CN111740600B - 基于电压的开关时间自动校正 - Google Patents

基于电压的开关时间自动校正 Download PDF

Info

Publication number
CN111740600B
CN111740600B CN202010711202.2A CN202010711202A CN111740600B CN 111740600 B CN111740600 B CN 111740600B CN 202010711202 A CN202010711202 A CN 202010711202A CN 111740600 B CN111740600 B CN 111740600B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
side switch
switching voltage
input
switching
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.)
Active
Application number
CN202010711202.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111740600A (zh
Inventor
赛瓦什·亚兹迪
费萨尔·侯赛因
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.)
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
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 Shenzhen Goodix Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Goodix Technology Co Ltd
Priority claimed from CN201880001768.7A external-priority patent/CN109314464B/zh
Publication of CN111740600A publication Critical patent/CN111740600A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111740600B publication Critical patent/CN111740600B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • 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
    • H02M3/1584—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 with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • 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
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • 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
    • H02M3/157—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 with digital control
    • 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
    • H02M3/1588—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 comprising at least one synchronous rectifier element
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/153—Arrangements in which a pulse is delivered at the instant when a predetermined characteristic of an input signal is present or at a fixed time interval after this instant
    • H03K5/1536—Zero-crossing detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/22—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral
    • H03K5/24—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude
    • H03K5/2472—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors
    • H03K5/2481—Circuits having more than one input and one output for comparing pulses or pulse trains with each other according to input signal characteristics, e.g. slope, integral the characteristic being amplitude using field effect transistors with at least one differential stage
    • 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
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • 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
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches
    • H02M1/385—Means for preventing simultaneous conduction of switches with means for correcting output voltage deviations introduced by the dead time
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K2005/00013—Delay, i.e. output pulse is delayed after input pulse and pulse length of output pulse is dependent on pulse length of input pulse
    • H03K2005/00019—Variable delay
    • H03K2005/00026—Variable delay controlled by an analog electrical signal, e.g. obtained after conversion by a D/A converter
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K2005/00013—Delay, i.e. output pulse is delayed after input pulse and pulse length of output pulse is dependent on pulse length of input pulse
    • H03K2005/0015—Layout of the delay element
    • H03K2005/00195—Layout of the delay element using FET's
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K2005/00013—Delay, i.e. output pulse is delayed after input pulse and pulse length of output pulse is dependent on pulse length of input pulse
    • H03K2005/0015—Layout of the delay element
    • H03K2005/0028—Layout of the delay element using varicaps, e.g. gate capacity of a FET with specially defined threshold, as delaying capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

一种用于开关电压稳压器的控制设备，该开关稳压器具有向负载供应开关电压的高侧开关和低侧开关，该控制设备包括比较器，用于比较该开关电压和参考电压，以向该低侧开关提供禁用信号；以及尖峰检测电路，用于接收该开关电压并输出偏移控制信号，以执行对该禁用信号的时移。

Description

基于电压的开关时间自动校正
本申请是申请日为2018年9月6日、申请号为201880001768.7、名称为“基于电压的开关时间自动校正”的发明申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本专利文件要求深圳市汇顶科技公司于2018年4月19日提交的申请号为15/957,900、发明名称为“基于电压的开关时间自动校正”的美国非临时专利申请的权益和优先权。前述专利申请的全部内容通过引用并入本专利文件的公开内容的一部分。
技术领域
本发明大体涉及开关稳压器。更具体地，本发明的实施例涉及用于检测和消除所述开关稳压器的开关节点处的尖峰的存在、以及优化所述开关稳压器的开关模块中的死区时间的控制电路、设备和方法。
背景技术
电压稳压器已用于为各种电子产品提供稳定的电源电压。图1示意性地示出了开关电压稳压器100，包括连接在输入电压Vin和地GND之间的高侧开关102和低侧开关104，以被控制器106交替地开关，以及电流感测电路108，用于感测流过电感器L的输出电流Iout，以对电容器C充电并进而产生输出电压Vout。电流感测电路108感测输出电流Iout以向控制器106提供电流Isense，控制器106然后导通和断开高侧开关102和低侧开关104，以维持输出电压Vout的期望电压电平。
然而，高侧开关102和低侧开关104的不恰当的导通和/或断开时间可能会当两个开关的导通时间重叠时，导致大的直通电流流过开关，或当两个开关的理想开关时间控制不好时，可能导致过冲电流/电压和下冲电流/电压。
因此，需要解决方案来克服上述缺点。
发明内容
本发明的实施例提供用于校正开关电压稳压器中的低侧开关的系统偏移或延迟的电路、装置和方法。偏移或延迟可能在所述开电压关稳压器的开关节点处引起毛刺(glitch)。这些毛刺可能会对开关电压稳压器造成额外的功率损耗，并降低其预期寿命。
根据本发明的一些实施例，一种用于开关电压稳压器的控制设备，该开关电压稳压器具有向负载供应开关电压的高侧开关和低侧开关，该控制设备包括比较器，用于比较该开关电压和参考电压，以向该低侧开关提供禁用(断开)信号；以及尖峰检测电路，用于接收该开关电压并输出偏移控制信号，以执行对该禁用信号的时移。
在一个实施例中，该尖峰检测电路包括耦合到该开关电压的第一输入、耦合到阈值电压的第二输入、以及向该比较器提供该偏移控制信号的输出。
在一个实施例中，该比较器是差分运算放大器，该差分运算放大器具有耦合到该开关电压的第一输入、耦合到该参考电压的第二输入、以及向该低侧开关提供该禁用(断开)信号的输出。在一个实施例中，该差分运算放大器包括可变电阻元件。
在一个实施例中，该尖峰检测电路包括第一差分运算放大器，用于检测与该禁用信号的滞后断开时间相关联的正毛刺；第二差分运算放大器，用于检测与该禁用信号的超前断开时间相关联的负毛刺；逻辑电路，耦合到该第一差分运算放大器和该第二差分运算放大器，并用于提供指示信号指示毛刺存在，以及该毛刺是正毛刺还是负毛刺。在一个实施例中，尖峰检测电路还包括数模转换器，用于将该指示信号转换为模拟延迟，以调节该可变电阻元件阵列的电阻值。
在一个实施例中，高侧开关是p-沟道晶体管，低侧开关是n-沟道晶体管。
本发明实施例还提供一种开关稳压器，包括控制器，用于提供第一驱动器信号和第二驱动器信号；死区时间控制电路，具有连接到该第一驱动器信号的第一输入端、连接到该第二驱动器信号的第二输入端、第一输出端以及第二输出端；开关模块，耦合到该第一输出端和该第二输出端，并用于向LC网络供应开关电压；以及尖峰检测电路，用于接收该开关电压并向该死区时间控制电路提供控制信号。
在一个实施例中，该死区时间控制电路包括两个交叉耦合的逻辑门，包括第一逻辑门和第二逻辑门，该第一逻辑门具有连接到该第一输入端的第一输入、第二输入以及第一输出，该第二逻辑门具有连接到该第二输入端的第三输入、第四输入以及第二输出；第一延迟元件，具有连接到该第二逻辑门的该第二输出的第五输入和连接到该第一逻辑门的该第二输入的第三输出；第二延迟元件，具有连接到该第一逻辑门的该第一输出的第六输入和连接到该第二逻辑门的该第四输入的第四输出。在一个实施例中，该第一逻辑门和该第二逻辑门不是相同类型的逻辑门。
在一个实施例中，该第一延迟元件和该第二延迟元件均包括RC元件。该RC元件可包括可变电阻元件。在一个实施例中，该可变电阻元件包括金属氧化物半导体(metaloxide semiconductor，MOS)晶体管或场效应晶体管。
在一个实施例中，该开关模块包括在输入电压信号和地之间串联连接的p-沟道晶体管和n-沟道晶体管。
在一个实施例中，该尖峰检测电路包括差分运算放大器，具有用于接收该开关电压的第一输入、用于接收参考电压的第二输入，并且用于响应于该开关电压和该参考电压之间的差值来提供该控制信号。
在一个实施例中，该尖峰检测电路还包括数模转换器，用于将该控制信号转换为模拟延迟，以调节该可变电阻元件的电阻值。
实施例还提供了一种用于控制开关电压稳压器中的低侧开关的断开时间的方法，该开关稳压器具有在输入电压源和地之间串联连接的高侧开关和该低侧开关。该方法可以包括提供耦合到该开关电压稳压器的尖峰检测电路。该方法还包括确定该开关电压稳压器的开关节点处的毛刺。在一个实施例中，该毛刺可以是由该低侧开关的滞后断开引起的正毛刺。在另一实施例中，该毛刺可以是由该低侧开关的超前断开引起的负毛刺。在又一实施例中，当该低侧开关在正确时刻转换时，可能不存在毛刺。
在一个实施例中，该方法还可以包括响应于毛刺，改变比较器的输出信号的转换速率。在一个实施例中，在确定存在毛刺之后，该方法还可以向该比较器提供控制信号，以根据所确定的毛刺来改变该输出信号的转换速率。在一个实施例中，该方法还可以包括缓冲该输出信号，以及提供缓冲的该输出信号以断开该低侧开关。
本发明的实施例还提供一种用于控制开关稳压器的死区时间的方法，该开关稳压器包括开关模块和向该开关模块提供第一驱动器信号和第二驱动器信号的控制器。该方法可以包括在该控制器和该开关模块之间设置死区时间控制电路，以及在该开关模块和该死区时间控制电路之间设置尖峰检测电路；该尖峰检测电路监测该开关模块的开关节点处的开关电压；以及确定该开关电压是否超过阈值电压。在一个实施例中，如果该方法确定该开关电压超过该阈值电压，该方法包括生成控制信号至该死区时间控制电路，以调节该第一驱动器信号和该第二驱动器信号之间的死区时间；以及如果该方法确定该开关电压未超过该阈值电压，该方法包括保持该第一驱动器信号和该第二驱动器信号之间的死区时间。
在一个实施例中，该死区时间控制电路可以包括两个交叉耦合的逻辑门，包括第一逻辑门和第二逻辑门，该第一逻辑门具有用于接收该第一驱动器信号的第一输入、第二输入以及第一输出，以及该第二逻辑门具有用于接收该第二驱动器信号的第三输入、第四输入以及第二输出；第一延迟元件，具有连接到该第二逻辑门的该第二输出的第五输入和连接到该第一逻辑门的该第二输入的第三输出；以及第二延迟元件，具有连接到该第一逻辑门的该第一输出的第六输入和连接到该第二逻辑门的该第四输入的第四输出。
在一个实施例中，确定该开关电压是否超过阈值电压包括比较该开关电压和阈值电压，以获得该控制信号；以及将该控制信号转换为模拟信号，用于调节该死区时间。
在一个实施例中，该方法还包括迭代地监测该开关电压，比较该开关电压和该阈值电压，并调节该死区时间直至该开关电压低于第一阈值电压。
以下详细描述连同附图将提供对本发明的本质和优点的更好理解。
附图说明
本文提及并构成本文一部分的附图示出了本公开的实施例。附图连同说明书用于解释本发明的原理。
图1是现有技术中已知的传统开关电压稳压器的示意图。
图2A是示出在低侧开关的断开时间处于理想时间的情况下，图1中的电压稳压器的开关电压LX和输出电流Iout的曲线图。
图2B是示出在低侧开关滞后断开的情况下，图1中的电压稳压器的开关电压LX、输出电流Iout的曲线图。
图2C是示出在低侧开关超前断开的情况下，图1中的电压稳压器的开关电压LX和输出电流Iout的曲线图。
图3是根据本发明实施例的开关稳压器的简化框图。
图3A是根据本发明示例性实施例的开关电压稳压器的电路图。
图4是示出根据本发明实施例的尖峰检测电路的电路图。
图5A是示出根据本发明实施例的响应于偏移控制信号的低侧开关的断开信号的曲线图。
图5B是示出根据本发明实施例的在具有调节后的转换速率的输出信号通过反相缓冲器之后，图5A中所示的调节后的转换速率被转换为用于低侧开关的数字断开信号的曲线图。
图6是根据本发明实施例的用于控制开关电压稳压器中的低侧开关的断开时间的方法的简化流程图。
图7是根据本发明实施例的用于最小化死区时间期间的功率损耗的开关电压稳压器的简化框图。
图8是根据本发明实施例的用于最小化死区时间的开关电压稳压器的简化电路图。
图9是根据本发明实施例的RC延迟元件的示意电路图。
图10是示出根据本发明实施例的相应高侧开关和低侧开关的驱动器信号的波形的曲线图。
图11是根据本发明实施例的用于控制开关电压稳压器的死区时间的方法的简化流程图。
具体实施方式
在以下描述中，提供了许多具体细节以便透彻理解本发明。然而，本领域技术人员应该理解，可以在没有这些细节中的一个或多个的情况下实现本发明。在其他示例中，出于简洁的目的，将不描述本领域中已知的特征和技术。
应当理解，附图未按比例绘制，并且类似的附图标记用于表示类似的元件。本文参考功能框图描述了本发明的实施例，这些功能框图是本发明的理想化实施例(和中间结构)的示意描述。
应当理解，当元件或组件被称为“连接到”或“耦合到”另一元件或组件时，该元件或组件可以连接或耦合到该另一元件或组件，或者其间也可以存在中间元件或组件。相反，当元件或组件被称为“直接连接到”或“直接耦合到”另一元件或组件时，则在它们之间不存在中间元件或组件。应当理解，虽然本文使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件和组件，但这些元件、组件和区域不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和组件与另一元件和组件区分开来。因此，在不脱离本发明的教导的情况下，下文讨论的第一元件、组件可以被称为第二元件、组件。如本文所使用的，术语“逻辑低”、“低状态”、“低电平”、“逻辑低电平”、“低”或“0”可互换使用。术语“逻辑高”、“高状态”、“高电平”、“逻辑高电平”、“高电平”或“1”可互换使用。
如本文所使用的，术语“一”、“一个”和“所述”可以包括单数和复数引用。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”、“包括”、“具有”及其变体指定所述特征、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件和/或其群组。相反，当在本说明书中使用时，术语“由......组成”指定所述特征、步骤、操作、元件和/或组件，并且排除了附加特征、步骤、操作、元件和/或组件。此外，如本文所使用的，词语“和/或”可以指代并涵盖一个或多个相关所列项目的任何可能组合。术语“Vsw”和“LX”在本文中可互换使用。
返回参考图1，控制器106接收携带Isense信息的反馈信号，以通过相应的门驱动器信号Pgate 112和Ngate 114控制高侧开关102和低侧开关104的导通时间和断开时间。当Pgate信号112从高状态转变为低状态(例如，从Vin转变为0V)时，高侧开关102导通，并且当Pgate信号112转变为高状态时，高侧开关102断开。相反，当Ngate信号114从低状态转变为高状态(例如，从0V到Vin)时，低侧开关104导通，并且当Pgate信号112转变为低状态时，低侧开关104断开。高侧开关102和低侧开关104交替地导通，使得它们不同时导通以避免直通电流。高侧开关的导通通过电感器L发送电流Iout，以对电容器C充电，并进而向负载提供输出电压Vout。
图2A是示出在理想时间断开低侧开关的情况下的开关电压LX和输出电流Iout的曲线图。参考图2A，在时间<t0时，高侧开关和低侧开关均断开。当控制器106在时间t0导通高侧开关102时，输入电压Vin在节点LX 124处被供应给电感器L，电流Iout以恒定斜率201上升并开始对电容器C充电。在时间t1，控制器106断开高侧开关102并导通低侧开关104，电流Iout开始以恒定斜率202下降。在t2，当Iout超过零阈值时，控制器106断开低侧开关104。电容器C平滑三角形电流Iout以向负载传递DC电流。
图2B是示出在低侧开关滞后断开的情况下的开关电压LX和输出电流Iout的曲线图。参考图2B，代替在t2断开低侧开关104，控制器106滞后断开低侧开关104，电流Iout将在低侧开关104断开(在时间t3)之前下冲过零点。然后，电感器L作为电流源工作，继续传递下冲电流值，并使电压LX从0V上升到高于Vin的峰值电压Vpeak Vd102，其上升量等于体二极管D102上的电压降(例如，07V)。负电流213将继续流过体二极管D102，并且峰值电压VpeakVd102将保持直到负电流223在t4处减小回零。此时，节点124处的开关电压LX回到期望的输出电压Vout。
图2C是示出在低侧开关超前断开的情况下的开关电压LX、输出电压Vout和输出电流Iout的曲线图。参考图2C，代替在Iout越过过零点时断开低侧开关104，控制器106超前断开低侧开关104，电流Iout在t2仍为正。现在，高侧开关和低侧开关均断开，电感器将保持电流Iout继续流过低侧开关的体二极管D104进入电感器，使开关电压LX低于地电平(由Vd104表示)，而正电流减小到零。流过体二极管D102(图2B)和体二极管D104的电流在开关稳压器中引起额外的功耗和散热。此外，过冲值Vd102和下冲值Vd104可能导致通过设备102和104的可靠性问题。因此，本发明人提供了新颖的技术方案以避免这些缺点。
图3是根据本发明实施例的开关稳压器30的简化框图，该开关稳压器30可以校正导致低侧开关的超前或滞后开关的系统偏移。开关稳压器30包括开关电压稳压器31、过零比较器33和尖峰检测电路35。开关电压稳压器31可以包括：用于向负载提供期望的输出电压Vout的第一输出端311，用于提供开关电压Vsw的第二输出端312，以及第一输入端313。过零比较器33可以包括用于接收开关电压Vsw的第二输入端331，用于接收参考电压Vref的第三输入端332，第四输入端333，以及用于通过第一输入端313向开关电压稳压器31提供断开(禁用)信号343的第二输出端334。尖峰检测电路35可以包括用于接收开关电压Vsw的第五输入端351，用于接收阈值电压Vthreshold的第六输入端352，以及用于向过零比较器303提供偏移控制信号361的第三输出端353。术语“断开信号”和“禁用信号”在本文中可互换使用。
图3A是根据本发明示例性实施例的开关电压稳压器30A的电路图。参考图3A，开关电压稳压器31A包括用于驱动包括高侧开关302和低侧开关304的开关模块的逻辑电路305、过零比较器33A和尖峰检测电路35A。在一些实施例中，高侧开关302可以是P-沟道晶体管，低侧开关可以是N-沟道晶体管。高侧开关302通过处于低状态(例如，0V)的Pgate信号导通，并且通过处于高状态(例如，Vin)的Pgate信号断开。当高侧开关302导通时，节点324处的电压Vsw将基本上具有电压Vin。低侧开关304通过处于高状态(例如，Vin)的Ngate信号导通，并且通过处于低状态(例如，0V)的Ngate信号断开。当低侧开关304导通时，节点324处的电压Vsw将基本上具有电压GND。
返回参考图2A，当高侧开关302导通并且低侧开关304断开时(例如，在时间段t0-t1之间)，流过电感器L的电流Iout从0A线性地增加到特定值。当高侧开关302断开并且低侧开关304导通(例如，时间段t1-t2)时，电流Iout从特定值线性地减小到0A。电容器C由电流Iout充电，以提供期望的输出电压Vout。高侧开关和低侧开关的导通时间和断开时间由开关电压稳压器的逻辑电路305控制。如果逻辑电路305在电流Iout过零的理想时间(例如，在时间t2)处断开低侧开关304，则在节点324处的开关电压Vsw中不存在下冲或过冲。
返回参考图2B，在逻辑电路305滞后断开低侧开关304的情况下，电流Iout将在低侧开关断开之前下冲过零点。负电流将通过低侧开关304流到地。当低侧开关304最终在时间t3断开时，节点324处的开关电压Vsw将从0V上升到高于电源电压Vin，其高出量等于体二极管D302的电压。电流继续流过高侧开关302的体二极管D302，开关电压Vsw保持在其峰值Vpeak，直到电流Iout在时间t4减小到0A。之后，开关电压Vsw返回到期望的输出电压值Vout。
返回参考图2C，在逻辑电路305超前断开低侧开关304的情况下，即电流Iout在时间t2没有达到过零点，电感器L将保持连续的电流流动，使得电流Iout流经低侧开关304的体二极管D304。开关电压Vsw将保持低于地电平(由Vnegative表示)，而电流Iout在时间t3减小到0A。
尖峰检测电路35A可以检测电压过冲和下冲。在一个示例性实施例中，尖峰检测电路35A包括差分运算放大器350，具有用于接收开关电压的第一输入351、用于接收第一阈值电压Vthreshold1的第二输入352、以及用于接收第二阈值电压Vthreshold2的第三输入。尖峰检测电路35A用于比较开关电压Vsw与第一阈值电压和第二阈值电压，并提供判定结果。例如，第一阈值电压可以是Vin或Vin的百分比，第二阈值电压可以是0V。当开关电压Vsw大于第一阈值电压时，尖峰检测电路35A确定低侧开关304滞后断开。类似地，当开关电压Vsw低于第二阈值电压时，尖峰检测电路35A确定低侧开关304超前断开。当开关电压Vsw在0V和Vout之间的范围内时，尖峰检测电路35A确定低侧开关304在准确时间断开。在一个实施例中，尖峰检测电路35A还可以包括判定结果存储器360，用于存储判定结果，即低侧开关的断开时间是否在准确时间、滞后或超前，并向过零比较器33A提供存储判定结果作为偏移控制信号361。
图4是示出根据本发明实施例的尖峰检测电路40的电路图。参考图4，尖峰检测电路40可以包括第一差分运算放大器41、第二差分运算放大器42以及用于进行控制判定的决策逻辑43，其中第一差分运算放大器41具有用于接收开关电压Vsw的第一输入411和用于接收第一阈值电压Vth1的第二输入412，第二差分运算放大器42具有用于接收开关电压Vsw的第三输入421和用于接收第二阈值电压Vth2的第四输入422。例如，第一阈值电压Vth1可以具有大约Vin的电压电平的电压电平，第二阈值电压Vth2可以具有大约0V的电压电平。在一个实施例中，第一差分运算放大器41用于作为比较器操作以比较Vsw和Vth1之间的差值，并且当其确定Vsw>Vth1时，输出比较结果“滞后”413。在一个实施例中，第二差分运算放大器42用于作为比较器操作以比较Vsw和Vth2之间的差值，并且当其确定Vsw<Vth2时输出比较结果“超前”423。决策逻辑43包括用于接收滞后信号413的第一输入431和用于接收超前信号423的第二输入。决策逻辑43还包括逻辑门(例如，与非，或非)、锁存器、触发器，以在节点324处判断开关电压Vsw是否包括毛刺(即，高于Vin的正电压或低于0V的负电压)。在一个实施例中，尖峰检测电路40还可以包括数模电路，用于将判定结果(即，低侧开关304是否在正确时间、超前或滞后断开)转换成对应的用于控制过零比较器33A的模拟偏移控制信号。可以理解，尖峰检测电路和过零比较器仅在高侧开关处于断开状态时起作用。
返回参考图3A，过零比较器33A包括用于接收开关电压Vsw的第一输入331、用于接收参考电压Vref的第二输入332、以及用于接收由尖峰检测电路35A提供的偏移控制信号361的第三输入333。参考电压Vref可以是0V和Vout之间的范围内的值。在一个实施例中，过零比较器33A可以包括差分运算放大器330和可变电阻元件315，可变电阻元件315的电阻值可以在第三输入333处接收的模拟偏移控制信号361的控制下变化。在一个实施例中，可变电阻元件315可以包括电阻器阵列，其等效电阻值由数字控制字确定。在一些实施例中，电容器可以并联连接到可变电阻元件315。在示例性实施例中，可变电阻元件315可以是MOS晶体管、双极晶体管以及场效应晶体管，其电阻值可以相对于其门(基极)处的控制电压进行线性地调节。
图5A是示出根据本发明实施例的响应于偏移控制信号的低侧开关的断开信号的曲线图。参考图5A，响应于偏移控制信号361，可以调节过零比较器33A的输出334处的断开信号343的转换速率。例如，线511表示在可变电阻元件335的标称值大小的输出信号的转换速率，对应于低侧开关304的正确断开时间；线512表示可变电阻元件335的电阻值增加时的转换速率；线513表示可变电阻元件335的电阻值减小时的转换速率。图5B是在具有调节后的转换速率的输出信号通过反相缓冲器之后，图5A中所示的调节后的转换速率被转换为用于低侧开关的数字断开信号的曲线图。例如，通过调节可变电阻元件335的电阻值，低侧开关的断开信号可以相对于标称时间t延迟Δt1的量或提前Δt2的量。可以理解，所述反相缓冲器(未示出)可以在过零比较器或开关电压稳压器中实现。
在另一实施例中，过零比较器331可以包括一串串联的延迟元件，例如电阻器阵列，其等效电阻值可以由数字码字确定。在这种情况下，图4所示的尖峰检测电路35A的数模转换器44可以省略。逻辑电路43将输出控制信号(即数字码字)，用于控制一串串联的延迟元件(即，确定一串串联的延迟元件或电阻器阵列的等效电阻值)，以调节低侧开关304的断开信号时间。在又一实施例中，过零比较器331可以包括到Vref(332)值的内部偏移移位。在这种情况下，图4所示的尖峰检测电路35A的数模转换器44可以省略。逻辑电路43将输出控制信号，用于控制影响比较器输出开关的偏移值，其延迟对应于所添加的偏移值。这调节了低侧开关304的断开信号时间。
图6是用于控制开关电压稳压器中的低侧开关的断开时间的方法600的简化流程图，该开关稳压器具有在输入电压源和地之间串联连接的高侧开关和低侧开关。方法600可以包括：
在601：设置耦合到开关电压稳压器的尖峰检测电路。在一个实施例中，尖峰检测电路可以是图3A所示的尖峰检测电路35A或图4所示的尖峰检测电路40，并如上文部分所述。
在603：确定开关电压稳压器的输出端处的毛刺。所述毛刺可以是由低侧开关的滞后断开引起的正毛刺。所述毛刺可以是由低侧开关的超前断开引起的负毛刺。当低侧开关在理想时间转换时，可能不存在毛刺。
在605：响应于毛刺，改变比较器的输出信号的转换速率。在确定存在毛刺之后，所述方法还可以向比较器提供控制信号，以根据确定的毛刺改变输出信号的转换速率。例如，如果确定毛刺是正毛刺，即低侧开关滞后断开，则可以使得比较器的输出信号转换速率曲线更陡峭；或者如果确定毛刺是负毛刺，即低侧开关超前断开，则可以使得比较器的输出信号转换速率曲线比标称值的更缓慢。
在607：缓冲输出信号。然后，缓冲输出信号以驱动低侧开关。在一个实施例中，缓冲器可以集成在比较器中。在另一实施例中，缓冲器可以集成在开关电压稳压器中。在一些实施例中，缓冲器、比较器和开关电压稳压器集成在同一集成电路中。
在609：提供缓冲的输出信号以断开低侧开关。
如上所述，低侧开关的滞后或超前断开导致电感器电流Iout流过高侧开关或低侧开关的体二极管，从而增加开关电压稳压器中的功率损耗。功率损耗的另一个原因与高侧开关和低侧开关的非重叠时段有关。如本文所使用的，死区时间被定义为高侧开关和低侧开关均不导通的时间。当高侧开关和低侧开关同时只是瞬间导通时，大的直通电流将在输入电源电压和地之间流动。然而，当死区时间被选定为超过光学时间段时，电感器电流Iout流过低侧开关的体二极管，并在开关节点LX处引起电压振铃。而且，它会通过体二极管导致功率损耗。本发明的实施例提供了用于减少与死区时间相关联的功率损耗的电路和方法。
图7是根据本发明实施例的用于最小化死区时间期间的功率损耗的开关电压稳压器70的简化框图。参考图7，开关电压稳压器70包括用于提供驱动器信号Pdrive和Ndrive的逻辑电路71、死区时间控制电路72、高侧开关702、低侧开关704和尖峰检测电路75。开关电压稳压器70还包括电感器L和电容器C。电感器L和电容器C可以与开关电压稳压器70集成在同一集成电路中，或者电感器L和电容器可以在开关电压稳压器70的外部。在一个实施例中，死区时间控制电路72可以包括两个交叉耦合的门和一对延迟元件，每个延迟元件的一端耦合到两个交叉耦合的门中的一个的输出，另一端耦合到两个交叉耦合门中的一个的输入。尖峰检测电路75可以包括差分运算放大器，所述差分运算放大器可操作用于比较开关电压Vsw和阈值电压，并且向死区时间控制电路72提供死区时间控制信号752。
图8是根据本发明实施例的开关电压稳压器80的简化电路图。参考图8，死区时间控制电路82包括第一门801、第二门802、第一延迟元件803和第二延迟元件804。第一门801具有耦合到Pdrive信号的第一输入、耦合到第一延迟元件803的输出的第二输入、以及耦合到第二延迟元件804的输入的第一输出。第二门802具有耦合到第二延迟元件804的输出的第三输入、耦合到Ndrive信号的第四输入、以及耦合到第一延迟元件803的输入的第二输出。开关电压稳压器80还可以包括第一缓冲器805和第二缓冲器806，其中第一缓冲器805具有耦合到第一门801的第一输出的输入和耦合到高侧开关702的输出，第二缓冲器806具有耦合到第二门802的第二输出的输入和耦合到低侧开关704的输出。尖峰检测电路85可以包括差分运算放大器，用于比较开关输出电压Vsw和阈值电压，以确定是否存在毛刺。阈值电压可以具有大约0V的电平。尖峰检测电路85还可以包括逻辑电路，用于向第一延迟元件803和第二延迟元件804提供死区时间控制信号752。在一个实施例中，尖峰检测电路85可以类似于图3A中所示的尖峰检测电路35A。在另一实施例中，尖峰检测电路85可以类似于图4中所示的尖峰检测电路40。
在一个实施例中，第一延迟元件和第二延迟元件可以是RC延迟元件。图9是根据本发明实施例的RC延迟元件90的示意电路图。RC延迟元件90可以包括可变电阻元件91和电容器C 92。可变电阻元件91可以是MOS晶体管、场效应晶体管等，其电阻值可以在其门处施加的电压的控制下进行调节。在一个实施例中，施加到可变电阻元件91的电压是由尖峰检测电路85提供(例如，由图4中所示的数模转换器44提供)的模拟死区时间控制信号752。在一个实施例中，第一延迟元件和第二延迟元件可以是电流不足的延迟元，其中延迟通过供应到延迟元的电流来控制。所述延迟可以在施加到MOS晶体管的门的电压的控制下变化。
在一个实施例中，第一门可以是或门，第二门可以是与门。在另一实施例中，第一门可以是与门，第二门可以是或门。在又一实施例中，第一门可以是或非门，第二门可以是与非门。在又一实施例中，第一门可以是与非门，第二门可以是或非门。本领域技术人员将理解，正逻辑系统中的与非门可以由负系统中的或非门表示。
图10是示出根据本发明实施例的相应高侧开关和低侧开关的驱动器信号807和808的波形的曲线图。如图10所示，死区时间是可变的，从而实现对高侧开关和低侧开关的导通时间或断开时间的控制。本领域技术人员将理解，延迟元件仅在门输出在“或”门的情况下从高电平变为低电平时提供延迟，或者，延迟元件仅在门输出在“与”门的情况下从低电平变为高电平时提供延迟。通过为第一门和第二门提供不同类型的逻辑门，可以在高到低和低到高的转变中控制死区时间。
图11是根据本发明实施例的用于控制开关电压稳压器的死区时间的方法1100的简化流程图。参考图11，方法1100可以包括：
在1101：在开关电压稳压器的逻辑电路与高侧开关和低侧开关之间设置死区时间控制电路。
在1103：尖峰检测电路监测开关电压稳压器的输出端处的开关电压。
在1105：尖峰检测电路确定开关电压是否超过阈值电压。
在1107：如果确定开关电压超过阈值电压，则生成控制信号并将控制信号提供至死区时间控制电路，以调节第一驱动器信号和第二驱动器信号之间的死区时间，并返回到1103。如果确定开关电压未超过阈值电压，则保持第一驱动器信号和第二驱动器信号之间的死区时间，并返回到1103。
虽然本发明参考说明性实施例描述了本发明，但是该描述并不旨在以限制意义来解释。相反，说明性实施例的目的是使本领域技术人员更好地理解本发明的精神。为了不模糊本发明的范围，省略了公知的方法和制造技术的许多细节。参考说明书，对于本领域技术人员来说，对说明性实施例以及其他实施例的各种修改是显而易见的。因此，所附权利要求旨在涵盖任何这样的修改。
此外，本发明的优选实施例的一些特征可以在没有相应使用其他特征的情况下有利地使用。因此，前面的描述应该被认为仅仅是对本发明原理的说明，而不是对其的限制。本领域技术人员将理解落入本发明范围内的上述实施例的变型。结果，本发明不限于上面讨论的特定实施例和描述，而是由所附权利要求及其等同物限制。

Claims (15)

1.一种开关电压稳压器，其特征在于，包括：
开关模块，包括串联连接的高侧开关和低侧开关，用于根据输入电压产生开关电压，并向负载提供输出电压；
尖峰检测电路，用于检测所述开关电压上是否存在毛刺，若存在毛刺，所述尖峰检测电路用于判定所述毛刺是正毛刺还是负毛刺，并基于判定结果调整所述低侧开关的断开时间；
所述尖峰检测电路包括：
差分运算放大器，具有用于接收所述开关电压的第一输入、用于接收第一阈值电压的第二输入，以及用于接收第二阈值电压的第三输入，其中，所述第一阈值电压等于所述输入电压，且所述第二阈值电压等于地电位，所述差分运算放大器用于比较所述开关电压与所述第一阈值电压和所述第二阈值电压，并提供所述判定结果，其中，所述开关电压高于所述输入电压，所述判定结果为正毛刺，所述开关电压低于所述地电位，所述判定结果为负毛刺；
所述开关电压稳压器还包括：
过零比较器，包括用于接收所述开关电压的第一输入，用于接收参考电压的第二输入，用于接收所述判定结果的第三输入，以及用于基于所述判定结果调节所述开关模块中所述低侧开关的断开信号的转换速率，其中，所述参考电压在地电位和所述输出电压之间。
2.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述尖峰检测电路还包括：存储器，用于存储所述判定结果。
3.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述过零比较器包括：可变电阻元件，所述可变电阻元件用于响应于所述判定结果控制所述转换速率。
4.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述过零比较器包括：电阻器阵列，所述电阻器阵列用于响应于所述判定结果控制所述转换速率。
5.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述过零比较器在所述高侧开关处于断开状态时工作。
6.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述尖峰检测电路包括：
第一差分运算放大器，用于检测所述断开时间滞后断开引起的正毛刺；
第二差分运算放大器，用于检测所述断开时间超前断开引起的负毛刺；
逻辑电路，耦合到所述第一差分运算放大器和所述第二差分运算放大器，用于判定所述开关电压是否包括毛刺。
7.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述尖峰检测电路在所述高侧开关处于断开状态时工作。
8.根据权利要求1所述的开关电压稳压器，其特征在于，所述高侧开关是p-沟道晶体管，所述低侧开关是n-沟道晶体管。
9.一种用于控制开关电压稳压器中的低侧开关的断开时间的方法，其特征在于，所述开关电压稳压器用于根据输入电压产生开关电压，并向负载提供输出电压，所述开关电压稳压器耦合到尖峰检测电路，所述方法包括：
通过所述尖峰检测电路检测所述开关电压稳压器的开关电压上是否存在毛刺；
在存在毛刺的情况下，通过所述尖峰检测电路判定所述毛刺是正毛刺还是负毛刺；
根据判定结果，调整所述低侧开关的断开时间；
所述通过所述尖峰检测电路检测所述开关电压稳压器的开关电压上是否存在毛刺，包括：
通过所述尖峰检测电路检测所述开关电压是大于第一阈值电压还是小于第二阈值电压，其中，所述第一阈值电压为所述输入电压，所述第二阈值电压为地电位，若所述开关电压高于所述输入电压，所述开关电压稳压器的开关电压上存在正毛刺，若所述开关电压低于所述地电位，所述开关电压稳压器的开关电压上存在负毛刺；
其中，所述开关电压稳压器还包括：
过零比较器，包括用于接收所述开关电压的第一输入，用于接收参考电压的第二输入，用于接收所述判定结果的第三输入，以及用于基于所述判定结果调节所述开关模块中所述低侧开关的断开信号的转换速率，其中，所述参考电压在地电位和所述输出电压之间。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述通过所述尖峰检测电路检测所述开关电压稳压器的输出电压上是否存在毛刺，还包括：
通过所述尖峰检测电路检测所述低侧开关的断开时间相对于理想断开时间是超前还是滞后。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述根据判定结果，调整所述低侧开关的断开时间，包括：
通过调整所述过零比较器的可变电阻元件的电阻值，调整所述低侧开关的断开时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述开关电压稳压器还包括高侧开关，所述尖峰检测电路和所述过零比较器在所述高侧开关处于断开状态时工作。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述判定结果存储在所述尖峰检测电路的存储器中。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述高侧开关是p-沟道晶体管，所述低侧开关是n-沟道晶体管。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述正毛刺高于输入电压，且高出量等于所述p-沟道晶体管的体二极管两端的电压，所述负毛刺低于地电位，且低出量等于所述n-沟道晶体管的体二极管两端的电压。
CN202010711202.2A 2018-04-19 2018-09-06 基于电压的开关时间自动校正 Active CN111740600B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/957,900 US10367417B1 (en) 2018-04-19 2018-04-19 Voltage-based auto-correction of switching time
US15/957,900 2018-04-19
CN201880001768.7A CN109314464B (zh) 2018-04-19 2018-09-06 基于电压的开关时间自动校正

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880001768.7A Division CN109314464B (zh) 2018-04-19 2018-09-06 基于电压的开关时间自动校正

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111740600A CN111740600A (zh) 2020-10-02
CN111740600B true CN111740600B (zh) 2021-12-31

Family

ID=66217655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010711202.2A Active CN111740600B (zh) 2018-04-19 2018-09-06 基于电压的开关时间自动校正

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10367417B1 (zh)
EP (1) EP3580840B1 (zh)
CN (1) CN111740600B (zh)
WO (1) WO2019200817A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10367417B1 (en) * 2018-04-19 2019-07-30 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Voltage-based auto-correction of switching time
US10925131B2 (en) * 2018-10-19 2021-02-16 Wirepath Home Systems, Llc Predictive lighting control using load current slew rate for power switching
CN209545428U (zh) * 2019-03-20 2019-10-25 力智电子股份有限公司 电源切换电路
US11356019B2 (en) * 2020-07-16 2022-06-07 Microchip Technology Incorporated Method, system and apparatus for constant, high switching frequency and narrow duty ratio PWM control of DC-DC converters and accurate PFM control at light load

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201230681A (en) * 2011-01-07 2012-07-16 Anpec Electronics Corp Synchronous switching power converter with zero current detection, and method thereof
CN107735932A (zh) * 2015-07-08 2018-02-23 高通股份有限公司 具有自适应死区时间的升压调节器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8316352D0 (en) * 1983-06-16 1983-07-20 Motorola Inc Dc-dc converter
JP2001258269A (ja) 2000-03-15 2001-09-21 Kawasaki Steel Corp ソフトスイッチングｄｃ−ｄｃコンバータ
DE60122123T2 (de) * 2001-06-28 2007-03-08 Stmicroelectronics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen von Geräuschspitzen
US7164214B2 (en) * 2002-11-25 2007-01-16 Dean Eisenberger Uninterruptible DC power supply for equipment associated with a mobile site
EP2434363B1 (en) * 2010-09-27 2013-05-15 ST-Ericsson SA Presence and operability test of a decoupling capacitor
US8648583B2 (en) 2010-10-29 2014-02-11 R2 Semiconductor, Inc. Delay block for controlling a dead time of a switching voltage regulator
EP2772821B1 (en) * 2013-02-27 2016-04-13 ams AG Low dropout regulator
CN103616556B (zh) 2013-11-22 2017-01-18 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于同步降压型变换器的过零检测电路及检测方法
US9853544B2 (en) 2013-11-25 2017-12-26 Ford Global Technologies, Llc Switching overlap avoidance system for controlling power supply system
US9577525B2 (en) 2014-03-04 2017-02-21 Maxim Integrated Products, Inc. Adaptive dead time control
US9515556B2 (en) * 2014-04-28 2016-12-06 Intersil Americas LLC Current pulse count control in a voltage regulator
JP2015228717A (ja) * 2014-05-30 2015-12-17 株式会社ソシオネクスト 制御回路及び電源回路
US9537400B2 (en) 2014-08-29 2017-01-03 Infineon Technologies Austria Ag Switching converter with dead time between switching of switches
US9748837B1 (en) * 2014-09-17 2017-08-29 University Of South Florida Time delayed converter reshuffling
US9685868B2 (en) 2015-02-10 2017-06-20 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Synchronous rectifier for buck converter without the need for a comparator
US11641195B2 (en) * 2017-01-30 2023-05-02 Snap One, Llc Systems and methods for controlling switching timing
US10367417B1 (en) * 2018-04-19 2019-07-30 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Voltage-based auto-correction of switching time

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201230681A (en) * 2011-01-07 2012-07-16 Anpec Electronics Corp Synchronous switching power converter with zero current detection, and method thereof
CN107735932A (zh) * 2015-07-08 2018-02-23 高通股份有限公司 具有自适应死区时间的升压调节器

Also Published As

Publication number Publication date
US10367417B1 (en) 2019-07-30
EP3580840B1 (en) 2021-05-19
US10622891B2 (en) 2020-04-14
CN111740600A (zh) 2020-10-02
EP3580840A1 (en) 2019-12-18
US20190326815A1 (en) 2019-10-24
EP3580840A4 (en) 2019-12-18
WO2019200817A1 (en) 2019-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111740600B (zh) 基于电压的开关时间自动校正
US7113412B2 (en) Drive circuit and power supply apparatus
US9831780B2 (en) Buck-boost converter and method for controlling buck-boost converter
US8933647B2 (en) LED controller with current-ripple control
KR20100029209A (ko) Ｍｏｓｆｅｔ 게이트 구동 회로장치
JP2004516458A (ja) 電流センシングのためのシステムおよび方法
JP2012060854A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US9634570B2 (en) Multi-mode power converter and associated control method
US10715027B2 (en) Driver circuit
JP7295647B2 (ja) ブリッジ出力回路、電源装置及び半導体装置
JP2022146584A (ja) 降圧ｄｃ／ｄｃコンバータならびにそのコントローラおよびその制御方法、電子機器
US20120068740A1 (en) Voltage output circut
US9559668B2 (en) Drive circuit and semiconductor apparatus
JP7309987B2 (ja) 出力トランジスタの駆動回路、半導体装置、自動車
US20070014063A1 (en) Single pin multi-function signal detection method and structure therefor
CN109314464B (zh) 基于电压的开关时间自动校正
EP2869447A1 (en) Continuous comparator with improved calibration
CN113394960A (zh) 电源开关电路
US7633276B2 (en) Switching control in DC-DC-converters
JP2015006120A (ja) スイッチング電源装置
CN111010023A (zh) 开关模式功率转换器
US10122258B2 (en) DC-DC converter with pull-up or pull-down current and associated control method
JPH10215567A (ja) 電源回路
US9866119B2 (en) DC-DC converter with pull-up and pull-down currents based on inductor current
KR102449361B1 (ko) 선형 전류 드라이버

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