CN107408887A - 用于dc‑dc转换器的电流感测控制器 - Google Patents

用于dc‑dc转换器的电流感测控制器 Download PDF

Info

Publication number
CN107408887A
CN107408887A CN201480084326.5A CN201480084326A CN107408887A CN 107408887 A CN107408887 A CN 107408887A CN 201480084326 A CN201480084326 A CN 201480084326A CN 107408887 A CN107408887 A CN 107408887A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
voltage
side switch
signal
low
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201480084326.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107408887B (zh
Inventor
谭润钦
B·杨
Y·邓
A·约翰逊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Priority to CN202010385913.5A priority Critical patent/CN111464029B/zh
Publication of CN107408887A publication Critical patent/CN107408887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107408887B publication Critical patent/CN107408887B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本申请公开一种DC‑DC转换器，其包括第一开关(201)、耦合到第一开关的第二开关(203)、电感器(202)以及多个串联连接的功率晶体管(208)。第一开关连接在输入电压(Vin)和共同节点之间。第一开关和第二开关以往复方式接通和断开以将输入电压或接地端耦合到共同节点。将共同节点连接到DC‑DC转换器的输出电压节点的电感器，被配置成基于流经电感器的电流控制在输出电压节点处的电压。为了控制流经电感器的电流量，多个功率晶体管同时由基于在共同节点处的电压(Vsw)值和电源电压的第一信号控制。此外，第一信号用于防止在第一开关接通时高电压降使多个功率晶体管过载。

Description

用于DC-DC转换器的电流感测控制器
相关申请的交叉引用
无
技术领域
背景技术
电流感测电路广泛用于各种类型的DC-DC转换器。一般来说，如果潜在地大的输出电流必须由DC-DC转换器的芯片上开关驱动，那么电流感测电路可用于检测该输出电流的相对或绝对值。可监测或感测输出电流的电平以防止对开关或总体上对转换器的损害。
发明内容
本文中公开了避免电流感测控制器过载的系统和方法，以便确保电流感测控制器精确地感测DC-DC转换器的电感器电流。在实施例中，DC-DC转换器包括连接到输入电压和共同节点的高压侧开关、连接到接地端和共同节点的低压侧开关以及耦合到共同节点的多个功率晶体管。更具体地，如果高压侧开关接通，那么高压侧开关为DC-DC转换器的输出电压节点提供通过高压侧开关和通过共同节点的信号路径。如果低压侧开关接通，那么低压侧开关为DC-DC转换器的输出电压节点提供通过低压侧开关和通过共同节点的信号路径。功率晶体管被配置成基于由电流源提供的第二电流和多个功率晶体管的导通电阻(conductive resistance)的值，控制流经将共同节点连接到输出电压节点的电感器的第一电流，其中第一电流确定在DC-DC转换器的输出电压节点处的输出电压。多个功率晶体管中的每个功率晶体管同时由高压侧开关和低压侧开关控制，以便防止在高压侧开关接通时高电压降使多个功率晶体管过载。
在另一实施例中，DC-DC转换器包括第一开关、耦合到第一开关的第二开关、电感器以及多个串联连接的功率晶体管。第一开关用以将输入电压耦合到共同节点。第一开关和第二开关以往复方式接通和断开以便将输入电压或接地端耦合到共同节点。将共同节点连接到DC-DC转换器的输出电压节点的电感器被配置成基于流经电感器的电流控制在输出电压节点处的电压。多个功率晶体管同时由基于在共同节点处的电压值和电源电压的第一信号控制，串联连接的功率晶体管用以控制流经电感器的电流量。此外，第一信号用于防止在第一开关接通时高电压降使多个功率晶体管过载。
在另一实施例中，一种方法包括交替地接通DC-DC转换器的高压侧开关和低压侧开关，基于包括恒定电压值和在连接至高压侧开关和低压侧开关的共同节点处的电压值的信号控制耦合到低压侧开关的多个功率晶体管，基于多个功率晶体管的导通电阻的值由多个功率晶体管控制多个功率晶体管两端的电压降，基于所控制的电压降产生流经连接共同节点和DC-DC转换器的输出电压节点的电感器的电流值。
附图说明
为了详细描述本发明的示例性实施例，现将参考附图，其中：
图1示出根据各种实施例的DC-DC降压转换器的框图；
图2示出根据各种实施例的包括电流感测控制器的DC-DC降压转换器的进一步说明；
图3示出根据各种实施例的用于多个节点和DC-DC降压转换器的信号的波形的实例；以及
图4示出根据各种实施例的用以说明精确地感测DC-DC降压转换器的电感器电流的方法的流程图。
符号和术语
某些术语在整个下面说明书和权利要求中使用以指代特定的系统部件。如本领域技术人员将理解，公司可用不同的名称来指代一部件。本文并不意在区分名称不同而功能相同的部件。在以下讨论和权利要求中，术语“包括”和“包含”以开放式的方式使用，并因此应理解成意指“包括但不限于…”。另外，术语“耦合(couple或couples)”旨在意指间接或直接连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么该连接可为通过直接连接或通过经由其它装置和连接的间接连接。
具体实施方式
以下讨论针对本发明的各种实施例。尽管这些实施例的一个或更多个可为优选的，但是公开的实施例不应被解释为或以其它方式用作限制包括权利要求的本公开的范围。此外，本领域的技术人员将理解，以下描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论仅是所述实施例的实例，并且不旨在暗示包括权利要求的本公开的范围限于所述实施例。
在DC-DC转换器中，电流感测控制器得到广泛的使用。通常，如果潜在地大的输出电流或负载电流必须由DC-DC转换器的芯片上开关驱动，那么电流感测控制器可用于检测该电流的相对或绝对值。可监测或感测电流电平以防止对开关或总体上对转换器的损害。
如下面所述，本发明的实施例针对DC-DC转换器，所述DC-DC转换器包括在转换器内用于低压侧开关的电流感测控制器。包括用于低压侧开关的电流感测控制器有利地提供感测输出电流的精确方法，并且在DC-DC转换器的高压侧开关激活(即，接通)时进一步降低对电流感测控制器损害的风险。DC-DC转换器，优选地根据本公开的DC-DC降压转换器，使用如关于图2以简化电路形式示出的公开电流感测控制器进行操作。其它体系结构也是可能的。
图1示出DC-DC降压转换器。图1示出开关式DC-DC降压转换器100的顶级(top-level)框图。转换器100包括输入电压Vin和输出电压Vout、开关130、输出电感器110以及输出电容器120。DC-DC降压转换器为电压步降转换器，这意味着由该降压转换器提供的输出电压电平低于其输入电压电平。
在图1中，开关130被配置成将节点105选择性地连接到节点101或节点103。正因为如此，在节点105处接收的输入电压电平以及继而流经电感器110的电流iL根据开关130变化。在开关130将节点101连接到节点105时，转换器100通常指的是处于“ON”(接通)状态。另一方面，在节点103连接到节点105时，转换器100处于“OFF”(断开)状态。
以处于OFF状态的转换器100开始，电流iL为零。当开关130首先从节点103切换到101(即，OFF到ON状态)时，电流iL开始改变(增加)，并且响应于改变的(增加的)电流，电感器110在电感器110的两端产生相反的电压降。电感器110两端的电压降抵消输入电压Vin并且因此降低输出电压Vout。随着时间推移，电流改变的速率降低，并且电感器110两端的电压降因此降低，这反过来增加输出电压Vout。在电流降低的时间期间，电感器110经由磁场继续存储能量。如果转换器100再次切换到OFF状态，那么在电感器110两端总是存在电压降。因此，输出电压Vout总是小于输入电压Vin。
继续参考图1，当开关130切换回到节点103时，输入电压Vin几乎从节点105消失，并且电流iL开始降低。改变的电流产生在电感器110两端的电压降的改变。在此时间期间，电感器110将其存储的能量释放到转换器100的其余部分中。如果开关130在电感器110完全放电之前再次切换到节点101(即，OFF到ON状态)，那么输出电压Vout将大于零。
开关130被配置成在ON和OFF状态之间重复地切换以提供调节输出电压。一般来说，通过使用以待交替地接通和断开的两个开关来实施转换器100的开关130，以便实现切换行为。更具体地，两个开关可为二极管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和/或双极结型晶体管(BJT)。当功率MOSFET用作开关时，开关由施加到功率MOSFET的栅极的至少一个控制信号控制。例如，控制信号为脉冲宽度调制(PWM)信号，其中该PWM信号包括在较高值和较低值之间交替地转变的占空比。占空比为一个周期中信号是有效的(active)百分比。周期信号的周期为信号完成一个循环所需要的时间量。
如上所述，期望感测输出电流或负载电流的值以执行各种功能，如例如随着负载电流增加故意地降低输出电压，并且提供电流限制或过电流脱扣器(over-current trip)以保护电压转换器的负载和部件。为了快速识别在负载处的过载情形，经由功率开关(例如，功率MOSFET)通过电压转换器的电感器(例如，电感器110)来感测负载电流。更具体地，两种方法可用于测量流经电感器的电流(例如，iL)：(1)测量电感器电流作为分流电阻器两端的电压降和(2)经由内部电流镜或电流感测控制器测量电感器电流。第一种方法需要附加的外部部件并且由于分流电阻器可能有些效率低下。
第二种方法(使用电流感测控制器)经由实施高级的半导体装置(例如，功率MOSFET)可提供对电感器电流的精确感测而没有效率损失。然而，转换器的切换行为可潜在地诱导电流感测控制器两端的大的电压降，这可导致对电流感测控制器的损害。更具体地，在电流感测控制器的一些实施方案中，当开关130处于ON时，可对电流感测控制器提供高电压降(即，Vin)。如果输入电压Vin太高，那么电流感测控制器可变得过载。结果，转换器可变得不能够感测负载电流，并且进而，例如，不可感测到过载直到出现转换器的故障。
本公开发明的实施例提供通过基于开关电压控制集成的电流感测控制器以精确地感测电压转换器的电感器电流的系统和方法。更具体地，通过电压转换器的高压侧开关和低压侧开关来确定开关电压。正因为如此，当电压转换器在ON状态和OFF状态之间切换时，可避免电流感测控制器两端的高电压降使得能够一直感测(监测)到电感器电流。优选地，所公开实施例用于DC-DC降压转换器。然而，所公开实施例可用于其它类型的电压转换器，如AC-DC转换器、DC-DC升压转换器等。
图2示出根据各种实施例的用以说明所公开电流感测控制器的DC-DC降压转换器200的实例框图。转换器200包括第一开关S1、第二开关S2、电感器202、电流感测控制器208、启动调节器(boot regulator)210、比较器206以及电流控制器212。另外，开关S1连接到输入电压Vin和共同节点Vsw，并且开关S2连接到共同节点Vsw和接地端。在实例中，开关S1的漏极端子和源极端子分别连接到输入电压Vin和共同节点Vsw，并且开关S2的漏极端子和源极端子分别连接到共同节点Vsw和接地端。电感器202连接到共同节点Vsw和输出电压节点Vout。电容器C1连接到共同节点Vsw和启动电压节点BOOT。优选地，转换器200进一步包括连接在比较器206的第一输入端和电流感测控制器208之间的晶体管204。电流感测控制器208和晶体管204之间的节点被称为如图2所示的Vx。
电容器C1被配置成保持在BOOT节点和共同节点Vsw之间的恒定电压降Vc1。正因为如此，在BOOT节点处的电压电平可根据在共同节点Vsw处的电压电平而变化。为了便于参考，在共同节点、BOOT节点、电流感测控制器208和晶体管204之间的节点以及输出电压节点处的电压电平被称为Vsw、VBOOT、Vx以及Vo。
更具体地，如图2所示，启动调节器210将BOOT节点连接到电流感测控制器208的漏极(“D”)端子节点并且被配置成调节电压电平以根据电流感测控制器208的栅极(“G”)端子节点的电压电平操作电流感测控制器208。在如图2所示的优选实例中，电流感测控制器208包括串联连接的四个功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率MOSFET)，M1、M2、M3以及M4。功率MOSFET，M1-M4，优选为n-型横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管以便维持每个晶体管两端的高电压降并且提供高功率输出。另外，晶体管(M1-M4)的栅极端子节点(即，图2所示的“G”端子节点)结合在一起并且连接到BOOT节点。
电流控制器212连接到比较器206的第一输入端。优选地，电流控制器212起到电流源的作用并且被配置成提供恒定电流Iset。在实施例中，电流控制器212可包括电流源和耦合到电流源的至少一个电流镜。电流镜被配置成复制或放大由电流源提供的电流以便提供恒定电流Iset。更具体地，开关可耦合到电流镜以进一步切换电流Iset接通和断开。
仍然参考图2，开关S1和S2被配置成交替地接通和断开以将输入电压Vin和接地端分别耦合到输出电压节点Vout。开关优选地两者不同时接通。正因为如此，开关S1一般被称为高压侧开关，并且开关S2被称为低压侧开关，其中开关S1和S2分别由控制信号201和203控制。控制信号201和203中的每个控制信号优选为脉冲宽度调制信号，如具有特定占空比的方波。结果，在共同节点处的电压电平(即，Vsw)可随着方波变化。此外，由于VBOOT(在BOOT节点上的电压)等于恒定电压降Vc1加上在共同节点处的电压电平Vsw，即VBOOT＝Vsw+Vc1，VBOOT也可为方波。将参照图3提供控制信号203、VBOOT和Vsw的波形以进一步解释避免在电流感测控制器208两端的高电压降的实施例。
图3示出根据各种实施例的用以说明用于各种节点Vsw、VBOOT和Vx以及转换器200的控制信号203的波形。波形302、304、306以及308分别对应于VBOOT、控制信号203、Vsw以及Vx的电压电平。
在实施例中，低压侧开关S2经由控制信号203交替地接通和断开，其中控制信号203具有对应占空比的方波特征。占空比为信号是有效(即，更高状态)的周期的百分比。正因为如此，波形304在周期305内显示出从较低状态(即，LS-L)到较高状态(即，LS-H)的转变。当下一周期开始时，波形304再次转变到较低状态LS-L。每个周期305包括两个时间部分(例如，301和303)。优选地，在控制信号203(波形304)处于较低状态的时间部分301期间，转换器200的低压侧开关S2被断开并且同时高压侧开关S1被接通。类似地，在时间部分303期间，低压侧开关S2被接通并且高压侧开关S1被断开。
参考图3中的波形302，在高压侧开关S1接通时，输入电压Vin耦合到输出电压节点Vout，这导致Vsw等于Vin。如上所述，Vc1为电容器C1两端的恒定电压降。因此，在该时间部分(即，301)期间，VBOOT等于Vin+Vc1。此外，在连续的时间部分303期间，高压侧开关S1处于断开并且低压侧开关S2处于接通，这意味着接地端(即，零电压电平)经由低压侧开关S2耦合到输出电压节点Vout。结果，如在波形302中所示VBOOT等于Vc1。
在另一优选的实施例中，电流感测控制器208在开关循环期间保持接通。换句话说，在时间部分301和303期间，每个晶体管(即，M1-M4)均处于接通，并且进而，Vsw和Vx以如图3的波形306和308中所示的类似方式变化。由于由每个晶体管M1-M4的导通电阻引起的电压降，在时间部分303(即，低压侧开关S2处于接通)期间仅有小的电压电平的差值。尽管电流感测控制器208的晶体管中的每个晶体管总是保持导电(即，接通)的，但是电流感测控制器208优选地被配置成在低压侧开关S2处于接通时感测电感器电流iL。
以下给出在低压侧开关S2处于接通时电感器电流感测的细节。返回参考图2中的转换器，晶体管204的切换行为(接通和断开)也由信号203(波形304)控制。比较器206可为虚拟接地放大器(VGA)。如图2中所示，比较器206的输入端中的一个输入端连接到接地端(即，零接地电压电平)，这意味着在晶体管204处于接通时，由于晶体管204的小的导通电阻，VGA导致电压电平Vx等于零或者近似等于零。如果Vx＝0，那么电感器电流iL可给出为其中Rsen为用于串联连接的晶体管M1-M4的等效导通电阻，并且RLSF表示用于低压侧开关S2的导通电阻。如在以上给出的iL方程中所示，电感器电流可基于导通电阻(Rsen和RLSF)由转换器确定。此外，由于日益先进的半导体技术，半导体装置(例如，开关S1、S2，晶体管M1-M4)的导通电阻可得到精确控制。因此，基于电感器电流的方程，电感器电流也可以被精确地感测。
在常规转换器中，在高压侧开关S1处于接通时，在电流感测控制器208两端存在高电压降。更具体地，高电压降与输入电压Vin相关联并且高电压降优选地在“D”端子节点和Vx端子节点两端。此高电压降可在晶体管M1-M4处导致寄生双极效应，进而可导致电流感测控制器208的故障。
相比之下，本公开实施例通过控制Vx随着D端子节点处的电压电平而变化，避免了在高压侧开关S1处于接通时出现的此高电压降。由于D端子节点连接到共同节点Vsw并且电流感测控制器208总是处于接通，Vx(波形308)可根据Vsw(波形306)改变以便避免在电流感测控制器208两端出现的高输入电压(例如，Vin)。
图4示出根据各种实施例的说明感测在转换器200中电感器电流iL的方法的流程图400。流程图400在方框402处开始，通过转换器200交替地接通和断开高压侧开关S1和低压侧开关S2。高压侧开关和低压侧开关分别由信号201和203控制，其中信号201和203中的每个信号均为PWM信号。此外，PWM信号包括方波。在高压侧开关S1处于接通时，输入电压Vin耦合到输出电压节点Vout，并且在低压侧开关S2处于接通时，接地端耦合到输出电压节点Vout。正因为如此，Vsw可为如波形306中所示的方波。波形306的方波包括分别为Vin和接地端(即，零)的较高状态和较低状态。
流程图400继续进行到方框404，基于电压电平VBOOT控制电流感测控制器208以便在高压侧开关S1和低压侧开关S2的切换行为期间使电流感测控制器208总是保持接通。返回参考图3，表示VBOOT的波形302为方波，包括等于Vsw+Vc1(即，Vin+Vc1)的较高状态和等于Vc1(因为在低压侧开关S2处于接通时Vsw等于零)的较低状态。电流感测控制器208可包括串联连接的四个功率晶体管，并且每个功率晶体管的栅极连接到BOOT节点。换句话说，功率晶体管的操作点(接通或断开)可部分地由BOOT节点处的电压电平(即，VBOOT)确定。电流感测控制器208的功率晶体管可为LDMOS晶体管。
尽管电流感测控制器208在开关S1和S2的接通和断开期间保持接通，但是电流感测控制器208仅被配置成在低压侧开关S2处于接通时感测电感器电流。同时，在高压侧开关S1接通的时段期间，转换器200通过相应地改变电压电平Vx和Vsw避免在晶体管M1～M4两端的高电压降。
在低压侧开关S2处于接通时，流程图400继续进行到方框406，基于电流感测控制器208的功率晶体管M1～M4的导通电阻Rsen，控制在电流感测控制器208两端的电压降。
在已经确定电压降之后，流程图400沿路线到方框408，基于电压降产生电感器电流iL的值。更具体地，电感器电流iL进一步通过低压侧开关S2的导通电阻RLSF确定。根据各种实施例，电感器电流可给出为，
上述讨论仅用以说明本发明的原则和各种实施例。一旦完全理解上述公开内容，许多变型和修改对于本领域技术人员将是明显的。以下权利要求旨在被解释为涵盖所有此类变型和修改。

Claims (19)

1.一种DC-DC转换器，其包括：
连接到输入电压和共同节点的高压侧开关，并且如果接通，所述高压侧开关为所述DC-DC转换器的输出电压节点提供通过所述高压侧开关和通过所述共同节点的信号路径；
连接到接地端和所述共同节点的低压侧开关，并且如果接通，所述低压侧开关为所述DC-DC转换器的所述输出电压节点提供通过所述低压侧开关和通过所述共同节点的信号路径；以及
耦合到所述共同节点的多个功率晶体管，所述功率晶体管基于由电流源提供的第二电流和所述多个功率晶体管的导通电阻的值控制流经电感器的第一电流，所述电感器将所述共同节点连接到所述输出电压节点，其中所述第一电流确定在所述DC-DC转换器的所述输出电压节点处的输出电压；
其中所述多个功率晶体管中每个功率晶体管同时由所述高压侧开关和所述低压侧开关控制，以便防止在所述高压侧开关处于接通时高电压降使所述多个功率晶体管过载。
2.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述高压侧开关和所述低压侧开关分别由高压侧脉冲宽度调制信号和低压侧脉冲宽度调制信号控制，以使得交替地接通所述高压侧开关和所述低压侧开关。
3.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，进一步包括虚拟接地放大器即VGA和耦合到所述虚拟接地放大器的第一输入端的VGA功率晶体管，其中所述VGA功率晶体管被配置成在所述高压侧开关处于接通时阻塞高电压降到达所述虚拟接地放大器的所述第一输入端。
4.根据权利要求3所述的DC-DC转换器，其中所述VGA功率晶体管由所述低压侧脉冲宽度调制信号控制。
5.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述多个晶体管包括隔离的横向扩散金属氧化物半导体晶体管即LDMOS晶体管。
6.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述多个功率晶体管在所述低压侧开关处于接通时控制所述第一电流。
7.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中不论所述高压侧开关或所述低压侧开关中哪个处于接通状态，所述多个功率晶体管中的每个功率晶体管都处于接通状态。
8.根据权利要求1所述的DC-DC转换器，其中所述功率晶体管的特征包括所述功率晶体管的导通电阻的值。
9.一种DC-DC转换器，其包括：
将输入电压耦合到共同节点的第一开关；
耦合到所述第一开关的第二开关，所述第一开关和所述第二开关以往复方式接通和断开，以便将所述输入电压或接地端耦合到所述共同节点；
将所述共同节点连接到所述DC-DC转换器的输出电压节点的电感器，以基于流经所述电感器的电流控制在所述输出电压节点处的电压；以及
由第一信号同时控制的多个串联连接的功率晶体管，所述第一信号是基于在所述共同节点处的电压值和电源电压，所述串联连接的功率晶体管控制流经所述电感器的电流量；
其中所述第一信号用于防止在所述第一开关处于接通时高电压降使所述多个功率晶体管过载。
10.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中所述第一开关和所述第二开关分别由第一脉冲宽度调制信号和第二脉冲宽度调制信号控制。
11.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中流经所述电感器的所述电流量，由所述多个功率晶体管中的每个功率晶体管和所述第二开关的导通电阻以及耦合到所述多个功率晶体管的电流源确定。
12.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中用于控制所述多个功率晶体管的所述第一信号包括在低电压和高电压之间转变的方波，其中所述高电压的值是基于所述电压源和在所述电压源和所述共同节点之间连接的电容器两端的电压降，并且所述低电压的值为所述电容器两端的所述电压降。
13.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中所述多个晶体管包括隔离的横向扩散金属氧化物半导体晶体管即LDMOS晶体管。
14.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，其中不论所述第一开关或所述第二开关中哪个处于接通状态，所述多个功率晶体管总是处于接通状态。
15.根据权利要求9所述的DC-DC转换器，进一步包括虚拟接地放大器和将所述多个功率晶体管中的一个功率晶体管连接到所述虚拟接地放大器的输入端的附加功率晶体管，其中所述附加功率晶体管被配置成阻塞高电压降到达所述虚拟接地放大器的所述输入端。
16.一种方法，其包括：
交替地接通DC-DC转换器的高压侧开关和低压侧开关；
基于信号控制耦合到所述低压侧开关的多个功率晶体管，所述信号包括恒定电压值加上在连接到所述高压侧开关和所述低压侧开关的共同节点处的电压值；
基于所述多个功率晶体管的导通电阻的值，由所述多个功率晶体管控制在所述多个功率晶体管两端的电压降；以及
基于所控制的电压降，产生流经连接所述共同节点和所述DC-DC转换器的输出电压节点的电感器的电流值。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述恒定电压的值包括在连接到所述共同节点和电压源的电容器两端的电压降的值。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述交替地开关是基于第一脉冲宽度调制信号即第一PWM信号和第二脉冲宽度调制信号即第二PWM信号，所述第一PWM信号和所述第二PWM信号中的每个PWM信号均包括方波。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二脉冲信号即第二PWM信号的所述方波包括几乎等于所述电容器两端的所述电压降的值的较高电压值。
CN201480084326.5A 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器 Active CN107408887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010385913.5A CN111464029B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2014/094953 WO2016101209A1 (en) 2014-12-25 2014-12-25 Current sense controller for a dc-to-dc converter

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010385913.5A Division CN111464029B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107408887A true CN107408887A (zh) 2017-11-28
CN107408887B CN107408887B (zh) 2020-06-09

Family

ID=56148940

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480084326.5A Active CN107408887B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器
CN202010385913.5A Active CN111464029B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010385913.5A Active CN111464029B (zh) 2014-12-25 2014-12-25 用于dc-dc转换器的电流感测控制器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9647549B2 (zh)
CN (2) CN107408887B (zh)
WO (1) WO2016101209A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110865227A (zh) * 2018-08-28 2020-03-06 德克萨斯仪器股份有限公司 降压模式谷值电流感测复制线性化
CN111279599A (zh) * 2017-12-08 2020-06-12 德州仪器公司 用于功率转换器控制器的计时器
CN112511002A (zh) * 2019-09-13 2021-03-16 半导体元件工业有限责任公司 Dc-dc转换器和dc-dc开关模式电源及其方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI617910B (zh) * 2016-11-10 2018-03-11 力林科技股份有限公司 電源轉換裝置
US10615694B2 (en) * 2018-09-07 2020-04-07 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Circuit and method for suppressing audio noise in DC-DC converters

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994955A (en) * 1989-12-29 1991-02-19 North American Philips Corporation Half-bridge driver which is insensitive to common mode currents
CN1719711A (zh) * 2004-07-07 2006-01-11 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 包含具有可变偏流源的反馈电路的谐振逆变器
CN101405671A (zh) * 2006-03-17 2009-04-08 Nxp股份有限公司 具有纹波补偿的电源电路
CN102043078A (zh) * 2009-10-15 2011-05-04 意法半导体研发(深圳)有限公司 具有超低电压供应的精确电流检测电路
CN102403900A (zh) * 2010-09-14 2012-04-04 登丰微电子股份有限公司 转换控制器
CN103618447A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 苏州贝克微电子有限公司 一种开关稳压器

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246220B1 (en) * 1999-09-01 2001-06-12 Intersil Corporation Synchronous-rectified DC to DC converter with improved current sensing
US6933706B2 (en) * 2003-09-15 2005-08-23 Semiconductor Components Industries, Llc Method and circuit for optimizing power efficiency in a DC-DC converter
US9088208B2 (en) * 2010-01-27 2015-07-21 Intersil Americas LLC System and method for high precision current sensing
US8698470B2 (en) * 2011-02-28 2014-04-15 Texas Instruments Incorporated Control for switching between PWM and PFM operation in a buck converter
US9559592B2 (en) * 2012-06-18 2017-01-31 Nxp Usa, Inc. Synchronous rectifier timer for discontinuous mode DC/DC converter
JP5898589B2 (ja) * 2012-08-10 2016-04-06 株式会社東芝 Ｄｃ−ｄｃコンバータの制御回路およびｄｃ−ｄｃコンバータ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4994955A (en) * 1989-12-29 1991-02-19 North American Philips Corporation Half-bridge driver which is insensitive to common mode currents
CN1719711A (zh) * 2004-07-07 2006-01-11 奥斯兰姆施尔凡尼亚公司 包含具有可变偏流源的反馈电路的谐振逆变器
CN101405671A (zh) * 2006-03-17 2009-04-08 Nxp股份有限公司 具有纹波补偿的电源电路
CN102043078A (zh) * 2009-10-15 2011-05-04 意法半导体研发(深圳)有限公司 具有超低电压供应的精确电流检测电路
CN102403900A (zh) * 2010-09-14 2012-04-04 登丰微电子股份有限公司 转换控制器
CN103618447A (zh) * 2013-11-27 2014-03-05 苏州贝克微电子有限公司 一种开关稳压器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111279599A (zh) * 2017-12-08 2020-06-12 德州仪器公司 用于功率转换器控制器的计时器
CN111279599B (zh) * 2017-12-08 2024-06-04 德州仪器公司 用于功率转换器控制器的计时器
CN110865227A (zh) * 2018-08-28 2020-03-06 德克萨斯仪器股份有限公司 降压模式谷值电流感测复制线性化
CN112511002A (zh) * 2019-09-13 2021-03-16 半导体元件工业有限责任公司 Dc-dc转换器和dc-dc开关模式电源及其方法
CN112511002B (zh) * 2019-09-13 2024-09-24 半导体元件工业有限责任公司 Dc-dc转换器和dc-dc开关模式电源及其方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111464029B (zh) 2023-11-10
US20160190925A1 (en) 2016-06-30
CN107408887B (zh) 2020-06-09
WO2016101209A1 (en) 2016-06-30
US9647549B2 (en) 2017-05-09
CN111464029A (zh) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10284132B2 (en) Driver for high-frequency switching voltage converters
US10530256B1 (en) Multi-level buck converter with reverse charge capability
US9229035B2 (en) Current detection circuit and switch regulator using the same
US9143040B2 (en) Hold-up time enhancement circuit for LLC resonant converter
TWI632758B (zh) 切換模式電源供應器及其操作方法
US7196499B1 (en) DC/DC converter with inductor current sensing capability
CN107408887A (zh) 用于dc‑dc转换器的电流感测控制器
CN103329416A (zh) 在开关模式电源中的无损电感器电流感测
CN105406712A (zh) 双向电流感测电路
CN106374733B (zh) 一种用于开关电源快速启动的系统
US10148178B2 (en) Synchronous buck converter with current sensing
US9866136B2 (en) Isolated power supply with input voltage monitor
US20110194317A1 (en) Stacked flyback converter with independent current loop control
CN107342681B (zh) 用于在半谐振功率转换器中有效切换的方法和装置
TWI657647B (zh) 開關電源中電流感測端的短路保護系統
CN109742964A (zh) 具有输入功率限制的ac/dc变换器的控制电路和方法
TW201433070A (zh) 電壓轉換電路以及電壓轉換控制器與應用於其中的參數設定方法
CN104426367A (zh) 具有过电流与过电压保护功能的升压装置
US8953352B2 (en) Controller and a method for a DC converter, and also a DC converter
TW201251290A (en) Buck DC-DC converter
US9077256B2 (en) Method of forming a low power dissipation regulator and structure therefor
CN204464968U (zh) 基于厚膜工艺的过流保护电路、开关电源电路及电子设备
KR20180009306A (ko) 스위칭 전원 장치
KR101979622B1 (ko) 동적으로 전류를 센싱하는 컨버터
CN105403827B (zh) 功率开关的异常检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant