CN102104323B - 电源转换器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种电源转换器和用于调整电源转换器中的阈值电压的方法。电路包括具有公共地连接到一起以形成节点的电流传导端的第一开关和第二开关。能量存储元件可连接到所述节点，且零电流检测比较器可连接到所述节点。可在第一开关的控制端提供将该第一开关关断的第一电压。在第一开关关断之后，确定第一开关是在能量存储元件中的电流达到零之前还是之后关断。这可通过确定第一节点的电压是正的还是负的来实现。如果第一节点的电压是负的，则阈值电压增加，且如果第一节点的电压是正的，则阈值电压降低。

Description

电源转换器和方法
技术领域
本发明一般涉及电源，且更具体地涉及开关模式电源。
背景技术
开关模式电源(SMPS)用于包括膝上计算机、蜂窝电话、个人数字助手、视频游戏、视频摄像机等的各种电子设备。它们可以将处于一个电平的直流(dc)信号转换成处于不同电平的直流信号(这是直流-直流转换器)，将交变电流(交流(ac))信号转换成直流信号(这是交流-直流转换器)，将直流信号转换成交流信号(这是直流-交流转换器)，或者将交流信号转换成交流信号(这是交流-交流转换器)。一般地，开关模式电源通过开关、电感器、控制和反馈电路的方式将能量从输入节点传送到输出节点。一种类型的开关模式电源是降压变压器，其中出现在输出节点的电压从出现在输入节点上的电压开始逐渐下降。降压转换器可包括高边(high side)场效应晶体管(FET)和低边(low side)FET，其中高边FET的漏极被耦合以用于接收输入信号，高边FET的源极公共地连接到低边FET的漏极和电感器的端子，且低边FET的源极连接到地。高边FET和低边FET的栅极被耦合以用于接收相应的控制信号。电感器的其他端子连接到负载。
为了优化转换器例如降压转换器的效率，希望防止负电流在低边FET中流动，因为负电流增加来自FET的传导损耗，这导致了功率损耗的增加。因此，降压转换器一般以不连续操作模式操作以减小传导损耗。在这种操作模式中，低边FET在电感器电流达到零时关断。关断低边FET的缺点是如果其在电感器电流达到零之前关断，电流继续流经低边FET的体二极管，这增加了功率损耗。相反地，如果低边FET关断得太晚，负电感器电流使电流流经关断的高边FET的体二极管，这导致转换器电路鸣响(ring)从而产生电磁干扰(EMI)。
因此，有用于适应性地调整开关模式电源中的低边FET的关断的方法和电路是有益的。具有成本效益地实现的这种电路和方法将进一步有益。
附图说明
通过阅读以下的详细描述，结合所附的绘图，本发明将被更好地理解，在附图中，相同的参考符号指示相同的元件，且其中：
图1是依照本发明的实施方式的转换器的电路示意图；
图2是依照本发明的另一个实施方式的转换器的电路示意图；
图3是依照本发明的另一个实施方式的转换器的电路示意图；
图4是依照本发明的另一个实施方式的转换器的电路示意图；
图5是依照本发明的实施方式的具有示出了在不同节点产生的信号的曲线的图；以及
图6是依照本发明的实施方式的具有示出了在不同节点产生的信号的曲线的图。
具体实施方式
一般地，本发明提供用于以不连续模式操作开关晶体管的电路和方法。依照本发明的实施方式，高边开关晶体管具有被耦合以用于接收输入信号的漏极、公共地连接到低边开关晶体管的漏极和连接到比较器的输入以及连接到电感器以形成开关节点的源极。低边开关晶体管的源极被耦合以用于接收操作电势例如操作电势的源VSS。比较器的另一个输入被耦合以用于接收阈值电压，电感器的另一个端子耦合到负载。开关晶体管被耦合以用于从开关驱动模块接收控制信号。在开关节点的电压与阈值电压比较。如果在开关节点的电压为负，则有正电流流经电感器，且零电流检测器产生升高阈值电压的控制信号以使得低边开关晶体管较晚截止。如果在开关节点上的电压为正，有负电流流经电感器，且零电流检测器产生降低阈值电压的控制信号以使得低边开关晶体管较早截止。换句话说，如果电感器电流为负，低边开关晶体管关断得太晚，即，低边开关打开得太晚，且如果电感器电流为正，低边开关晶体管截止得太早，即，低边开关打开得太早。
图1是适用于与依照本发明的实施方式的电源一起使用的转换器10的示意图。转换器10包括被耦合以用于从驱动器电路16分别接收控制信号VHS_DRV和VLS_DRV的开关12和开关14。应注意到驱动器电路16还可称为开关驱动模块。更具体地，开关12和14具有连接到驱动器电路16的相应的输出端的控制端子以用于分别接收高边驱动信号VHS_DRV和低边驱动信号VLS_DRV。开关12和14具有连接到彼此的传导端。另外，开关12具有被耦合以用于接收输入电压VIN的电流传导端，且开关14具有被耦合以用于接收操作电势的源VSS的电流传导端。以举例的方式，操作电势的源VSS处于地电势。能量存储元件18例如电感器耦合到开关12和14的公共连接的电流传导端，这形成了节点20。电流IL18流经能量存储元件18。二极管22可被耦合在节点20和操作电势的源VSS之间。负载25耦合在转换器10的输出端23和操作电势的源VSS之间。输出电压VOUT出现在输出端23。
转换器10包括具有反相输入端46、非反相输入端和输出端的零电流检测(ZCD)比较器24。ZCD比较器24的非反相输入端连接到节点20，以用于接收作为ZCD比较器24的参考电压起作用的开关信号VSWN，ZCD比较器24的反相输入端46被耦合以用于接收作为可调整的阈值信号起作用的信号VTH，且所述输出端连接到驱动器电路16的输入端。以举例的方式说，开关信号VSWN和可调整阈值信号VTH是电压信号。
转换器10还包括具有多个输入端和至少一个输出端的零电流检测(ZCD)控制模块30。控制模块30的输出端21连接到ZCD比较器24的反相输入端46以用于将可调整的阈值电压VTH发送到比较器24。ZCD控制模块30的输入端26和28以及ZCD比较器24的非反相输入端连接到节点20。ZCD控制模块30的输入端27被耦合以用于接收参考电压VLSREF，且ZCD控制模块30的输入端29被耦合以用于接收参考电压VHSREF。
图2是适用于与依照另一个实施方式的电源一起使用的转换器100的示意图。在图2中所示出的是耦合到开关12和14、ZCD比较器24和驱动器电路16的ZCD控制模块30A的实施方式。应注意到ZCD控制模块被图2中的参考符号30A标识来指示其可被设置为与参考图1所描述的ZCD控制模块30不同。因此，参考符号30被保留以标识ZCD控制模块，但是参考符号“A”被附加到参考符号30来指示ZCD控制模块30和30A的设置可能是相同的或者它们可能不同。控制模块30A包括比较器32和34，其中比较器32具有连接到节点20的非反相输入端和连接到参考电压源VLSREF的反相输入端，且比较器34具有连接到节点20的反相输入端和连接到参考电压源VHSREF的非反相输入端。因此，比较器32的非反相输入端和比较器34的反相输入端分别作为ZCD控制模块30的输入端26和28起作用，且，比较器32的反相端和比较器34的非反相输入端分别作为ZCD控制模块30的输入端27和29起作用。比较器32的输出端连接到三输入与门36的输入端，且比较器34的输出端连接到三输入与门38的输入端。与门36的第二输入端连接到与门38的第二输入端，这两个第二输入端公共地连接到一起以用于接收作为控制信号起作用的信号VBLS_DRV，且与门36的第三输入端连接到与门38的第三输入端，其公共地连接以用于接收作为另一个控制信号起作用的信号VBHS_DRV。信号VBLS_DRV指示低边开关14是关断还是打开，且信号VBHS_DRV指示高边开关14是关断还是打开。信号VBHS_DRV和VBLS_DRV分别是信号VHS_DRV和VLS_DRV的互补信号。
与门36的输出端连接到计数器40的增量输入端，且与门38的输出端通过计时器42耦合到计数器40的减量输入端。应注意到计时器42是可选的元件，并且与门38的输出端可直接连接到计数器40的减量输入端。计数器40的输出端连接到锁存器44的输入端。锁存器44的输出端连接到比较器24的反相输入端46。计数器40和锁存器44具有被耦合以用于接收重置信号VPOR的功率的输入端。锁存器44具有计时输入端，其耦合到三输入与门48的输出端，该三输入与门具有被耦合以用于接收高边驱动信号VHS_DRV的输入端、被耦合以用于接收信号VSFT_OK的输入端(其指示软启动是否正确地完成)，以及被耦合以用于接收指示在启动期间或操作期间没有检测到错误状况的信号VNO_FAULT。错误状况的例子包括过电流事件、过电压事件、过高功耗等。与门36、38和48可称为逻辑门。
图3是适合于与依照另一个实施方式的电源一起使用的转换器150的示意图。转换器150除了开关12和14使用n沟道场效应晶体管102和104实现之外与转换器100相似。场效应晶体管102和104具有被耦合以用于从驱动器电路16接收控制信号的栅电极。场效应晶体管102具有被耦合以用于接收输入信号VIN的漏电极和耦合到场效应晶体管104的漏电极的源电极。场效应晶体管104的源电极被耦合以用于接收操作电势的源VSS。应注意到场效应晶体管的栅电极可称为控制电极，且场效应晶体管的漏电极可称为电流传导电极。
图4是与依照另一个实施方式的电源一起使用的转换器200的示意图。转换器200包括ZCD比较器24，比较器32和34、驱动器电路16、场效应晶体管102和104、电感器18和二极管22。类似于转换器10、100和150，二极管22是可选的元件。应注意到开关例如开关12和14可分别替换晶体管102和104使用。图4中示出的是耦合到晶体管102和104、ZCD比较器24和驱动器电路16的ZCD控制模块30B的实施方式。应注意到ZCD控制模块被图4中的参考符号30B标识，来指示其可被设置为与参考图1中所描述的ZCD控制模块30不同。因此，参考符号30被保留以标识ZCD控制模块，但是参考符号“B”被附加到参考符号30以指示ZCD控制模块30和30B的设置可能是相同的或者它们可能不同。控制模块30B包括比较器32和34，其中比较器32具有连接到三输入与门202的输入端的输出端，且比较器34具有连接到三输入与门204的输入端的输出端。延迟元件206具有被耦合以用于接收控制信号HSLS_OFF的输入端和公共地连接到与门204的第二输入端和延迟元件208的输入端的输出端。控制信号HSLS_OFF指示晶体管102和104是导通还是截止，即，开关是关闭还是打开。延迟元件208具有连接到三输入与门202的第二输入端的输出端。与门202的输出端连接到触发器210的计时输入端。另外，触发器210具有被耦合以用于接收操作电势的源例如VCC的置入端(set input terminal)、被耦合以用于接收脉冲宽度调制(PWM)信号VPWM的边缘触发数据输入端，以及连接到计数器214的增量输入端的数据输出端。与门204的输出端连接到触发器212的计时输入端。另外，触发器212具有被耦合以用于接收操作电势的源例如VCC的置入端、被耦合以用于接收PWM信号VPWM的边缘触发数据输入端，以及连接到计数器214的减量输入端的数据输出端。
计数器214具有被耦合以用于接收n位输入信号DATA的一组n数据输入端(其中n是整数)，和用于发送n位输出信号到数字到模拟转换器(DAC)216的一组n输出端。DAC 216还包括状态输入端，其耦合到计数器214的状态输入端并被耦合以用于接收指示在系统启动期间是否有错误的或软启动错误的控制信号PGOOD。DAC 216还包括耦合到两输入与门218的输出端的计时输入端，其中与门218的一个输入端被耦合以用于接收输入信号PGOOD，且另一个输入端被耦合以用于接收指示晶体管102是导通还是截止的控制信号HS_OFF。
转换器200还包括设置为加法器的运算放大器220。更具体地，运算放大器220具有反相输入端，非反相输入端和输出端，其中反相输入端通过电阻器222耦合到输出端。运算放大器220的输出端还连接到ZCD比较器24的反相输入端46。运算放大器220的反相输入端被耦合以用于通过电阻器224接收阈值偏置电压VTH_OFFSET，并通过电阻器226耦合到DAC216的输出端。
图5是依照本发明的实施方式的示出了处于操作过程中的转换器10、100、150和200(分别在图1、2、3和4中示出)的不同节点的电信号的时序图250。更具体地，时序图250示出了在开关电压VSWN为负且电感器电流IL18为正的情况下，开关晶体管102的控制端的电压VHS_DRV、开关晶体管104的控制端的电压VLS_DRV、流经电感器18的电流IL18和开关节点20的电压VSWN。在这种情况下，开关晶体管104在电感器电流IL18达到零之前截止。因此，希望升高出现在ZCD比较器24的输入端46的阈值电压VTH以使得开关晶体管104较晚截止，即，延迟开关晶体管104的截止。因此，转换器10、100、150和200操作以增加出现在ZCD比较器24的输入端46的阈值电压VTH。
驱动器电路16提供了导通和截止开关晶体管102和104即关闭和打开开关晶体管的开关信号。应注意到在使用开关例如开关12而非开关晶体管102和104的实施方式中，驱动器电路16分别提供关闭和打开开关12和14的开关信号。优选地，驱动器电路16产生驱动信号VHS_DRV和VLS_DRV以使得它们不在相同的时间为逻辑高电平，从而确保晶体管102和104不在相同的时间导通，即，开关不在相同的时间关闭。这排除了输入电压VIN被短路到一般处于地电势的操作电势的源VSS上。可选地，驱动器电路16可被设置为产生作为驱动信号VHS_DRV和VLS_DRV的互补信号的驱动信号。
在时间t0，驱动器电路16产生控制信号VHS_DRV和VLS_DRV，其通过截止或导通开关晶体管102和104来改变这两个开关晶体管的操作状态。在这个例子中，驱动器电路产生了在时间t0截止开关晶体管102和104的控制信号，即，控制信号VHS_DRV和VLS_DRV是逻辑低电平。电感器电流IL18为零且开关电压VSWN处于标称电平VSWN_NOM。标称电平VSWN_NOM使用开关晶体管102和104、输入电压VIN以及电压VSS中的分压器关系获得。
在时间t1，高边驱动信号VHS_DRV从逻辑低电平转换到逻辑高电平，而低边驱动信号VLS_DRV保持在逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV转换到逻辑高电平和低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平，在开关节点20的电压VSWN转变到电平VSWN_HL，其大于参考电压VLSREF和VHSREF并接近输入电压VIN的值。正电感器电流IL18从节点20流经电感器18和负载25。
在时间t2，驱动器电路16产生将FET102截止的控制信号和使FET104保持截止的控制信号。特定地，开关晶体管102的栅电压VHS_DRV转变到逻辑低电平且开关晶体管104的栅电压VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV在时间t2的变化，输出电压VOUT降低，这导致节点20的开关节点电压VSWN降低到电平VSWN_LL且电感器电流IL18开始下降。开关节点电压VSWN小于参考电压VHSREF和VLSREF，其使被输入到计数器214的减量信号VDEC和增量信号VINC以及出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH不改变。
在时间t3，低边驱动信号VLS_DRV转变到逻辑高电平，导通开关晶体管104即关闭开关，这产生了开关晶体管104中的漏极-源极导通电压，且导致节点20的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_LH。电感器电流IL18继续降低。
在时间t4，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平且低边驱动信号VLS_DRV从逻辑高电平转变到逻辑低电平。处于逻辑低电平的低边驱动信号VLS_DRV截止开关晶体管104，这导致节点20的开关节点电压VSWN下降到电平VSWN_LH之下。这导致电感器电流IL18以较快的速度下降，如图5中时间t4和t5之间的电感器电流曲线的部分的斜率的变化。
在时间t5，电感器电流IL18达到零值，即，电流IL18停止流动。电压VSWN在其标称电压周围摆动，然后稳定在其标称电压VSWN_NOM。
在时间t5之后，节点20的信号VSWN和脉冲宽度调制信号VPWM使得触发器210和212产生使计数器214减量和调整阈值电压VTH的减量信号，以使得开关晶体管104较早截止，且优选地当开关电流IL18达到零时截止。在这个例子中，虽然出现在ZCD比较器24的输入端46的阈值电压VTH增加，其未增加得足以使得当低边开关晶体管104截止时电感器电流IL18为零或实质上为零。因此，在时间t6，高边驱动信号VHS_DRV从逻辑低电平转变到逻辑高电平，而低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV转变到逻辑高电平且低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平，开关节点20的开关节点电压VSWN转变到电平VSWN_HL，其大于参考电压VLSREF和VHSREF且接近于输入电压VIN的值。正电感器电流IL18从节点20流经电感器18和负载25。
在时间t7，驱动器电路16产生截止FET102的控制信号和使FET104保持截止的控制信号。特定地，开关晶体管102的栅电压VHS_DRV转变到逻辑低电平且开关晶体管104的栅电压VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV在时间t7的改变，输出电压VOUT下降，这导致了节点20的开关节点电压VSWN下降到电平VSWN_LL且电感器电流IL18开始下降。开关节点电压VSWN小于参考电压VHSREF和VLSREF，其使被输入到计数器214的减量信号VDEC和增量信号VINC以及出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH不改变。
在时间t8，低边驱动信号VLS_DRV转变到逻辑高电平，导通开关晶体管104即关闭开关，这产生了开关晶体管104中的漏极-源极导通电压，且导致节点20的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_LH。电感器电流IL18继续下降。
在时间t9，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平且低边驱动信号VLS_DRV从逻辑高电平转变到逻辑低电平。处于逻辑低电平的低边驱动信号VLS_DRV截止开关晶体管104，这导致节点20的开关节点电压VSWN下降到电平VSWN_LH之下。这使得电感器电流IL18以较快的速度下降，如图5中时间t4和t5之间的电感器电流曲线的部分的斜率的变化。
在时间t10，电感器电流IL18达到零值，即电流IL18停止流动。电压VSWN在其标称电压周围摆动，然后稳定在其标称电压VSWN_NOM。
这个过程继续，即，使用信号VSWN和VPWM产生计数器减量信号，直到出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH充分增加以使得当电感器电流IL18达到零或实质上为零时低边开关晶体管104截止。
图6是依照本发明的实施方式的示出了处于操作过程中的转换器10、100、150和200(分别在图1、2、3和4中示出)的不同节点的电信号的时序图300。更具体地，时序图300示出了在开关电压VSWN为正、电感器电流IL18为负以及开关晶体管104在电感器电流IL18达到零之后截止的情况下，开关晶体管102的控制端的电压VHS_DRV、开关晶体管104的控制端的电压VLS_DRV、流经电感器18的电流IL18和开关节点20的电压VSWN。因此，转换器10、100、150和200操作以降低出现在ZCD比较器24的输入端46的阈值电压VTH以使得开关晶体管104较早截止。
如以上所讨论，驱动器电路16提供了导通或截止开关晶体管102和104即关闭和打开开关晶体管的开关信号。优选地，驱动器电路16产生驱动信号VHS_DRV和VLS_DRV以使得它们不在相同的时间处于逻辑高电平从而确保晶体管102和104不在相同的时间导通，即，开关不在相同的时间关闭。这排除了输入电压VIN被短路到一般处于地电势的操作电势的源VSS上。虽然未示出，驱动器电路16还可产生作为驱动信号VHS_DRV和VLS_DRV的互补信号的驱动信号。
在时间t0，驱动器电路16产生通过截止或导通开关晶体管102和104来改变这两个开关晶体管的操作状态的控制信号VHS_DRV和VLS_DRV。在这个实施方式中，驱动器电路16产生了在时间t0截止开关晶体管102和104的控制信号，即，处于逻辑低电平的控制信号VHS_DRV和VLS_DRV。电感器电流IL18为零且开关电压VSWN处于标称电平VSWN_NOM。标称电平VSWN_NOM使用开关晶体管102和104、输入电压VIN以及电压VSS中的分压器关系获得。
在时间t1，高边驱动信号VHS_DRV从逻辑低电平转变到逻辑高电平而低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV转变到逻辑高电平和低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平，开关节点20的电压VSWN转变到电平VSWN_HL，其大于参考电压VLSREF和VHSREF并接近于输入电压VIN的值。正的电感器电流IL18从节点20流经电感器18和负载25。
在时间t2，驱动器电路16产生使FET102截止的控制信号和使FET104保持截止的控制信号。具体地，开关晶体管102的栅电压VHS_DRV转变到逻辑低电平且开关晶体管104的栅电压VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV在时间t2的改变，输出电压VOUT下降，这导致节点20的开关节点电压VSWN下降到电平VSWN_LL，且电感器电流IL18开始下降。开关节点电压VSWN小于参考电压VHSREF和VLSREF，其使被输入到计数器214的减量信号VDEC和增量信号VINC以及出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH不改变。
在时间t3，低边驱动信号VLS_DRV转变到逻辑高电平，导通开关晶体管104即关闭开关，这产生了开关晶体管104中的漏极-源极导通电压且导致节点20上的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_LH。电感器电流IL18继续下降。
在时间t4，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平，低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑高电平，且电感器电流IL18转变到成为负电流。
在时间t5，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平，且低边驱动信号VLS_DRV从逻辑高电平转变到逻辑低电平。处于逻辑低电平的低边驱动信号VLS_DRV使晶体管104截止，这使得节点20的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_HL。这导致电感器电流IL18变为较小负值。
在时间t6，电感器电流IL18变为零，使得开关节点电压VSWN在其标称电压周围摆动，然后稳定在其标称电压VSWN_NOM。
在时间t6之后，节点20的信号VSWN和脉冲宽度调制信号VPWM使得触发器210和212产生使计数器214增量和调整阈值电压VTH的增量信号，以使得开关晶体管104较晚截止，且优选地当开关电流IL18达到零时截止。在这个例子中，虽然出现在ZCD比较器24的输入端46的阈值电压VTH下降，但其下降得并不足以使得当低边开关晶体管104截止时电感器电流IL18为零或实质上为零。因此，在时间t7，高边驱动信号VHS_DRV从逻辑低电平转变到逻辑高电平，而低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV转变到逻辑高电平且低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑低电平，开关节点20的开关节点电压VSWN转变到电平VSWN_HL，其大于参考电压VLSREF和VHSREF且接近于输入电压VIN的值。正电感器电流IL18从节点20流经电感器18和负载25。
在时间t8，驱动器电路16产生使FET102截止的控制信号和使FET104保持截止的控制信号。具体地，开关晶体管102的栅电压VHS_DRV转变到逻辑低电平且开关晶体管104的栅电压VLS_DRV保持处于逻辑低电平。响应于高边驱动信号VHS_DRV在时间t2的改变，输出电压VOUT下降，这导致节点20的开关节点电压VSWN下降到电平VSWN_LL，且电感器电流IL18开始下降。开关节点电压VSWN小于参考电压VHSREF和VLSREF，其使被输入到计数器214的减量信号VDEC和增量信号VINC以及出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH不改变。
在时间t9，低边驱动信号VLS_DRV转变到逻辑高电平，导通开关晶体管104即关闭开关，这产生了开关晶体管104中的漏极-源极导通电压且导致节点20上的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_LH。电感器电流IL18继续下降。
在时间t10，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平，低边驱动信号VLS_DRV保持处于逻辑高电平，且电感器电流IL18转变到成为负电流。
在时间t11，高边驱动信号VHS_DRV保持处于逻辑低电平，且低边驱动信号VLS_DRV从逻辑高电平转变到逻辑低电平。处于逻辑低电平的低边驱动信号VLS_DRV使晶体管104截止，这使得节点20的开关节点电压VSWN增加到电平VSWN_HL。这导致电感器电流IL18变为较小负值，即，增加。
在时间t12，电感器电流IL18变为零使得开关节点电压VSWN在其标称电压周围摆动，然后稳定在其标称电压VSWN_NOM。
过程继续，即，使用信号VSWN和VPWM产生计数器增量信号，直到出现在比较器24的输入端46的阈值电压VTH足够低以致于当电感器电流IL18达到零或实质上为零时低边开关晶体管104截止。
应注意到所述操作使用信号VSWN和VPWM改变即增加或下降、阈值电压VTH来描述。但是，类似的思想适用于例如图1-3中示出的那些实施方式，其中信号VHS_DRV、VBHS_DRV、VLS_DRV、VBLS_DRV、VPOR、VSFT_OK和VNO_FAULT用于替代脉冲宽度调制信号VPWM以改变阈值电压VTH。
到现在为止应认识到电源转换器电路和用于调整其操作的方法被提供。转换器电路监控节点20的电压信号VSWN或流自节点20的电流IL18以确定电压或电流是正、负还是零。如果电压信号VSWN或电流信号IL18为非零，出现在ZCD比较器24的输入端或节点46的阈值电压VTH被向上或向下调整。如果电压VSWN为负或电流IL18为正则阈值电压VTH被向上调整或增加，且如果电压VSWN为正或电流IL18为负则阈值电压VTH被向下调整或降低。除了其他方面外，这改善了电源转换器电路的效率。
虽然本文中公开了具体的实施方式，并非意图是本发明限于所公开的实施方式。本领域技术人员将认识到可作出修改和变型而不偏离本发明的精神。例如，开关网络可与其他类型的转换器例如升压转换器、降压升压转换器等一起使用。意图是本发明包括落进所附的权利要求的范围内的所有这样的修改和变型。

Claims (7)

1.一种电源转换器，包括
第一开关(12)，其具有控制端、第一电流传导端和第二电流传导端；
第二开关(14)，其具有控制端、第一电流传导端和第二电流传导端，其中所述第一开关的第二电流传导端耦合到所述第二开关的第一电流传导端以形成第一节点(20)；
电感器，耦合到所述第一节点；
第一比较器(24)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端被直接耦合到所述第一节点以用于接收第一参考信号且所述第二输入端被耦合以用于接收可调整的阈值电压，其中所述第一比较器(24)监控从所述第一节点(20)、所述第一开关(12)和所述第二开关(14)流走的电流；以及
控制模块(30)，其具有输入端和输出端，所述输出端耦合到所述第一比较器(46)的第二输入端以发送可调整的阈值电压，其中所述可调整的阈值电压响应于流过所述电感器的负电流而降低，以较早截止所述第二开关，并且其中所述可调整的阈值电压响应于流过所述电感器的正电流而增加，从而较晚截止所述第二开关，其中所述控制模块(30)还包括：
第二比较器(32)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦合到所述第一节点(20)，且所述第二输入端被耦合以用于接收第二参考信号；
第三比较器(34)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端被耦合以用于接收第三参考信号，且所述第二输入端耦合到所述第一节点(20)；
第一逻辑门(36、202)，其至少具有第一输入端，第二输入端，第三输入端和输出端，所述第一输入端耦合到所述第二比较器(32)的输出端；
第二逻辑门(38、204)，其具有第一输入端，第二输入端，第三输入端和输出端，所述第二逻辑门的第一输入端耦合到所述第三比较器(34)的所述输出端；
所述第一逻辑门和所述第二逻辑门的第二输入端被耦合以用于接收第一控制信号，且所述第一逻辑门和所述第二逻辑门的第三输入端被耦合以用于接收第二控制信号；
计数器(40)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，以及控制端，所述计数器(40)的第一输入端耦合到所述第二比较器(32)的输出端，且所述计数器的第二输入端耦合到所述第三比较器(34)的输出端；
锁存器(44)，其具有数据输入端、时钟输入端、重置端，以及输出端，所述锁存器的输出端耦合到所述第一比较器(24)的第二输入端；以及
第三逻辑门(48)，其具有多个输入端和一输出端，所述输出端耦合到所述锁存器(44)的时钟输入端。
2.一种电源转换器，包括
第一开关(12)，其具有控制端、第一电流传导端和第二电流传导端；
第二开关(14)，其具有控制端、第一电流传导端和第二电流传导端，其中所述第一开关的第二电流传导端耦合到所述第二开关的第一电流传导端以形成第一节点(20)；
电感器，耦合到所述第一节点；
第一比较器(24)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端被直接耦合到所述第一节点以用于接收第一参考信号且所述第二输入端被耦合以用于接收可调整的阈值电压，其中所述第一比较器(24)监控从所述第一节点(20)、所述第一开关(12)和所述第二开关(14)流走的电流；以及
控制模块(30)，其具有输入端和输出端，所述输出端耦合到所述第一比较器(46)的第二输入端以发送可调整的阈值电压，其中所述可调整的阈值电压响应于流过所述电感器的负电流而降低，以较早截止所述第二开关，并且其中所述可调整的阈值电压响应于流过所述电感器的正电流而增加，从而较晚截止所述第二开关，其中所述控制模块(30)还包括：
第二比较器(32)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端耦合到所述第一节点(20)，且所述第二输入端被耦合以用于接收第二参考信号；
第三比较器(34)，其具有第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端被耦合以用于接收第三参考信号，且所述第二输入端耦合到所述第一节点(20)；
第一逻辑门(36、202)，其具有多个输入端和一输出端，所述多个输入端的第一输入端耦合到所述第二比较器(32)的输出端；
第二逻辑门(38、204)，其具有多个输入端和一输出端，所述第二逻辑门的第一输入端耦合到所述第三比较器(34)的所述输出端；其中所述控制模块还包括：
第一触发器(210)，其具有耦合到所述第一逻辑门(202)的输出端的计时输入端；
第二触发器(212)，其具有耦合到所述第二逻辑门(204)的输出端的计时输入端，其中所述第一逻辑门(202)包括第二输入端和第三输入端，且所述第二逻辑门(204)包括第二输入端和第三输入端，所述第一逻辑门(202)和第二逻辑门(204)的第二输入端被耦合以用于接收第一控制信号，且所述第一逻辑门(202)的第三输入端耦合到所述第二触发器(212)的输出端，且所述第二逻辑门(204)的第三输入端耦合到所述第一触发器(210)的输出端；
计数器(214)，其具有增量输入端、减量输入端和输出端；以及
数字到模拟转换器(216)，其具有耦合到所述计数器(214)的输出端的输入端和耦合到所述第一比较器(220)的第二输入端的输出端。
3.一种用于调整半导体部件的操作的方法，包括：
提供低边半导体设备，其具有控制电极和第一和第二电流传导电极；
提供高边半导体设备，其具有控制电极和第一和第二电流传导电极，其中所述低边半导体设备的第一电流传导电极耦合到所述高边半导体设备的第二电流传导电极以形成第一节点；
响应于比较所述第一节点处的第一信号与第二节点处的第二信号产生第一驱动信号，所述第一驱动信号用于驱动所述低边半导体设备；
改变所述低边半导体设备(102、104)的操作状态；
监控所述第一节点(20)处的第一信号，并且响应于所述第一信号大于或者小于所述第二信号：
响应于比较所述第一信号和第一参考信号产生第一比较信号，以及响应于比较所述第一信号和第二参考信号产生第二比较信号；
使用所述第一和第二比较信号在所述第二节点处产生调整的第二信号，其中使用所述第一和第二比较信号包括以下的其中之
响应于所述第一比较信号和脉冲宽度调制信号从第一触发器产生计数增量信号，或者响应于所述第二比较信号和脉冲宽度调制信号从第二触发器产生计数减量信号；以及
比较所述第一信号和所述调整的第二信号以产生用于所述低边半导体设备的第一驱动信号。
4.如权利要求3所述的方法，其中调整所述第二节点(46)处的所述第二信号的操作包括如果所述第一信号小于零则增加所述第二信号；且其中
调整所述第二节点(46)处的所述第二信号的操作包括如果所述第一信号为大于零则降低所述第二信号。
5.如权利要求3所述的方法，其中如果所述第一信号是非零信号则调整所述第二节点(46)处的所述第二信号的操作包括以下两个操作之一：如果所述第一信号是正的电感器电流则增加所述第二信号，或者如果所述第一信号是负的电感器电流则降低所述第二信号。
6.如权利要求3所述的方法，其中监控所述第一节点(20)处的所述第一信号的操作包括监控所述第一节点(20)处的开关电压，且其中如果所述第一信号是非零信号则调整所述第二节点(46)处的所述第二信号的操作包括调整所述第二节点(46)处的阈值电压。
7.一种用于调整阈值电压的方法，包括：
提供具有控制端、第一电流传导端和第二电流传导端的开关晶体管(102、104)，所述第一电流传导端在第一节点耦合到能量存储元件(18)；
响应于比较所述第一节点处的第一电压与第二节点处的第二电压产生第一驱动信号，所述第一驱动信号用于驱动所述开关晶体管；
关断所述开关晶体管；
响应于所述第一节点处的第一电压是负电压或是正电压：
在关断所述开关晶体管之后，比较所述第一节点处的第一电压与第一和第二参考电压以分别产生第一和第二比较信号；以及
通过如下步骤，响应于所述第一和第二比较信号改变计数输出信号：
响应于所述第一比较信号和脉冲宽度调制信号从第一触发器产生计数增量信号，或者响应于所述第二比较信号和脉冲宽度调制信号从第二触发器产生计数减量信号；
响应于所述计数增量信号或计数减量信号调节所述第二节点处的第二电压，以产生调整的第二电压；
比较所述第一节点处的第一电压和所述调整的第二电压以产生调整的比较信号；以及
响应于所述调整的比较信号改变关断所述开关晶体管(102、104)的时间。
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