直流至直流转换器的制造方法
【专利说明】直流至直流转换器
[0001]本申请要求于2013年10月18日提交到韩国知识产权局的第10_2013_0124893号韩国专利申请的权益，该申请的全部内容出于所有目的通过引用包含于此。
技术领域
[0002]下面的描述涉及DC-DC转换器。下面的描述还涉及设置有耦合网络的DC-DC转换器，该耦合网络用于通过促进检测输出电压的纹波信息来动态地管理负载瞬态现象。
【背景技术】
[0003]许多电子装置使用开关转换器产生经调节以供装置的不同组件使用的电压。DC-DC转换器是这类开关转换器中的一种类型。例如，DC-DC转换器作为接收DC电压、将接收到的DC电压转换成不同电平的DC电压并且输出不同电平的DC电压的装置而广泛用在各种领域中。
[0004]可以通过使用恒定导通时间(COT)技术控制DC-DC转换器。根据COT技术，用于产生输出电压(VOUT)的一个或多个开关在各开关周期期间的预定的时间间隔内导通。使用COT技术可以提供诸如相对快速的响应时间和简单的电路设计的特征。
[0005]通常，DC-DC转换器具有当DC-DC转换器具有大负载电流时出现的、因电感器的电阻而导致的某种损失。然而，这种损失通常不对DC-DC转换器的操作产生大的影响。例如，产生更大比例的损失可能是由于诸如功率开关(例如，P型金属氧化物半导体(PMOS)或N型金属氧化物半导体(NMOS))或电感器本身的DC-DC转换器芯片外部的组件导致的。在这种情形下，由于DC-DC转换器的芯片内部消耗的电流(也就是说，芯片内部的电流的比例)而产生的损失相对低。因此，DC-DC转换器在每个频率下的操作不存在困难(诸如，效率降低)。
[0006]相反，具有相对较小负载电流的DC-DC转换器可具有效率降低。当负载电流小时，相比于负载电流本身，芯片本身消耗更大的电流。因此，因为芯片内部的电流对于整体转换效率变得更重要，所以芯片内部增大的电流会造成DC-DC转换器的转换效率降低。
[0007]因此，减小芯片内部的电流可防止效率降低。
[0008]减少芯片电流消耗的一种方式是降低芯片驱动中涉及的开关驱动的频率。这种方法是有重大意义的，因为它是与芯片驱动期间的对当前使用产生最大影响的开关驱动相关的驱动器。例如，当被强制地供应任意阈值5mA而其输出是ImA时，开关频率可降低1/5。
[0009]减少芯片电流消耗的另一种方式是应用COT模式。根据这种方法，COT发生器在功率开关驱动期间保持恒定导通时间。通过使用COT技术，比较器比较反馈电压与参考电压，并且当反馈电压低于参考电压时将功率开关导通预定时间。因此，当COT模式实现管理当负载突变时出现的负载瞬态现象时，COT模式提供可选的控制模式(诸如，脉宽调制(PWM)模式)没有提供的特征。
[0010]然而，COT模式具有它表现出比PWM模式更大的纹波现象的方面。
[0011]因为与较大纹波现象相关的问题，对于芯片而言，COT模式下可以快速地检测反馈输出电压。在没有进行这种快速确定的情况下，芯片不能够基于功率开关的导通时序充分地保持输出电压。例如，输出电压原本会低于参考电压所限定的零点，进而造成DC-DC转换器的整体效率降低。
[0012]可以提供比较器，比较器可提供高速检测操作。然而，难以在顾及比较器的适当增益的情况下实现高速设计。另外，当采用高速比较器时，整个芯片大小增大，这还造成与增大的电流消耗相关的另外的问题。
[0013]因此，另一种方法是调节与输出负载连接的输出电容器的电容。通过使用具有较大等效串联电阻的电容器，在比较器处识别到的反馈电压增大。因此，更容易地检测反馈电压。
[0014]然而，根据该情形，有时使用具有相对较小ESR的电容器。当使用具有相对较小ESR的这种电容器时，变得相对更难以检测DC-DC转换器中设置的比较器处的反馈电压。换句话讲，变得更难以检测输出电压的纹波值。
【发明内容】
[0015]提供本
【发明内容】
是为了以简化形式介绍以下在【具体实施方式】中被进一步描述的构思的选择。本
【发明内容】
不意图标识要求保护的主题的重要特征或必要特征，它也不意图用于辅助确定要求保护的主题的范围。
[0016]如所讨论的，在无法在使用具有较小ESR的电容器的DC-DC转换器中使用高速操作比较器的情形下，难以比较参考电压和反馈电压并且保持稳定的输出电压。
[0017]因此，本申请提供了解决以上提到的问题的方式。本示例的目的是提供一种稳定保持输出电压的COT模式下操作的DC-DC转换器，因为示例中的比较器能够每当电流流入电感器时更有效地检测输出电压的纹波值。
[0018]本示例的另一个特征在于，它们提供容易检测反馈输出电压的DC-DC转换器，即使当设置在DC-DC转换器的输出处的输出电容器具有相对小的等效串联电阻(ESR)值。
[0019]在一个总体方面，一种DC-DC转换器包括:比较器，被构造成比较参考电压与反馈电压；恒定导通时间(COT)发生器，被构造成响应于比较器的比较结果，输出功率开关的导通时间信号；第一开关和第二开关，第一开关和第二开关中的每一个被构造成根据导通时间信号，在预定时间间隔内导通；电感器，串联连接到第一开关和第二开关的公共端；第一反馈电阻器和第二反馈电阻器，连接在电感器和负载电阻器之间；耦合网络，构造成接收第一开关和第二开关的开关电压和电感器的反馈输出电压，将接收到的电压相加，并且输出相加的结果作为第一反馈电压，其中，第一反馈电压和经由第一反馈电阻器和第二反馈电阻器输出的第二反馈电压作为比较器的反馈电压而被提供。
[0020]耦合网络可包括:耦合电阻器，连接到公共端；第一耦合电容器，连接到电感器的输出端；第二I禹合电容器，与I禹合电阻器和第一I禹合电容器并联连接并且被构造成输出第一反馈电压。
[0021]第一反馈电压可包括开关电压和电感器的输出电压的AC电压。
[0022]第二反馈电压可包括转换器的输出端的输出电压的DC电压。
[0023]第一开关和第二开关可以是互补的MOS晶体管。
[0024]响应于第一开关是PM0S，第二开关可以是NM0S，或者响应于第一开关是NM0S，第二开关可以是PMOS。
[0025]响应于电流流过电感器，第一反馈电压和第二反馈电压可被供应到比较器。
[0026]在另一个总体方面，一种DC-DC转换器包括:比较器，构造成比较参考电压与反馈电压；恒定导通时间(COT)发生器，构造成响应于比较器的比较结果，输出功率开关的导通时间信号；第一开关和第二开关，第一开关和第二开关中的每一个被构造成根据导通时间信号，在预定时间间隔内导通；电感器，与第一开关和第二开关的公共端串联连接；耦合网络，包括第一反馈电阻器和第二反馈电阻器，连接在电感器和负载电阻器之间；耦合网络包括耦合电阻器、第一耦合电容器和第二耦合电容器，耦合电阻器连接到COT发生器的输出引脚，第一稱合电容器连接到电感器的输出端，第二稱合电容器与稱合电阻器和第一 I禹合电容器并联连接以输出第一反馈电压，其中，第一反馈电压和经由第一反馈电阻器和第二反馈电阻器输出的第二反馈电压作为比较器的反馈电压而被提供。
[0027]DC-DC转换器还可包括第三开关，第三开关在COT发生器的输出引脚和耦合电阻器之间，以根据流过电感器的电流在连续电流模式(CCM)和不连续电流模式(DCM)之间进行选择。
[0028]第一反馈电压可包括输出电压的DC电压，第二反馈电压可包括输出电压的AC电压。
[0029]第一开关和第二开关可以是互补的MOS晶体管，并且响应于第一开关是PMOS晶体管，第二开关可以是NMOS晶体管，或者响应于第一开关是NMOS晶体管，第二开关可以是PMOS晶体管。
[0030]所述DC-DC转换器可被构造成在CCM下操作，直到电感器的电流斜率变成零为止。
[0031]所述DC-DC转换器可被构造成当电感器