[发明专利]自动调整用于开关调节器的零交叉电路的系统和方法

说明书

本发明的各种实施例提供能够操作而无需直接感测感应器电流的自适应和精确的零交叉电路。某些实施例容许调整零交叉状况，同时消除对消隐时间的需求。在某些实施例中，这通过探测关闭开关对降压转换器的开关节点电压的影响来实现。一些实施例使用计数器来延长或缩短感应器和零值交叉与开关事件的影响之间的延迟时间。在一个实施例中，开关事件的影响包含据以确定降压转换器感应器中流动的电流的方向的开关节点电压的方向的改变。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求Matthew Dale Thompson、Hongguang Dong、和Cory Arnold于2013年3月15日提交的名称为“Systems and Methods to Auto-Adjust Zero Cross Circuits forSwitching Regulators”的美国临时申请系列No.61/790809的优选权益，于此通过引用并入了该申请的全部。

技术领域

本发明涉及开关调节器，并且更具体地，涉及探测和调整开关调节器中的零交叉的系统、设备、和方法。

背景技术

用于移动设备应用的开关调节器设计倾向于减小组件尺寸和研发以容许设计者减小电路在板上占据的面积，特别是通过缩小感应器的尺寸来减小电路在板上占据的面积，的越来越高的开关频率执行的调节器。

开关调节器设计者一直在寻求容许减小与控制电路系统（circuitry）相同的封装结构中的外部组件以及嵌入的例如LC滤波器的尺寸而不危及效率的方案。降压开关调节器特别是当以不连续传导模式操作时，对于相对高的负载电流提供提高的效率。然而，不连续传导模式操作典型地需要实施一些类型的电流感测电路系统来探测并理想地防止反向电流从滤波器的输出端经过感应器流回至同步整流器中和至地。随着开关频率继续增高，设计精确地监视反向感应器电流的合适的电流感测电路的任务日益变得更加困难。

感测和最小化反向电流的现存方法涉及复杂并且因此昂贵的电路系统。一个常规方法使用与输出感应器串联的感测电阻器。一个方法使用模仿感应器的时间常数以及感应器的寄生电阻的RC网络来探测经过感应器的电流何时达到零。其它方法使用开关调节器内的功率FET的导通电阻R_{DS_ON}来测量跨功率FET的电压，以推导从其流过的感应器电流。

虽然使用R_{DS_ON}作为感测电阻器容许消除将进一步劣化效率的另一电阻组件，但是此途径受到传播延迟的影响，并且在导通同步整流器的功率FET后，能感测到跨功率FET的电压之前，等待输出感应器处的开关节点电压时，需要消隐时间。传播延迟使得响应于探测到零交叉而防止反向电流经过感应器流回至调节器中的此方法在高于大约6MHz的频率不切实际。开关调节器设计者所需的是克服上述限制的工具。

发明内容

本发明的各种实施例提供能够在一系列负载和环境状况下操作的自适应和精确的零交叉调整电路。在高的开关频率，特别是，某些实施例介绍了调整零交叉状况，同时消除了对消隐时间的需要，的简单且有效的方式。

在一些实施例中，通过探测诸如关闭开关的开关事件对降压转换器的开关节点电压的影响，以及经由计数器通过合适地延长或缩短开关事件对开关节点电压的影响和实际零交叉之间的延迟来调整随后的循环中的开关事件，来自动调整零交叉状况。开关事件的影响包含据以确定降压转换器感应器中流动的电流的方向的开关节点电压的方向的改变。

在某些实施例中，延迟模块接收来自电流感测电路的第一控制信号，该电流感测电路通过探测节点电压信号何时超过预订阈值电压来间接感测电流。作为响应，延迟模块生成用于降压转换器的第二控制信号以以最小化第一控制信号和实际开关事件之间的时间延迟的方式来控制降压转换器的开关。