式DC/DC转换器的开关控制的解决方案，它们通常需要消耗过多功率的大型电路。

因此，需要改进的DC/DC转换器设备及其相关操作方法以克服本领域中的问题，例如上面所概述的。在参照附图和以下详细说明书来阅读本发明申请的剩余部分之后，常规方法和技术的进一步限制和缺点对于本领域所属技术人员来说是很明显的。

附图说明

当结合附图考虑以下详细说明书时，本发明可被更好的理解，并且其多个目的、特征以及优点可以被获得，其中：

图1是不连续模式DC/DC转换器的简化电路原理图；

图2根据选定的第一实施例，是不连续模式DC/DC转换器的同步整流器控制定时器的简化电路原理图；

图3以图表的形式描绘了一组电路仿真波形以说明受控于图2中所显示的同步整流器控制定时器的不连续模式DC/DC转换器的操作；以及

图4根据本发明选定的实施例，是用于生成同步整流器控制信号的各种方法的流程图说明。

具体实施方式

不连续模式DC/DC转换器的同步整流器控制定时器及其相关的操作方法被描述以通过测量DC/DC转换器中的充电电感器的接通时间准确地和有效地控制同步整流器晶体管，以及由此生成合适的关闭时间信号以用于“关闭”DC/DC转换器的同步整流器。在选定的实施例中，同步整流器控制定时器作为集成器被实现；所述集成器使用了以与电压差ΔV=VIN-VOUT成比例的速率被充电，以及以与输出电压VOUT成比例的速率被放电的电容器。通过初始化集成器电容器到开始值，集成器被配置以测量电感器的接通时间并且给电容器充电到高于开始值与电感器电流成比例的量的电压，然后有效地计算瞬间“关闭”DC/DC转换器的同步整流器的合适的关闭时间信号，从而防止反向电流，而不需要大量的和低效的电流测量电路。在选定的示例实施例中，DC-DC转换器包括连接到连结节点和功率输出端子之间的电感器，第一开关晶体管连接功率输入端子和连结节点以用于给电感器充电以响应第一控制信号，以及同步整流器晶体管被连接到连结节点和接地参考电压之间以用于给电感器放电以响应第二控制信号。在开关操作周期的初始接通时间部分期间，第一控制信号导通第一开关晶体管，引起电流从未调节的电压VIN通过第一开关晶体管和电感器流至电源电流以保持通过在功率输出端子和地之间的输出负载电容器和/或通过任何外部负载的输出电压VOUT希望的值。在开关操作周期的接通时间部分期间，连结节点处的电压是高的（例如，VIN），引起电感器电流以与VIN-VOUT成比例的速率增加。在开关操作周期的关闭时间部分期间，第一控制信号“关闭”第一开关晶体管以及第二控制信号“导通”同步整流器晶体管，引起减少的电流从地流到至负载的电感器，其中电流以与VOUT成比例的速率减少。第二控制信号T_OFF的持续时间受集成器电路控制；所述集成器电路有效地测量电感器的开关操作周期的接通时间部分的持续时间并且由此生成合适的关闭时间信号。通过将集成器电容器初始化到初始电压值，然后以与VIN-VOUT成比例的速率充电，然后以与VOUT成比例的速率放电，集成器处的电压达到初始电压值，同时电感器电流达到零。以这种方式，当集成器电压返回到初始电压值时，比较器可被使用以进行检测，由此“关闭”第二控制信号。