CN101283325A - 在ccm和dcm下运行的低损耗开关模式功率变换器 - Google Patents

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Abstract

一种具有输入端(12)和输出端(13)的开关模式功率变换器(11)。该开关模式功率变换器可以用于在第一负载水平时的连续导通模式(CCM)和第二负载水平时的断续导通模式(DCM)之间转换，其中第二负载水平低于第一负载水平。控制电路(14)可以连接到该开关模式功率变换器(11)，其中该控制电路(14)用于在连续导通模式和断续导通模式之间的转换过程中调节该开关模式功率变换器(11)的开关频率，从而相对于参考电压维持低的电压偏移。

Description

在CCM和DCM下运行的低损耗开关模式功率变换器
技术领域
本发明涉及一种电源。更具体的是，本发明的某些实施例涉及负载自适应功率变换器的模式转换方案。
背景技术
DC/DC电压调节器(VR)或者开关模式功率变换器/逆变器(例如脉宽调制功率变换器)的功率损耗可以包括三种分量，例如包括开关损耗、导通损耗和栅极驱动器损耗。通常，开关损耗和栅极驱动器损耗在较低开关频率下较低，以便降低总功率损耗。然而，纹波电压/电流可能随着开关频率减小而增加。对于特定的应用，可以基于负载需求和部件的寄生现象来进行折衷。在轻载情况下，例如在断续导通模式(DCM)期间，可以采用较低的开关频率(固定的或者可变的)，这是因为开关损耗是主要的损耗，而导通损耗比较小。在中等负载或者重载的情况下，例如在连续导通模式(CCM)期间，可以采用固定的较高开关频率，这是因为导通损耗随着负载电流的增加而增加，该导通损耗包括纹波电压/电流。
各种技术可以采用DCM和CCM来提高总效率。在模式跳跃(Mode-Hopping)技术中，DC-DC降压VR例如在高负载需求的情况下以CCM(连续导通模式)在同步模式下运行，而在电感器电流开始接近零安培点以便主要降低导通损耗时，电感器电流不会低于零并且以DCM(断续导通模式)在异步模式下运行。在脉冲跳跃技术或者可变开关频率技术中，VR开关频率随着负载变小而降低，以便主要降低开关损耗，并且该VR开关频率可以通过使用滞环控制或者可变频率PWM控制来实现。
这两个技术都会促使效率提高，尤其在轻载的情况下。模式跳跃技术和脉冲跳跃技术二者的问题在于输出电压纹波可能在CCM和DCM运行的转换过程中增加，在某些应用中，该输出电压纹波可能超过负载所要求的最大供电电压偏移，并且增加了等效串联电阻(ESR)功率损耗。
附图说明
通过对附图示出的优选实施例进行的下列描述，本发明的各种特征将变得清楚，在附图中，同样的附图标记在所有图中通常指的是同样的部件。这些图不必一定按照比例，相反，重点在于示出本发明的原理。
图1是根据本发明一些实施例的负载自适应功率变换器的方框图；
图2是根据本发明一些实施例的包括负载自适应功率变换器的系统的方框图；
图3是根据本发明一些实施例的开关频率与负载电流的比较曲线；
图4是根据本发明一些实施例的开关频率与负载电流的曲线；
图5是根据本发明一些实施例的输出电压纹波百分比与负载电流的曲线；
图6是根据本发明一些实施例的总效率百分比与负载电流的曲线；
图7是根据本发明一些实施例的PWM电路的方框图；
图8是根据本发明一些实施例的控制电路的示意图；
图9是根据本发明一些实施例的开关频率与负载电流的比较曲线；
图10是根据本发明一些实施例的输出电压纹波百分比与负载电流的比较曲线；
图11是根据本发明一些实施例的总效率百分比与负载电流的比较曲线；以及
图12是根据本发明一些实施例的流程图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于解释而非限制的目的，阐述了许多具体细节，例如特定结构、体系结构、接口、技术等，以便充分理解本发明的各个方面。然而，对受益于本说明书公开内容的本领域技术人员显而易见的是，本发明的各个方面可以在没有这些具体细节的其它实例中实施。在某些示例中，省略了对公知设备、电路和方法的描述，以免使得本发明的说明因不必要的细节而变得难于理解。
参考图1，负载自适应功率变换器10包括开关模式功率变换器11，该开关模式功率变换器11具有输入端12和输出端13。例如，开关模式功率变换器11可以用于在第一负载水平时的连续导通模式和第二负载水平时的断续导通模式之间转换，其中第二负载水平低于第一负载水平。控制电路14可以连接到开关模式功率变换器11。例如，控制电路14可以用于在连续导通模式和断续导通模式之间的转换过程中调节开关模式功率变换器11的开关频率，从而维持开关模式功率变换器11的输出端13和参考电压之间的低电压偏移。例如，开关模式功率变换器11可以是脉宽调制(PWM)功率变换器。可以将调节开关模式功率变换器的开关频率以维持低的纹波噪声和/或电压偏移称作脉冲滑动(Pulse-Sliding)(PSL)技术。相应地，控制电路14可以被称作具有PSL 14的控制电路。
例如，在本发明的一些实施例中，控制电路14可以用于在连续导通模式和断续导通模式之间的转换过程中增加开关模式功率变换器11的开关频率，以使其高于连续导通模式过程中的稳态开关频率(例如，用于降低纹波噪声)。开关频率的增加可能是明显的(例如，至少大约5％)或者甚至是显著的(例如，至少大约25％)。在一些实施例中，在CCM和DCM之间的转换过程中增加了开关模式功率变换器11的开关频率之后，控制电路14可以进一步用于减小功率变换器11的开关频率，反之亦然。例如，控制电路14可以用于以步进方式、线性方式、非线性方式、分段方式、或者以连续调节的方式来调节功率变换器11的开关频率。当负载电流在CCM和DCM的点的周围时，这例如可以通过跟踪输出纹波以将其维持在特定的范围而实现。
参考图2，电子系统20包括负载电路21(例如，包括处理器)以及连接到该负载电路21的电源单元22。该电源单元22包括具有PSL的开关模式功率变换器。例如，根据本发明的一些实施例，该电源单元22包括具有输入端和输出端的开关模式功率变换器，其中将该开关模式功率变换器配置为在第一负载水平时的连续导通模式和第二负载水平时的断续导通模式之间进行转换，其中第二负载水平低于第一负载水平。该电源单元22可以还包括连接到开关模式功率变换器的控制电路，其中该控制电路用于在连续导通模式和断续导通模式之间的转换过程中调节开关模式功率变换器的开关频率，从而相对于参考电压维持低的电压偏移。有利的是，在保持电压纹波或者偏移在特定范围内的同时，可以维持轻载时的高效率。例如，该开关模式功率变换器可以是PWM功率变换器。
例如，系统20可以是个人数字助理(PDA)，蜂窝电话，便携式娱乐设备(例如MP3播放器或者视频播放器)，或者由电池或者其他能量有限的能源供电的其他移动或者手持设备。系统20还可以是台式设备或者机顶设备，例如个人计算机(PC)、包括AC/DC功率变换器的娱乐PC。系统20还可以是利用DC/DC电压调节器的任何计算系统，通信系统或者其他电子系统。
在系统20的一些实施例中，电源单元22的控制电路可以用于在连续导通模式和断续导通模式之间的转换过程中增加开关模式功率变换器的开关频率，以使其高于连续导通模式过程中的稳态开关频率(例如，用于降低纹波噪声)。开关频率的增加可能是明显的(例如，至少大约5％)，或者甚至是显著的(例如至少大约25％)。在系统20的一些实施例中，电源单元22的控制电路可以进一步用于在增加开关模式功率变换器的开关频率之后减小该开关模式功率变换器的开关频率。例如，控制电路可以用于以步进或者其他合适的方式(例如，基本连续调节的方式)来调节开关模式功率变换器的开关频率。
并不局限于运行的理论，本发明的一些实施例可以包括控制方案，该控制方案可以使负载自适应功率变换器或者DC/DC电压调节器在运行模式之间进行有效并且高效的转换。为了节省功率，基于性能要求，可以在变换器设计中采用不同的运行模式或者条件。然而，即使通常在每种运行模式下都能很好地管理静态特性，但是人们还认为模式之间转换过程中的纹波噪声及其相关功率损耗可能是一些应用中的问题。
根据本发明的一些实施例，控制电路用于管理连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)之间的模式转换。例如，控制电路可以引入具有非线性可变频率的第三种运行模式(例如转换模式)，或者在CCM和DCM的转换过程中，显著地增加/减小了PWM变换器的开关频率，同时减小或者最小化了功率损耗和明显的纹波噪声和/或其他过冲效应。例如，该控制电路可以在CCM和DCM模式之间的转换过程中调节开关频率，以便在维持低纹波的同时降低功率损耗。例如，在一些实施例中，这可以通过下述实现：增加模式转换时的开关频率，以使其高于CCM模式下的稳态开关频率，然后减小该开关频率，而不是仅仅逐渐地增加或者减小模式转换时的开关频率。
与CCM运行过程中的纹波相比，DCM运行过程中的纹波可能表现出不同的特性，并且该纹波还可能在CCM-DCM转换区域中表现出不同的特性，并且表现出非线性方式。我们的分析显示：如果PWM变换器的开关频率逐渐增加(例如，以线性方式或者以步进的逐渐方式)到CCM运行模式的稳态开关频率，那么纹波噪声的幅值在DCM-CCM的转换过程中将更加高。同样地，我们的分析显示：如果PWM变换器的开关频率逐渐(例如，以线性方式或者以步进的逐渐方式)减小到DCM运行模式的降低的开关频率，那么纹波噪声的幅值在CCM-DCM的转换过程中将更加高。在这两种情形下，由纹波噪声引起的功率损耗在转换过程中可能是显著的。
参考图3，根据本发明的一些实施例，比较曲线比较了常规可变频率PWM功率变换器与具有PSL的PWM功率变换器的运行情况。该曲线的Y轴对应于额定开关频率，而X轴对应于额定负载电流。根据一些实施例，较细的实线对应于常规运行情况，而较粗的虚线对应于PSL技术。关于PSL技术，存在曲线上表示的三种运行模式。即，CCM模式31、DCM模式32以及转换模式33。常规技术在转换模式33过程中没有提供任何特殊的考虑，而仅仅是在DCM和CCM运行模式之间以基本线性的方式(以步进方式)增加或减小开关频率。
对于所示出的PSL技术，关于从CCM模式31到DCM模式32的转换，在CCM模式31的过程中(例如，在重载时)，具有PSL的功率变换器可以以固定的额定开关频率运行。当负载电流减小到用于指示转换到DCM模式32的点时(例如，对于较轻的负载)，并且取决于在输出端上监测的纹波量，可以最初在CCM-DCM转换区(例如转换模式33)中增加开关频率，以使其高于CCM模式的稳态开关频率，从而相对于参考电压维持低的电压偏移。在转换模式33中，可以监测纹波噪声，并且可以调节开关频率以维持纹波噪声低于可接受的阈值。当负载电流继续减小时(例如，对于非常轻的负载)，可以降低纹波噪声，并且可以显著减小开关频率(例如，比CCM模式下的稳态开关频率低显著非线性的量)。
如从图3所看到的那样，当从CCM模式转换到DCM模式时，开关频率的最初步进增加是明显的(例如，至少比CCM模式的稳态开关频率高出5％)。当从CCM模式转换到DCM模式时，开关频率接下来的步进增加是显著的(例如，至少比CCM模式的稳态开关频率高出至少25％)。开关频率增加的增加量和步进数取决于功率变换器的参数和设计，并且还取决于最大允许的纹波。增加转换过程中的开关频率可以导致转换模式33过程中的一些附加开关损耗，但还可以节省导通损耗。有利的是，PSL技术可以获得良好的总效率，降低了在DCM和CCM模式之间的转换过程中的纹波。
参考图4-6，仿真结果证实：在DCM和CCM模式之间的转换过程中调节PWM功率变换器的开关频率来维持低的纹波可以提供良好的总效率，同时维持了低的纹波(降低了相关的功率损耗)。较低的纹波可能对一些敏感于电压纹波/偏移的低压高度集成电路是有利的或者是必需的。图4示出了在不同开关频率之间的基本连续的调节(例如，在曲线的各个点之间进行基本线性的调节)。有利的是，在一些实施例中，具有PSL的PWM功率变换器可以维持低的纹波/偏移，而不需要额外的电容器。没有额外电容器的有效运行对于降低电路的成本和尺寸是重要的，尤其在电压调节器是集成电路的一部分的时候。
参考图7和图8，示例性PSL技术的非限制性示例实现方式包括PWM电路70和控制电路80。PWM电路70包括PWM发生器71，该PWM发生器71提供两个信号SLi和SHi，它们是同步的互补PWM控制信号。PWM补偿器72接收输出电压VO和参考电压VREF，并提供误差信号VE给PWM发生器71。增益电路73接收误差信号VE，并提供PWM补偿器误差信号(β·VE)给压控振荡器(VCO)74。VCO 74的输出作为同步信号(SYNC)反馈给PWM发生器71。
PWM发生器71所产生的信号SLi和SHi将控制CCM和DCM模式下的VR开关频率。PWM发生器频率由同步信号SYNC控制，其中该同步信号SYNC由VCO 74的输入电压提供，这决定了开关频率。VCO 74的输入电压由与PWM补偿器误差信号(β·VE)成比例的电压信号进行控制。注意：β·VE与占空比成比例，在CCM-DCM转换区，该占空比开始是一个大的值，并且随着VR更加深入地进入DCM模式而迅速下降，这可以用于使开关频率在转换模式下更高，而随着在DCM模式下更加深入而使得开关频率更低，这提高了轻载效率，同时维持了低的稳态纹波以及良好的动态性能。VCO输入电压还可以由β·VE以外的其它信号进行控制，例如负载电流和电压纹波信号，从而获得所需的PSL。
参考图8，控制电路80提供了两个信号SLF和SHF，这两个信号SLF和SHF是驱动功率变换器的PWM控制信号，例如它们分别是驱动降压变换器VR的低侧开关和高侧开关的PWM控制信号。感测电感器电流iL(t)，以利用比较器CMP1检测电感器电流何时低于零，这时该比较器CMP1将输出高电平，并且将锁存器SR1复位，以通过迫使SLF变为零而迫使进入DCM模式。锁存器SR1在下一个开关周期由“或门”再次置位。锁存器SR2产生高侧开关的控制信号SHF。锁存器SR2由SHi置位，并由“与门”输出复位，其中如果CMP2输出为高并且锁存器SR3置位，那么“与门”输出将为高。
如果电感器电流峰值在DCM模式下超过了预定阈值(例如，最大值VLmax-DCM)，那么CMP2输出将为高，并且仅在CMP1输出为高时，锁存器SR3才被置位，这意味着当前模式是DCM。因此，峰值电流的极限值仅在DCM模式下有效，从而维持特定的输出电压纹波。每次锁存器SR1由SLi或者“与门”输出置位，锁存器SR3都将复位。这是因为不论何时锁存器SR2在DCM模式下复位以使得SHF为低并防止电感器峰值电流超过极限值，锁存器SR1都应该被置位以便为电感器电流提供通路。
在DCM-CCM转换区中，VE值将增加，由此开关频率将增加。这是因为下列事实：与PWM补偿器72命令的关断/复位SHF相比，CMP2将更早地关断/复位SHF，从而限制了电感器峰值电流，这将导致占空比小于对输出电容器进行充电并维持输出电压所需的占空比，因此导致PWM补偿器72/控制器80增加VE以传递更大的占空比。
有利的是，PWM电路70和控制电路80实现了PSL技术，其提供了非线性可变开关频率，它可以提高在更轻负载时的VR效率，同时保持轻载时的低稳态纹波，而不需要增加更大的输出电容，并且它能够维持良好的动态性能。本领域技术人员应该意识到，图7和8示出了合适控制电路的一个实例。在受益于本说明书后，本领域技术人员可以容易地构造其它电路来实现PSL技术。合适的PSL技术可以采用分立电路和/或具有适当编程的数字电路来实现。
参考图9-11，示出了不同技术的代表结果的各种比较。在图9中，示出了脉冲跳跃(PS)技术(虚线)以及脉冲滑动(PSL)技术(实线)在不同负载电流下的开关频率的变化。如从图9所看到的那样，PS技术在CCM和DCM模式之间的转换过程中以基本线性的方式(并且从不高于CCM模式的稳态开关频率)逐渐增加/减小开关频率。相反，在CCM和DCM模式之间的转换过程中，PSL技术可以增加开关频率，以使其高于CCM模式的稳态开关频率。
在图10中，仅有CCM的技术的代表性输出纹波百分比由具有椭圆形数据点标记的虚线示出。MH(模式跳跃)技术的代表性输出纹波百分比由具有菱形数据点标记的虚线示出。组合的MH和PS(脉冲滑动)技术的代表性输出纹波百分比由具有矩形数据点标记的实线示出。根据本发明的一些实施例，组合的MH和PSL(脉冲滑动)技术的代表性输出纹波百分比由具有三角形数据点标记的实线示出。如从图10所看到的那样，组合的MH和PSL技术提供了较低的纹波含量，它在DCM和CCM模式之间的转换过程中或者是MH技术或者是组合的MH和PS技术。
在图11中，仅有CCM的技术的代表性总效率百分比由具有椭圆形数据点标记的虚线示出。MH技术的代表性总效率百分比由具有菱形数据点标记的虚线示出。组合的MH和PS技术的代表性总效率百分比由具有矩形数据点标记的实线示出。根据本发明的一些实施例，组合的MH和PSL的代表性总效率百分比由具有三角形数据点标记的实线示出。如从图11所看到的那样，组合的MH和PSL技术提供了良好的总效率(比仅有MH或者CCM的技术好，大约与组合的MH和PS技术的总效率相同)，即便在DCM和CCM模式之间的转换过程中。
参考图12，本发明的一些实施例包括：使开关模式功率变换器在连续导通模式和断续导通模式中的一种模式下运行(例如，在方框120)，使该开关模式功率变换器在连续导通模式和断续导通模式之间转换(例如，在方框121)，监测转换过程中的纹波噪声的量(例如，在方框122)，以及在转换过程中调节开关模式功率变换器的开关频率，从而维持纹波噪声低于预定阈值(例如，在方框123)。
在一些实施例中，调节开关频率可以包括在转换过程中增加开关模式功率变换器的开关频率，以使其高于连续导通模式过程中的稳态开关频率(例如，在方框124)。例如，可以明显增加(例如，至少比CCM模式的稳态开关频率高出5％)或者显著增加(例如，至少比CCM模式的稳态开关频率高出25％)该开关频率。
在一些实施例中，调节开关频率可以进一步包括：在增加开关模式功率变换器的开关频率之后，减小该开关模式功率变换器的开关频率(例如，在方框125)。例如，调节开关频率可以包括利用步进方式来调节开关模式功率变换器的开关频率(例如，在方框126)。例如，调节开关频率可以包括利用基本连续调节的方式来调节开关模式功率变换器的开关频率(例如，在方框127)。
本发明的上述方面和其他方面可以单独实现和组合实现。除非特定权利要求明确需要，否则不应将本发明理解为需要两个或者多个这些方面。此外，尽管已经结合当前认为是优选实例的内容描述了本发明，但是应该理解，本发明并不局限于所公开的实例，相反，本发明旨在覆盖本发明精神和范围之内所包括的各种修改以及等效布置。

Claims (24)

1、一种装置，包括：
具有输入端和输出端的开关模式功率变换器，其中所述开关模式功率变换器用于在第一负载水平时的连续导通模式和第二负载水平时的断续导通模式之间转换，其中所述第二负载水平低于所述第一负载水平；以及
连接到所述开关模式功率变换器的控制电路，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中调节所述开关模式功率变换器的开关频率，从而相对于参考电压维持低的电压偏移。
2、如权利要求1所述的装置，其中所述开关模式功率变换器包括脉宽调制功率变换器。
3、如权利要求1所述的装置，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其高于所述连续导通模式过程中的稳态开关频率。
4、如权利要求3所述的装置，其中所述控制电路进一步用于在增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率之后减小所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
5、如权利要求4所述的装置，其中所述控制电路用于以步进方式调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
6、如权利要求4所述的装置，其中所述控制电路用于以基本连续调节的方式调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
7、如权利要求1所述的装置，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出5％。
8、如权利要求1所述的装置，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出25％。
9、一种方法，包括：
使开关模式功率变换器在连续导通模式和断续导通模式中的一种模式下运行；
使所述开关模式功率变换器在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间进行转换；
监测所述转换过程中的纹波噪声的量；以及
在所述转换过程中调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率，从而维持所述纹波噪声低于预定阈值。
10、如权利要求9所述的方法，其中所述开关模式功率变换器包括脉宽调制功率变换器。
11、如权利要求9所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
在所述转换过程中，增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其高于所述连续导通模式过程中的稳态开关频率。
12、如权利要求11所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
在增加所述脉宽调制功率变换器的所述开关频率之后，减小所述脉宽调制功率变换器的所述开关频率。
13、如权利要求12所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
利用步进方式来调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
14、如权利要求12所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
利用基本连续调节的方式来调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
15、如权利要求9所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
在所述转换过程中，增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出5％。
16、如权利要求9所述的方法，其中调节所述开关频率包括：
在所述转换过程中，增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出25％。
17、一种系统，包括：
包括处理器的负载电路；以及
连接到所述负载电路的电源单元，所述电源单元包括：
具有输入端和输出端的开关模式功率变换器，其中所述开关模式功率变换器用于在第一负载水平时的连续导通模式和第二负载水平时的断续导通模式之间转换，其中所述第二负载水平低于所述第一负载水平；以及
连接到所述开关模式功率变换器的控制电路，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中调节所述开关模式功率变换器的开关频率，从而相对于参考电压维持低的电压偏移。
18、如权利要求17所述的系统，其中所述开关模式功率变换器包括脉宽调制功率变换器。
19、如权利要求17所述的系统，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其高于所述连续导通模式过程中的稳态开关频率。
20、如权利要求19所述的系统，其中所述控制电路进一步用于在增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率之后减小所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
21、如权利要求20所述的系统，其中所述控制电路用于以步进方式调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
22、如权利要求20所述的系统，其中所述控制电路用于以基本连续调节的方式调节所述开关模式功率变换器的所述开关频率。
23、如权利要求17所述的系统，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出5％。
24、如权利要求17所述的系统，其中所述控制电路用于在所述连续导通模式和所述断续导通模式之间的所述转换过程中增加所述开关模式功率变换器的所述开关频率，以使其至少比所述连续导通模式过程中的稳态开关频率高出25％。
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CN (1) CN101283325B (zh)
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TW (1) TWI344745B (zh)
WO (1) WO2007044583A1 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102104334A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 凌特公司 谷值电流模式控制的dc至dc转换器的ccm和dcm之间的干净转换
CN103107717A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 艾沃特有限公司 用于超低负载与空载运行下的电源调节
WO2013131259A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 St-Ericsson Sa Control circuit, control method, dc-dc converter and electronic device
CN103916015A (zh) * 2013-01-08 2014-07-09 产晶积体电路股份有限公司 双模电源切换控制装置
CN105071649A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 电子科技大学 可频率切换调制的全数字功率因数校正电路
CN105337595A (zh) * 2014-06-25 2016-02-17 苏州宝时得电动工具有限公司 软关断的控制电路及控制方法
CN106301031A (zh) * 2015-06-23 2017-01-04 三垦电气株式会社 集成电路和开关电源装置
CN104348349B (zh) * 2013-08-09 2017-06-13 台达电子工业股份有限公司 抑制输入电流波形谐波失真的控制方法
CN110504829A (zh) * 2018-05-16 2019-11-26 力智电子股份有限公司 直流-直流转换电路及其控制方法
CN111682764A (zh) * 2020-05-20 2020-09-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种可自动调节的dc-dc降压电路及控制方法
CN112698679A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 上海联影医疗科技股份有限公司 电压自适应调节系统
WO2021249271A1 (zh) * 2020-06-12 2021-12-16 华为技术有限公司 Dvfs电源系统和dvfs电源控制方法
CN114281180A (zh) * 2021-12-21 2022-04-05 海光信息技术股份有限公司 集成电路负荷调整方法及相关装置

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200605483A (en) * 2004-03-31 2006-02-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Inductive load current control circuit and power supply apparatus
US7667447B2 (en) * 2005-12-28 2010-02-23 Intel Corporation Load adaptive power delivery
US7944192B2 (en) * 2006-10-06 2011-05-17 Intersil Americas Inc. Hysteretic power-supply controller with adjustable switching frequency, and related power supply, system, and method
US8213193B2 (en) * 2006-12-01 2012-07-03 O2Micro Inc Flyback DC-DC converter with feedback control
US8981751B1 (en) * 2007-05-09 2015-03-17 Intersil Americas LLC Control system optimization via adaptive frequency adjustment
US7719251B2 (en) * 2007-08-06 2010-05-18 Intel Corporation Enhancement of power conversion efficiency using dynamic load detecting and tracking
US8063618B2 (en) * 2007-12-31 2011-11-22 Intel Corporation Supply voltage control based at least in part on power state of integrated circuit
US8760141B2 (en) * 2008-01-04 2014-06-24 The Hong Kong University Of Science And Technology Frequency-hopping pulse-width modulator for switching regulators
US8692532B2 (en) * 2008-04-16 2014-04-08 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US9246390B2 (en) * 2008-04-16 2016-01-26 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US8541991B2 (en) 2008-04-16 2013-09-24 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US8410769B2 (en) * 2008-04-16 2013-04-02 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
US8686698B2 (en) * 2008-04-16 2014-04-01 Enpirion, Inc. Power converter with controller operable in selected modes of operation
ITMI20081066A1 (it) * 2008-06-13 2009-12-14 St Microelectronics Srl Metodo di controllo di un regolatore di tensione, in particolare un convertitore di tipo multifase interleaving, ed un relativo controllore
DE112009001632T5 (de) * 2008-06-30 2011-05-05 Monolithic Power Systems, Inc., SAN JOSE Spannungswandler
EP2144356B1 (en) * 2008-07-09 2019-06-26 Dialog Semiconductor GmbH Buck converter threshold detection for automatic pulse skipping mode
ES2729186T3 (es) * 2008-09-01 2019-10-30 Mitsubishi Electric Corp Circuito convertidor y aparato de control de accionamiento de motor, acondicionador de aire, refrigerador y cocina de calentamiento por inducción dotados con el circuito
US7872456B2 (en) * 2008-12-16 2011-01-18 Texas Instruments Incorporated Discontinuous conduction mode pulse-width modulation
US9548714B2 (en) 2008-12-29 2017-01-17 Altera Corporation Power converter with a dynamically configurable controller and output filter
US8049481B2 (en) * 2008-12-29 2011-11-01 Iwatt Inc. Adaptive multi-mode digital control improving light-load efficiency in switching power converters
US8698463B2 (en) 2008-12-29 2014-04-15 Enpirion, Inc. Power converter with a dynamically configurable controller based on a power conversion mode
WO2010083202A1 (en) * 2009-01-13 2010-07-22 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Sensor-less operation and detection of ccm and dcm operation modes in synchronous switching power converters
CN102474176B (zh) 2009-07-09 2015-05-27 丰田自动车株式会社 转换器控制装置及多相转换器
WO2011007207A1 (en) 2009-07-16 2011-01-20 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit comprising voltage modulation circuitry and method therefor
US8587274B2 (en) * 2009-09-17 2013-11-19 Linear Technology Corporation Feedback control of a DC/DC power converter
TWI405397B (zh) * 2010-11-24 2013-08-11 Upi Semiconductor Corp 切換式電源轉換器
US8867295B2 (en) 2010-12-17 2014-10-21 Enpirion, Inc. Power converter for a memory module
US20120153912A1 (en) * 2010-12-17 2012-06-21 Jeffrey Demski Controller for a Power Converter and Method of Operating the Same
US8564989B2 (en) 2010-12-22 2013-10-22 Intel Corporation Cold swap load adaptive power supply
US8680821B2 (en) 2010-12-22 2014-03-25 Intel Corporation Load adaptive voltage regulator
US9629206B1 (en) * 2012-04-23 2017-04-18 Universal Lighting Technologies, Inc. Reducing output ripple current and protecting inverter switches during non-zero voltage switching for isolated buck converters
TWM445301U (zh) * 2012-09-06 2013-01-11 Excelliance Mos Corp 電壓轉換裝置及次諧波偵測器
DE102013203487A1 (de) 2013-03-01 2014-09-04 Siemens Aktiengesellschaft Leistungsverstärker mit reduzierter Verlustleistung
US9509217B2 (en) 2015-04-20 2016-11-29 Altera Corporation Asymmetric power flow controller for a power converter and method of operating the same
KR102592901B1 (ko) * 2016-02-26 2023-10-24 삼성디스플레이 주식회사 Dc-dc 컨버터, 이를 이용한 dc-dc 컨버팅 방법 및 이를 포함하는 표시 장치
US10615694B2 (en) 2018-09-07 2020-04-07 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Circuit and method for suppressing audio noise in DC-DC converters
US10511225B1 (en) 2018-09-07 2019-12-17 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Low IQ hysteretic-PWM automated hybrid control architecture for a switching converter
US10530249B1 (en) 2018-12-31 2020-01-07 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Charge pump with switching LDO function for output voltage regulation
US11201493B2 (en) 2018-12-31 2021-12-14 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Circuit for battery charging and system supply, combining capacitive and inductive charging
US10686371B1 (en) 2018-12-31 2020-06-16 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Protection of charge pump circuits from high input voltages
US10771049B1 (en) 2019-06-28 2020-09-08 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Control circuit and method for avoiding reverse recovery of a power transistor
TWI832742B (zh) * 2023-03-31 2024-02-11 宏碁股份有限公司 抑制磁飽和之升壓轉換器
CN116647098B (zh) * 2023-07-25 2023-10-03 江苏应能微电子股份有限公司 开关电源导通时间控制电路、方法和开关电源

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6965502B2 (en) * 2001-03-21 2005-11-15 Primarion, Inc. System, device and method for providing voltage regulation to a microelectronic device
US6366070B1 (en) * 2001-07-12 2002-04-02 Analog Devices, Inc. Switching voltage regulator with dual modulation control scheme
JP2003299347A (ja) * 2002-02-01 2003-10-17 Seiko Instruments Inc Ｐｗｍスイッチングレギュレータ制御回路、ｐｗｍスイッチングレギュレータ及び電子機器
US6977492B2 (en) * 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102104334A (zh) * 2009-12-18 2011-06-22 凌特公司 谷值电流模式控制的dc至dc转换器的ccm和dcm之间的干净转换
CN103107717A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 艾沃特有限公司 用于超低负载与空载运行下的电源调节
US8982584B2 (en) 2011-11-15 2015-03-17 Dialog Semiconductor Inc. Power supply regulation for ultra-low load and no-load operation
CN103107717B (zh) * 2011-11-15 2015-04-29 戴乐格半导体公司 用于超低负载与空载运行下的电源调节
US9537390B2 (en) 2012-03-07 2017-01-03 Optis Ciircuit Technology, Llc Control circuit, control method, DC-DC converter and electronic device
WO2013131259A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 St-Ericsson Sa Control circuit, control method, dc-dc converter and electronic device
CN103916015A (zh) * 2013-01-08 2014-07-09 产晶积体电路股份有限公司 双模电源切换控制装置
CN103916015B (zh) * 2013-01-08 2018-07-03 产晶积体电路股份有限公司 双模电源切换控制装置
CN104348349B (zh) * 2013-08-09 2017-06-13 台达电子工业股份有限公司 抑制输入电流波形谐波失真的控制方法
CN105337595A (zh) * 2014-06-25 2016-02-17 苏州宝时得电动工具有限公司 软关断的控制电路及控制方法
CN106301031A (zh) * 2015-06-23 2017-01-04 三垦电气株式会社 集成电路和开关电源装置
CN106301031B (zh) * 2015-06-23 2019-02-15 三垦电气株式会社 集成电路和开关电源装置
CN105071649B (zh) * 2015-08-10 2017-09-01 电子科技大学 可频率切换调制的全数字功率因数校正电路
CN105071649A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 电子科技大学 可频率切换调制的全数字功率因数校正电路
CN110504829A (zh) * 2018-05-16 2019-11-26 力智电子股份有限公司 直流-直流转换电路及其控制方法
CN110504829B (zh) * 2018-05-16 2022-02-18 力智电子股份有限公司 直流-直流转换电路及其控制方法
CN111682764A (zh) * 2020-05-20 2020-09-18 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 一种可自动调节的dc-dc降压电路及控制方法
WO2021249271A1 (zh) * 2020-06-12 2021-12-16 华为技术有限公司 Dvfs电源系统和dvfs电源控制方法
CN112698679A (zh) * 2020-12-18 2021-04-23 上海联影医疗科技股份有限公司 电压自适应调节系统
CN112698679B (zh) * 2020-12-18 2022-07-05 上海联影医疗科技股份有限公司 电压自适应调节系统
CN114281180A (zh) * 2021-12-21 2022-04-05 海光信息技术股份有限公司 集成电路负荷调整方法及相关装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7368897B2 (en) 2008-05-06
CN101283325B (zh) 2010-06-23
US20070080671A1 (en) 2007-04-12
TWI344745B (en) 2011-07-01
DE112006002679T5 (de) 2008-08-21
TW200733533A (en) 2007-09-01
WO2007044583A1 (en) 2007-04-19

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Wang et al. Versatile capabilities of digitally controlled integrated dc-dc converters

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