CN104917357A - 开关控制电路、开关控制方法以及使用其的转换器 - Google Patents

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Abstract

一种开关控制电路、开关控制方法以及使用其的转换器。提供一种用于控制电源的电流控制开关的开关控制电路，所述电源包括串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关。所述开关控制电路包括：电流测量单元，被配置为测量流入负载的电流；电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为当积分电流与参考值基本相同时截止电流控制开关，当自电流控制开关断开的时间起经过预定义截止时间时导通电流控制开关。所述开关控制电路可迅速且准确地控制平均电流。

Description

开关控制电路、开关控制方法以及使用其的转换器
本申请要求于2014年3月10日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0027968号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的全部公开内容通过出于各种目的的引用被合并于此。
技术领域
以下描述涉及一种开关控制技术。以下描述还涉及一种不管输入改变、外围部分改变、负载改变或开关断开时间如何而能够控制稳定的平均电流的开关控制电路、方法以及使用所述开关控制电路和方法的转换器。
背景技术
电源是对负载进行供电的设备。作为电源之一的Buck转换器对应于降压DC-DC转换器(step-down DC-DC converter)。也就是说，这样的转换器输出低于输入电压的电压。Buck转换器使用电感器和控制电感器以反复执行将能量供应存储在电感器中的处理以及将电感器放电到负载的处理的两个开关(例如，所述两个开关是晶体管和二极管)。
可使用线性稳压器替代Buck转换器来降低DC电源的电压。然而，使用线性稳压器存在着这样的问题，因为线性稳压器以相当大一部分的额外电力被耗尽为热的方式来工作，所以在线性稳压器工作时发生的能量浪费高。同时，当Buck转换器被实现为集成电路时，由于提供给Buck转换器的至少95％的电力可被转换，因此通常使用Buck转换器。
连接有LED(发光二极管)的Buck转换器可包括：开关，控制流到LED的电流；感测电路，测量负载电流(例如，用于串联连接到LED和电感器的负载的负载电流)；控制电路，基于所测量的负载电流来控制开关以控制恒定地保持负载平均电流。
各种技术涉及到平均电感器电流模式切换转换器，并涉及到用于在切换转换器中调节平均电感器电流的控制电路和方法。这些技术公开了电源上的控制负载电流的控制电路的方面。
图1示出由控制电路控制的负载电流的波形图。
参照图1，x轴和y轴分别代表时间和电流值。因此，图1示出负载电流随着时间如何改变。
图1的控制电路通过感测电路感测流到负载的电流，并存储感测电流达到预定义参考电流值REF的时间。例如，控制电路存储达到时间T1，其中，达到时间T1指示从控制电流的开关接通的时间至感测电流达到预定义参考电流值REF的时间。
控制电路计算在感测电流达到预定义参考电流REF的时间所存储的达到时间T1，并在与达到时间T1对应的流逝时间T2断开开关。负载电流的平均电流保持为预定义参考电流REF。
在这样的控制电路中，负载电流被假定为不断增大。然而，当负载电流没有不断改变时，存在难以控制平均电流以使平均电流与参考电流基本相同的问题。
另外，这样的控制电路包括用于确定感测电流达到参考电流时的达到时间并存储确定的达到时间的中间运算电路。因此，这样的控制电路会出现以下问题，出现用于电流控制的延迟时间并且难以根据输入电力和负载控制平均电流。
发明内容
提供本发明内容来以简化的形式介绍在下面的具体实施方式中进一步描述的一组经选择的构思。本发明内容不意在辨别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用来帮助确定所要求保护的主题的范围。
示例提供一种能够迅速且准确地执行平均电流控制的电源装置的开关控制技术。
示例提供一种能够实时执行电流控制的电源装置的开关控制技术。
在一个总体方面，一种用于控制电源的电流控制开关的开关控制电路，所述电源包括串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关，所述开关控制电路包括：电流测量单元，被配置为测量流入负载的电流；电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
电流控制开关可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
电流测量单元可包括连接在电流控制开关的一个端子和参考电压之间的电流测量电阻器，并且电流测量单元被配置为测量电流测量电阻器两侧的电压。
电流积分单元可包括被配置为将测量的电压转换为电流的V-I转换器。
电流积分单元可对预定义参考电流进行积分以产生根据时间来变化的参考值。
电流积分单元可包括：第一非独立电流源，被配置为提供具有与测量电流值对应的值的第一电流；第二非独立电流源，被配置为提供具有与关于参考值的参考电流值对应的值的第二电流；一对电容器，分别串联连接到第一非独立电流源和第二非独立电流源，其中，电流积分单元通过所述一对电容器中的每个电容器对测量的电流和参考电流执行积分操作。
第二非独立电流源可包括差分放大电路，其中，差分放大电路双倍放大参考电流以对放大的参考电流和测量的电流之间的差进行放大。
电流积分单元可包括：恒流源，被配置为提供特定电流；第一开关，连接到恒流源，第一开关被配置为通过测量的电流来控制；第二开关，连接到恒流源，第二开关被配置为通过与参考值相关的参考电流来控制，其中，第一开关与第二开关并联连接，并且第一开关与第二开关一起串联连接到恒流源；一对电容器，分别串联连接到第一开关和第二开关，所述一对电容器被配置为对流入第一开关和第二开关的电流执行积分操作。
比较单元可以是差分放大器。
控制单元可包括：截止时间控制单元，被配置为计算自电流控制开关断开的时间起的预定义截止时间；开关驱动单元，被配置为基于比较单元和截止时间控制单元的输出而控制电流控制开关。
开关驱动单元可以是被配置为对比较单元和截止时间控制单元的输出执行NOR或NAND逻辑运算的SR锁存器。
在另一总体方面，一种在开关控制电路中执行的开关控制方法，所述开关控制电路用于控制电源的电流控制开关，所述电源包括串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关，所述开关控制方法包括：测量流入负载的电流，对测量的电流进行积分，比较积分电流值和参考值，响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
在另一总体方面，一种转换器，包括：负载，串联连接到输入电力；电感器，串联连接到负载；电流控制开关，串联连接到电感器，电流控制开关被配置为控制流入负载的电流；续流二极管，并联连接到负载和电感器，其中，所述负载和电感器相互串联连接；开关控制电路，被配置为控制电流控制开关，其中，所述开关控制电路包括：电流测量单元，被配置为测量流入负载的电流；电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
在另一总体方面，一种用于控制电流控制开关的开关控制电路，所述开关控制电路包括：电流测量单元，被配置为测量流入串联连接到输入电力的负载的电流，其中，负载、电感器和电流控制开关串联连接到输入电力；电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
电流控制开关可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
电流测量单元可包括连接在电流控制开关的一个端子和参考电压之间的电流测量电阻器，电流测量单元被配置为测量电流测量电阻器两侧的电压。
电流积分单元可包括：第一非独立电流源，被配置为提供具有与测量电流值对应的值的第一电流；第二非独立电流源，被配置为提供具有与关于参考值的参考电流值对应的值的第二电流；一对电容器，分别串联连接到第一非独立电流源和第二非独立电流源，其中，电流积分单元通过所述一对电容器中的每个电容器对测量的电流和参考电流执行积分运算。
第二非独立电流源可包括差分放大电路，其中，差分放大电路双倍放大参考电流以对放大的参考电流和测量的电流之间的差进行放大。
电流积分单元可包括：恒流源，被配置为提供特定电流；第一开关，连接到恒流源，第一开关被配置为通过测量的电流来控制；第二开关，连接到恒流源，第二开关被配置为通过与参考值相关的参考电流来控制，其中，第一开关与第二开关并联连接，并且第一开关与第二开关一起串联连接到恒流源；一对电容器，分别串联连接到第一开关和第二开关，所述一对电容器被配置为对流入第一开关和第二开关的电流执行积分运算。
控制单元可包括：截止时间控制单元，被配置为计算自电流控制开关断开的时间起的预定义截止时间；开关驱动单元，被配置为基于比较单元和截止时间控制单元的输出而控制电流控制开关。
描述的示例具有以下优点。但是，这不意味着全部示例包括全部以下优点或者限于仅包括以下优点。
根据示例的开关控制技术对测量的电流和参考电流分别进行积分和比较。通过这种方式，示例迅速且准确地执行平均电流控制。
因此，根据示例的开关控制技术通过电流积分运算来实时执行电流控制。
附图说明
图1示出由控制电路控制的负载电流的波形图。
图2是示出根据示例的转换器的电路图。
图3是示出根据示例的图2的电流积分单元的电路图和波形图。
图4是示出根据另一示例的图2的电流积分单元的电路图和波形图。
图5是示出根据另一示例的图2的电流积分单元的电路图和波形图。
在整个附图和具体实施方式中，除非另外描述或提供，否则相同的附图标记将被理解为表示相同的元件、特征和结构。附图可不必成比例，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和绘示。
具体实施方式
提供以下详细描述来帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在此描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改及等同物对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。所描述的处理步骤和/或操作的进展是示例；然而，除了必需按特定顺序发生的步骤和/或操作之外，步骤和/或操作的顺序不限于在此阐述的顺序，并且可如本领域中公知地改变。此外，为了更加清楚和简明，可省略对本领域的普通技术人员公知的功能和构造的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，并且不应被解释为限于在此描述的示例。相反地，提供在此描述的示例，使得本公开将是全面而完整的，并且在此描述的示例将向本领域的普通技术人员传达本公开的全部范围。
可如下理解本公开中使用的术语。
虽然可使用诸如“第一”和“第二”等的术语来描述各种组件，但是这样的组件不被理解为限于以上术语。仅使用以上术语来将一个组件与另一个组件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一组件可表示为第二组件，类似地，第二组件可表示为第一组件。
将理解，当元件被表示为“连接到”另一元件时，在一些示例中的这样的元件可直接连接到其它元件或者还可存在中间元件。相比之下，当元件被明确表示为“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。另外，除非明确指定为相反情况，否则术语“包括”以及诸如“包括”或“包含”的变形将被理解为暗示包含所陈述的元件，但不暗示排除任何其它的元件。同时，将类似地解释描述组件之间的关系的其它表述，诸如，“……之间”、“直接……之间”或“与……相邻”以及“与……直接相邻”。
除非上下文另外清楚地指示，否则本公开中的单数形式意在还包括复数形式。还将理解，诸如“包括”或“具有”等的术语意在指示在特定示例中存在说明书中公开的特征、数量、操作、动作、组件、部分或其组合，并且不意在排除在其它示例中存在或添加一个或更多个其它的特征、数量、操作、动作、组件、部分或其组合。
本申请中使用的术语仅被用来描述各种示例，而不意在限制本公开。除非另有定义，否则基于本公开，在此使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在本公开中清楚地如此定义，否则如常用字典中定义的术语将被解释为具有等同于相关技术领域中的上下文含义，而不以理想或过于正式的含义来解释它们。
图2是示出根据示例的转换器的电路图。
参照图2，转换器200包括：负载210、电感器220、续流二极管230、电流控制开关240和开关控制电路260。
转换器200对应于电源。例如，转换器200是输出低于输入电压的电压的Buck转换器。
负载210对应于与输入电压VIN串联连接的元件。例如，负载元件210消耗电能。在示例中，负载210被实现为LED(发光二极管)装置。
电感器220根据电流控制开关240的操作，存储通过输入电力提供的能量或释放所存储的能量。下面将进一步描述电流控制开关240的操作。在这个示例中，电感器220感应与输入到电感器220的电流的改变量成比例的电压来抑制电流的突然改变，并存储与输入到电感器220的电流的平方成比例的量的能量。
例如，电流控制开关240的导通时间段和截止时间段根据变化的电感器容量，响应于彼此而改变。因此，电流控制开关240的工作频率响应于导通时间段和截止时间段而改变。
在图2的示例中，当由电感器220输出能量时，续流二极管230形成向负载210提供相应能量的电流运动环。此外，当电流控制开关240截止时，续流二极管230向负载210输出电感器220中存储的能量，以消耗电感器220中存储的能量。此外，在图2的示例中，续流二极管230防止由从电感器220进入电流控制开关240的充电电流的流引起的对转换器200的破坏，诸如，由火花(spark)引起的对电流控制开关240的破坏。
在图2的示例中，电流控制开关240串联连接到电感器220，并反复执行导通和截止操作以控制流入负载210的电流量。
另外，在示例中，电流控制开关240通过控制信号来导通或截止，并根据电流控制开关240的导通或截止状态而可选地提供流入电感器220的电流的运动环(movement loop)。
当电流控制开关240导通时，通过输入电力提供的电流流入电感器220，在电感器220中积累能量，并且电流越来越多地流入负载210中。
然后，当电流控制开关240截止(断开)时，形成电流运动环，从而电感器电流(即，从电感器220中积累的能量产生的电流)通过续流二极管230流入负载210。电感器电流增加，直到电流控制开关240导通为止。同时，在图2的示例中，转换器200反复接通和断开电流控制开关240以输出脉冲型电流。
开关控制电路260控制电流控制开关240的操作。更具体地讲，在示例中，开关控制电路260基于对测量电流进行积分的积分操作的结果和参考电压，测量流入负载210的电流以控制电流控制开关240的操作。下文中，进一步描述开关控制电路260。
参照图2，开关控制电路260包括：电流测量单元、电流积分单元261、比较单元262和控制单元。
在图2的示例中，电流测量单元测量流入负载210的电流。在图2的示例中，电流测量单元包括连接在电流控制开关240的一个端子和电路的参考电压之间的电流测量电阻器250，从而基于电流测量电阻器250两端的电压(或类似地，CS端的电压)测量流入负载210的电流。
在一个示例中，电流测量单元包括将电流测量电阻器250两侧的电压转换成测量电流的电压-电流(V-I)转换器265。在这个示例中，V-I转换器265安装在开关控制电路260中用于测量电流的端子处。同时，V-I转换器265被布置在电流测量电阻器250和电流积分单元261之间。在另一示例中，V-I转换器被包括在电流积分单元261中。
在这个示例中，电流积分单元261对测量电流执行积分操作。
在一个示例中，电流积分单元261对预定义参考电流进行积分以产生随着时间变化的适当的参考电量。在一个示例中，在制造过程中设置预定义参考电流，或者在另一示例中，通过安装在电流积分单元261中和安装在电流积分单元261外部的提供电流的引脚或者设置预定义参考电流的特定程序，来改变预定义参考电流。在另一示例中，由用户通过平均端子设置预定义参考电流，其中，平均端子是允许用户设置预定义参考电流的具有输入容量的计算机。
例如，电流积分单元261接收在电流测量单元中测量的电流和预定义参考电流。然后电流积分单元261对以上两个电流中的每个执行积分操作。
参照图3至图5描述电流积分单元261的构造。
在一个示例中，当电流控制开关240导通时，电流积分单元261执行积分操作。在这个示例中，电流积分单元261在电流控制开关240截止时重置。例如，电流积分单元261提供在电容器中积累的能量，并在电流控制开关240截止时被重置。
在这个示例中，比较单元262对通过在电流积分单元261中对电流测量单元测量的电流积分而获得的电流值和参考电量进行比较。作为这个比较的部分，参考电量对应于根据特定斜率的增大形式，或者对应于在电流积分单元261中对预定义参考电流进行积分的积分结果。如以下讨论的，假定参考电量为积分的参考电流。
在这个示例中，如之前讨论的，比较单元262比较在电流积分单元261中积分的每个电流值。
另外，比较单元262比较测量电流的积分值(即，第一积分值)与参考电流的积分值或参考电量(即，第二积分值)。
在一示例中，比较单元262被实现为放大器，诸如，差分放大器。
例如，比较单元262通过输出积分值的差(例如，通过计算第一积分值减去第二积分值)来比较第一积分值和第二积分值。因为在电流控制开关240导通时参考值大于测量电流的积分值，所以比较单元262可输出由低电平或0指示的负值。随着时间流逝，因为流入负载210的电流值增大，所以比较单元262可输出由高电平或1指示的正值。
控制单元连接到电流控制开关240，并且在如使用比较单元262确定的积分电流值与参考值基本相同时截止电流控制开关240。在这个示例中，控制单元连接到电流控制开关240的栅极端子。
另外，在这个示例中，控制单元产生导通电流控制开关240的控制信号，以控制电流控制开关240使得电流控制开关形成通过输入电力向负载210流入电流的电流运动环。
然后，当比较单元262的输出符号改变(诸如，从负值变为正值)时，控制单元产生截止电流控制开关240的控制信号以切断从输入电力流入电流运动环的电流。即当积分测量电流与参考电量基本相同时或者可选地当每个积分电流值彼此基本相同时，发生这样的符号改变。
另外，控制单元产生导通电流控制开关240的控制信号，以在电流控制开关240的截止时间之后流逝特定时间时形成通过输入电力经由电流控制开关240将电流输出到负载210的电流运动环。在示例中，这样的特定时间是预定义截止时间。
在一个示例中，控制单元包括计算自电流控制开关240截止的时间起的预定义截止时间的截止时间控制单元263。这里，截止时间对应于自电流控制开关240截止的时间起的时间，以包括电流控制开关240保持为截止时的时间。
例如，在截止时间期间，截止时间控制单元263输出低电平信号(例如，值为0)，或者当截止时间过去时，截止时间控制单元263输出高电平信号(例如，值为1)。
在一个示例中，截止时间控制单元263还包括根据外部输入或特定程序来设置截止时间的时间设置模块。例如，由用户通过RT-OFF端子潜在地设置这样的截止时间。
在一个示例中，控制单元包括基于比较单元262和截止时间控制单元263的输出而控制电流控制开关240的开关驱动单元264。
另外，在示例中，开关驱动单元264对比较单元262和截止时间控制单元263执行NOR或NAND逻辑运算。然后，这样的逻辑运算的结果被输出为控制电流控制开关240的控制信号。
在一个示例中，开关驱动单元264被实现为对比较单元262和截止时间控制单元263的输出执行NOR或NAND逻辑运算的SR锁存器。
在这样的示例中，SR锁存器的输入端S和R分别接收截止时间控制单元263和比较单元262的输出。在这个示例中，当输入端子S接收到高电平信号(诸如值为1)时，SR锁存器呈现SET状态，以从输出端子Q输出导通电流控制开关240的控制信号。然后，当输入端子R根据比较单元262的输出接收到高电平信号(诸如1或正信号的值)时，SR锁存器呈现RESET状态，以在输出端子Q输出截止电流控制开关240的控制信号。同时，当比较单元262的输出达到高电平时，截止时间控制单元263输出低电平信号。
因此，这样的示例的开关控制单元260迅速且准确地控制负载电流以在电流控制开关240导通时执行积分操作。另外，与可选技术相比，开关控制电路260实时反映输入电力和输出电力的改变，从而准确控制负载的平均电流。
参照图3至图5进一步描述图2中的电流积分单元261的详细构造。
图3是示出根据示例的图2的电流积分单元的电路图和波形图。
参照图3A，电流积分单元261包括一对非独立电流源和分别串联连接到所述一对非独立电流源的一对电容器。
另外，第一非独立电流源对应于响应于测量电流而提供第一电流I1的电流源，第二非独立电流源对应于响应于参考电流而提供第二电流I2的电流源。
在这个示例中，第一非独立电流源提供第一电流I1，其中，I1对应于“gm×VCS1”。这里，“gm”对应于测量电流的电流比，并对应于任意常数。另外，在这个示例中，第二非独立电流源提供I2，其中，I2对应于“gm×Average(平均)”。在这个示例中，I2的“gm”值与I1的“gm”值基本相同。
在这个示例中的所述一对电容器对测量电流和参考电流均执行积分操作。
第一节点连接到比较单元262的输入端子(例如，“+”端子)，并且第一节点还连接到第一非独立电流源和电容器。第一节点的电压被提供给比较单元262的输入端子(例如，“+”端子)。另外，第二节点连接到比较单元262的另一输入端子(例如，“-”端子)，并且第二节点还连接到第二非独立电流源和电容器。第二节点的电压被提供给比较单元262的输入端子(例如，“-”端子)。
参照图3B，x轴和y轴分别代表时间和电流值。
参考电流“平均”呈现为无论经过多少时间都具有预定义值的固定值，测量电流VCS1呈现为随着时间流逝而不断增大。
参照图3C，x轴和y轴分别代表时间和积分电流值(即，积分值Q)。
电流积分单元261自电流控制开关240导通(诸如，由低电平信号或值0来指示)的时间起对每个电流执行积分操作。如示出的，因为测量电流随着时间流逝以线性方式不断增大且线性函数的积分是二次函数，所以测量电流的积分值(即，第一积分值)具有抛物线形式。另外，因为参考电流具有固定值而常数函数的积分是线性函数，所以参考电流的积分值(即，第二积分值)呈现特定的斜率形式。
如示例所示，在第一积分值与第二积分值基本相同时的时间t1，第一积分值的曲线与第二积分值的曲线相交。也就是说，在图3B中，t1可对应于平均函数下面的图形面积与VCS1下面的图形面积基本相等的时间。
同时，在这个示例中，在时间t1，开关控制电路260截止电流控制开关240，并且电流积分单元261被重置。
在示例中，第二非独立电流源双倍放大参考电流，并且还包括用于对放大的参考电流和测量电流之间的差进行放大的差分放大电路。
图4是示出根据另一示例的图2中的电流积分单元的电路图和波形图。
参照图4A，图4A呈现与图3A的构造类似的构造，但是从第二非独立电流源提供的电流值I2的大小对应于“gm×(2×Average-VCS1)”。
此外，在图4A中，第二非独立电流源的内部电路包括放大器，第二非独立电流源双倍放大参考电流。第二非独立电流源对放大的参考电流和测量电流之间的差进行放大以提供I2，其中，I2对应于“gm×(2×Average-VCS1)”。
因此，即使在测量电流中发生偏移，开关控制单元260也能交互地补充在第一和第二非独立电流源中发生的偏移值，从而不管偏移如何都能准确控制电流。
参照图4B，第二非独立电流源的电流随着时间流逝而不断减小。
参照图4C，因为测量电流随着时间流逝以线性方式恒定地增大且线性函数的积分是二次函数，所以第一积分值具有抛物线形式，因为第二非独立电流源的电流随着时间流逝以线性方式恒定地减小，所以第二积分值具有抛物线形式。如图3C所示，在第一积分值的曲线与第二积分值的曲线相交时的时间t2，开关控制电路260截止电流控制开关240并且电流积分单元261被重置。
在一个示例中，电流积分单元261包括恒流源、第一开关、第二开关和一对电容器。恒流源提供特定电流。第一开关连接到恒流源并受测量电流控制。第二开关连接到恒流源并受参考电流控制。其中，第一开关与第二开关并联连接，并且第一开关与第二开关一起串联连接到恒流源。所述一对电容器分别串联连接到第一开关和第二开关，并对流过第一开关和第二开关的电流执行积分运算。
图5是示出根据另一示例的图2中的电流积分单元的电路图和波形图。
参照图5A，电流积分单元261包括恒流源以及分别串联连接到恒流源的第一开关和第二开关。
由于示出一个恒流源，因此这意味着电流I3的分别流入第一开关和第二开关的电流基本相同。另外，在另一示例中，恒流源被实现为两个恒流源，并且在这样的示例中，从所述两个恒流源提供的电流值也基本相同。
在这样的示例中，基于测量电流的电流值确定从第一开关流入第一电容器的电流值，基于参考电流的电流值确定从第二开关流入第二电容器的电流值。
参照图5B，参考电流“平均”呈现为不管流逝的时间多久而具有预定义值的固定值，测量电流VCS1呈现为根据流逝的时间而恒定地增大。
参照图5C的示例，因为流过第一开关的电流值恒定地增大直到施加到第一开关的栅极的电压值大于施加到第二开关的栅极的恒定电压值为止，所以作为在第一电容器中积累的大量电荷的第一积分值在特定时间(诸如，当电压超过开关的阈值电压时的时间)迅速增大。在这样的示例中，因为流过第二开关的电流值不断减小直到施加到第一开关的栅极的电压值大于施加到第二开关的栅极的恒定电压值为止，所以第二积分值在特定值达到饱和。
如图5C所示，在第一积分值的曲线与第二积分值的曲线交叉时的时间t3，开关控制电路260截止电流控制开关240并且电流积分单元261被重置。
例如，通过开关控制电路260执行开关控制方法，开关控制电路260控制电源的电流控制开关240，电源包括分别串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关240。
开关控制方法包括以下操作。
在操作S610，开关控制电路260通过电流测量单元测量流入负载的电流。
在操作S620，开关控制电路260对经过电流积分单元261的测量电流进行积分。在这个操作中，开关控制电路260对预定义参考电流执行积分操作以产生参考电压。
在操作S630，开关控制电路260在比较单元262中比较积分电流值与参考值或积分参考电流。
在操作S640，当积分电流值与参考值基本相同时，开关控制电路260使用开关驱动单元264来截止电流控制开关240。
在示例中，当自电流控制开关240截止的时间起流逝预定义截止时间时，开关控制电路260导通电流控制开关240。
因此，开关控制电路260使用截止时间控制单元263来计算自电流控制开关240截止的时间起的截止时间，并在截止时间流逝时使用开关驱动单元264导通电流控制开关240。
可使用硬件组件来实现在此描述的设备和单元。硬件组件可包括(例如)控制器、传感器、处理器、产生器、驱动器以及其它等效电子器件。可使用一个或更多个通用的或专用的计算机(诸如，处理器、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微型计算机、现场可编程阵列、可编程逻辑单元、微处理器或者能够以限定方式响应并执行指令的任何其它装置)。硬件组件可运行操作系统(OS)以及在OS上运行的一个或更多个软件应用。硬件组件还可响应于软件的执行而访问、存储、操控、处理和创建数据。为了简化的目的，处理装置的描述用作单数；然而，本领域的技术人员将理解处理装置可包括多个处理元件和多种类型的处理元件。例如，硬件组件可包括多个处理器或者处理器和控制器。另外，不同的处理构造是可行的，诸如，并行处理器。
以上描述的方法可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的一些组合，以独立地或共同地指示或配置处理装置按期望进行操作。软件和数据可被永久或暂时地实施在能够将指令或数据提供给处理装置或者由处理装置解释的任何类型的机器、组件、物理或虚拟设备、计算机存储介质或装置中。软件还可分布在联网的计算机系统中，使得软件以分布式方式被存储和执行。具体地讲，可通过一个或更多个非暂时性计算机可读记录介质存储软件和数据。非暂时性计算机可读记录介质还可包括只有软件程序指令、数据文件、数据结构等或者软件程序指令、数据文件、数据结构等的组合。非暂时性计算机可读记录介质可包括能存储其后可由计算机系统或处理装置读取的数据的任何数据存储装置。非暂时性计算机可读记录介质的示例包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、致密盘只读存储器(CD-ROM)、磁带、USB、软盘、硬盘、光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)以及PC接口(例如，PCI、PCI-express、WiFi等)。另外，用于完成在此公开的示例的功能程序、代码和代码段可由本领域的编程技术人员基于在此提供的附图的流程图和框图及其相应描述来解释。
仅作为非详尽说明，在此描述的终端/装置/单元可表示移动装置和诸如高分辨率电视(HDTV)、光盘播放器、DVD播放器、蓝光播放器、机顶盒的装置，以及能够进行与在此公开的通信一致的无线通信或网络通信的任何其它装置，其中，所述移动装置为诸如蜂窝电话、智能电话、可穿戴智能装置(诸如，戒指、手表、眼镜、手镯、脚链、腰带、项链、耳环、头带、头盔、嵌入在衣服中的装置等)、个人计算机(PC)、平板个人计算机(平板)、平板手机、个人数字助理(PDA)、数码相机、便携式游戏机、MP3播放器、便携式/个人多媒体播放器(PMP)、手持式电子书、超便携移动个人计算机(UMPC)、便携式膝上型PC、全球定位系统(GPS)导航。在非详尽示例中，可穿戴装置可以是可自行安装在用户的身体上，诸如，眼镜或手镯。在另一非详尽示例中，可穿戴装置可通过附属装置安装在用户的身体上，诸如，使用臂带将智能电话或平板系在用户的手臂上或者使用绳索将可穿戴装置挂在用户的脖子上。
虽然本公开包括特定示例，但是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在这些示例中在形式和细节上进行各种改变对本领域的普通技术人员而言将是清楚的。在此描述的示例应仅被理解为描述性意义，而不是为了限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述应被理解为可应用于其它示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术和/或如果所描述的系统、结构、装置或电路中的组件以不同的方式来组合和/或由其它组件或他们的等同物来替换或补充，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式来限定，而是由权利要求及其等同物来限定，并且在权利要求及其等同物的范围内的所有变化应被解释为被包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种开关控制电路，用于控制电源的电流控制开关，所述电源包括串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关，所述开关控制电路包括：
电流测量单元，被配置为测量流入负载的电流；
电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；
比较单元，被配置为比较积分电流值与参考值；
控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
2.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，电流控制开关是金属氧化物半导体场效应晶体管。
3.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，电流测量单元包括连接在电流控制开关的一个端子和参考电压之间的电流测量电阻器，电流测量单元被配置为测量电流测量电阻器两侧的电压。
4.如权利要求3所述的开关控制电路，其中，电流积分单元包括被配置为将测量的电压转换为电流的电压-电流转换器。
5.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，电流积分单元对预定义参考电流进行积分以产生根据时间来变化的参考值。
6.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，电流积分单元包括：
第一非独立电流源，被配置为提供具有与测量电流值对应的值的第一电流；
第二非独立电流源，被配置为提供具有与关于参考值的参考电流值对应的值的第二电流；
一对电容器，分别串联连接到第一非独立电流源和第二非独立电流源，
其中，电流积分单元通过所述一对电容器中的各个电容器对测量的电流和参考电流执行积分运算。
7.如权利要求6所述的开关控制电路，其中，第二非独立电流源包括差分放大电路，其中，差分放大电路双倍放大参考电流以对放大的参考电流和测量的电流之间的差进行放大。
8.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，电流积分单元包括：
恒流源，被配置为提供特定电流；
第一开关，连接到恒流源，第一开关被配置为通过测量的电流来控制；
第二开关，连接到恒流源，第二开关被配置为通过与参考值相关的参考电流来控制，其中，第一开关与第二开关并联连接，并且第一开关与第二开关一起串联连接到恒流源；
一对电容器，分别串联连接到第一开关和第二开关，所述一对电容器被配置为对流入第一开关和第二开关的电流执行积分运算。
9.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，比较单元是差分放大器。
10.如权利要求1所述的开关控制电路，其中，控制单元包括：
截止时间控制单元，被配置为计算自电流控制开关断开的时间起的预定义截止时间；
开关驱动单元，被配置为基于比较单元和截止时间控制单元的输出来控制电流控制开关。
11.如权利要求10所述的开关控制电路，其中，开关驱动单元是被配置为对比较单元和截止时间控制单元的输出执行NOR或NAND逻辑运算的SR锁存器。
12.一种在开关控制电路中执行的开关控制方法，所述开关控制电路用于控制电源的电流控制开关，所述电源包括串联连接到输入电力的负载、电感器和电流控制开关，所述开关控制方法包括：
测量流入负载的电流，
对测量的电流进行积分，
比较积分电流值和参考值，
响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，
响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
13.一种转换器，包括：
负载，串联连接到输入电力；
电感器，串联连接到负载；
电流控制开关，串联连接到电感器，电流控制开关被配置为控制流入负载的电流；
续流二极管，并联连接到负载和电感器，其中，所述负载和电感器相互串联连接；
开关控制电路，被配置为控制电流控制开关，
其中，所述开关控制电路包括：
电流测量单元，被配置为测量流入负载的电流；
电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；
比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；
控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
14.一种开关控制电路，用于控制电流控制开关，所述开关控制电路包括：
电流测量单元，被配置为测量流入串联连接到输入电力的负载的电流，其中，负载、电感器和电流控制开关串联连接到输入电力；
电流积分单元，被配置为对测量的电流进行积分；
比较单元，被配置为比较积分电流值和参考值；
控制单元，连接到电流控制开关，控制单元被配置为响应于与参考值基本相同的积分电流值而断开电流控制开关，响应于自电流控制开关断开的时间起已流逝的预定义截止时间而接通电流控制开关。
15.如权利要求14所述的开关控制电路，其中，电流控制开关是金属氧化物半导体场效应晶体管。
16.如权利要求14所述的开关控制电路，其中，电流测量单元包括连接在电流控制开关的一个端子和参考电压之间的电流测量电阻器，电流测量单元被配置为测量电流测量电阻器两侧的电压。
17.如权利要求14所述的开关控制电路，其中，电流积分单元包括：
第一非独立电流源，被配置为提供具有与测量电流值对应的值的第一电流；
第二非独立电流源，被配置为提供具有与关于参考值的参考电流值对应的值的第二电流；
一对电容器，分别串联连接到第一非独立电流源和第二非独立电流源，
其中，电流积分单元通过所述一对电容器中的每个电容器对测量的电流和参考电流执行积分运算。
18.如权利要求17所述的开关控制电路，其中，第二非独立电流源包括差分放大电路，其中，差分放大电路双倍放大参考电流以对放大的参考电流和测量的电流之间的差进行放大。
19.如权利要求14所述的开关控制电路，其中，电流积分单元包括：
恒流源，被配置为提供特定电流；
第一开关，连接到恒流源，第一开关被配置为通过测量的电流来控制；
第二开关，连接到恒流源，第二开关被配置为通过与参考值相关的参考电流来控制，其中，第一开关与第二开关并联连接，并且第一开关与第二开关一起串联连接到恒流源；
一对电容器，分别串联连接到第一开关和第二开关，所述一对电容器被配置为对流入第一开关和第二开关的电流执行积分运算。
20.如权利要求14所述的开关控制电路，其中，控制单元包括：
截止时间控制单元，被配置为计算自电流控制开关断开的时间起的预定义截止时间；
开关驱动单元，被配置为基于比较单元和截止时间控制单元的输出来控制电流控制开关。
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