[发明专利]具有自适应死区时间的升压调节器

说明书

相关申请

本申请要求于2015年7月8日提交的美国非临时申请No.14/794,777的优先权，该申请的内容出于所有目的通过整体引用并入本文。

技术领域

本公开涉及升压调节器，并且具体地涉及以各种操作模式操作升压调节器。

背景技术

除非在本文中另有指示，否则本部分中描述的方法不被认为是通过包括在本部分中而成为现有技术。

升压调节器是输出电压大于输入电压的DC到DC(直流)功率转换器。升压调节器也可以被称为升压转换器或(电压)升压转换器。升压调节器是一类包含至少两个半导体元件(例如，二极管和晶体管)和至少一个能量存储元件(例如，电容器、电感器、或两者组合)的开关模式电源(SMPS)。可以向升压调节器的输出添加由电容器(有时与电感器组合)制成的滤波器，以降低输出电压纹波。

升压调节器的电力可以来自任何合适的DC电源，诸如电池、太阳能电池板、整流器和DC发电机。将一个DC电压改变为不同的DC电压的过程称为DC到DC转换。升压调节器有时被称为升压转换器，因为它可以“升高”电源电压。由于功率(P＝V*I)必然守恒，所以输出电流低于输入电流。

发明内容

本公开旨在提高升压转换器的操作的效率。

在一个实施例中，一种升压调节器包括低压侧开关、高压侧开关和升压模式调节器。低压侧开关耦合到开关节点，并且高压侧开关耦合到开关节点和输出节点。升压模式调节器控制低压侧开关和高压侧开关选择性地以异步模式、同步模式和自适应模式中的一种模式来操作。

根据另一实施例，升压模式调节器根据占空比来切换低压侧开关。占空比是可调节的，并且升压模式调节器增加占空比以增加输出节点处的输出电压。

根据另一实施例，在同步模式下，升压模式调节器控制低压侧开关和高压侧开关进行操作，使得当低压侧开关不导通时高压侧开关导通，并且当低压侧开关导通时高压侧开关不导通。

根据另一实施例，在异步模式下，升压模式调节器控制高压侧开关不导通，并且升压模式调节器根据占空比来切换低压侧开关。

根据另一实施例，升压调节器具有输入电压和输出电压。在自适应模式下，升压模式调节器根据自适应死区时间来控制高压侧开关。自适应死区时间随着输入电压与输出电压之间的电压差改变而改变。在自适应模式下，当低压侧开关从导通切换到不导通时，升压模式调节器控制高压侧开关在自适应死区时间之后从不导通切换到导通。在自适应模式下，当低压侧开关从不导通切换到导通时，升压模式调节器控制高压侧开关在自适应死区时间之后从导通切换到不导通。

根据另一实施例，升压调节器包括耦合到开关节点和输入节点的电感器。根据另一实施例，升压调节器包括耦合到输入节点的电池。根据另一实施例，输出节点具有输出电压，当高压侧开关不导通时高压侧开关具有二极管压降电压，并且当高压侧开关不导通时，输出电压对应于开关节点处的开关电压减去二极管压降电压。

根据另一实施例，升压调节器耦合到输入节点，并且升压调节器还包括模拟定时器和自适应死区时间发生器电路。模拟定时器基于输入节点处的输入电压和输出节点处的输出电压来生成比较信号。自适应死区时间发生器电路接收比较信号并且生成用于控制高压侧开关的控制信号。控制信号包括取决于比较信号的自适应死区时间。

根据另一实施例，当升压调节器的输入电压与输出电压之间的电压差在阈值以下时，升压调节器控制低压侧开关和高压侧开关以异步模式操作。

根据另一实施例，当升压调节器的输入电压与输出电压之间的电压差在阈值以上时，升压调节器控制低压侧开关和高压侧开关以同步模式操作。

根据另一实施例，当升压调节器的输入电压与输出电压之间的电压差在第一阈值与第二阈值之间时，升压调节器控制低压侧开关和高压侧开关以自适应模式操作。

在另一实施例中，一种操作升压调节器的方法包括检测升压调节器的输入电压与输出电压之间的电压差。该方法还包括当电压差在第一阈值以下时，以异步模式操作升压调节器。该方法还包括当电压差在第二阈值以上时，以同步模式操作升压调节器。该方法还包括当电压差在第一阈值与第二阈值之间时，以自适应模式操作升压调节器。

根据另一实施例，该方法包括控制升压调节器的低压侧开关和高压侧开关选择性地以异步模式、同步模式和自适应模式来操作。

根据另一实施例，该方法包括根据占空比来切换升压调节器的低压侧开关。占空比是可调节的，并且升压调节器增加占空比以增加输出电压。