[发明专利]感测切换式电源供应器相位电流

说明书

优先权主张

本申请案为2014年12月18日申请的同样在申请中美国专利申请案第14/575501号的接续申请案；所述申请案主张2014年7月10日申请的美国临时专利申请案第62/022,886号及2014年12月3日申请的申请案第62,086,933号的权益；所有前述申请案的全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及感测信号技术领域，特别涉及一种感测切换式电源供应器相位电流。

背景技术

图1为电源供应器(此处为单相降压式转换器(有时称为降压式调节器)10)及自降压式转换器接收电力的负载12的示意图。降压式转换器10将输入信号(此处为输入节点14上的输入电压V_in)转换成经调节输出信号(此处为输出节点16上的经调节输出电压V_out)，其中V_out＜V_in；例如，V_in＝3.3伏特(V)且V_out＝1.3V。且负载12可包括任何类型的负载(例如，类似微处理器或微控制器的整合式计算电路)。虽然预期负载可包括电容性及电感性阻抗成分，但可将负载12模型化为单纯的电阻性阻抗(即，可模型化为多个阻抗)，且可改变其阻抗以改变其电流消耗状态(例如，自“唤醒”状态转变至“睡眠”状态，且反之亦然)。因此，降压式转换器10经组态以在负载阻抗的一范围及负载电流I_Load的一范围下将V_out调节至设定电压位准。

降压式转换器10包括电源供应器控制器18、于相位节点24处耦合在一起的高压侧及低压侧NMOS切换式晶体管20及22、包含相位电感器28的相位26、相位电流感测电路30、输出电容器32及回授网络34。相位电感器28可模型化为包括具有电感L的理想电感器及串联等效电阻器DCR，且感测电路30包括电阻器36、感测电容器38及放大器40。此外，回授网络34包括由电阻器42及44所形成的分压器。降压式转换器10亦可包括其他组件及电路系统，为简洁起见，图中将其省略。降压式转换器10的组件中的一或多个或因此各别部分可安置于与电源供应器控制器18相同的集成电路裸片上；例如，切换式晶体管20及22可安置于此集成电路裸片上。此外，电源供应器控制器18及并不安置于电源供应器控制器上的任何其他一或多个组件中的一部分或所有部分可安置于封装式电源供应器模块内。

在操作中，控制器18出于将V_out调节至由回授网络34设定的电压位准的目的而控制晶体管20及22的工作周期。在高压侧晶体管20接通且低压侧晶体管22断开时，高压侧晶体管将相位节点24耦合至V_in，使得相位电流I_phase(t)流过电感器28且大约线性地增加(即，向上匀变)；相反地，在高压侧晶体管断开且低压侧晶体管接通时，低压侧晶体管将相位节点24耦合至接地，使得I_phase(t)大约线性地降低(即，向下匀变)。因此，电感器28及输出电容器32在相位节点24处有效地低通滤波切换式信号(其在V_io与接地之间交替)，使得V_out为相对恒定DC电压。控制器18经由由回授网络34所产生的电压V_feedback监视V_out。若V_out降低为低于由回授网络34所设定的电压位准(R₄₂及R₄₄分别为电阻器42及44的值)，则控制器18增加高压侧晶体管20的工作周期以便朝向由回授网络所设定的电压位准回增V_out；相反地，若V_out上升为高于由回授网络所设定的电压位准，则控制器14降低高压侧晶体管的工作周期以便朝向由回授网络所设定的电压位准回降V_out。