补偿降压调节器中的等效串联电感(esl)影响的电路和方法_2

文档序号:9848421阅读:来源:国知局
况下,极限控制器208可以类似地修改T2开关晶体管的栅极驱动。
[0027] 栅极驱动器模块210可以包括高压侧驱动器电路(未示出)和低压侧驱动器电路 (未示出),高压侧驱动器电路产生驱动Tl开关晶体管的控制端子(栅极)的信号,低压侧驱 动器电路产生驱动T2开关晶体管的控制端子(栅极)的信号。Tl和T2开关晶体管可以在开关 节点218处连接。开关节点218可以经由初级电感器L连接到输出端子114。应当理解,输出电 容器C包括如以上解释的电容ESL。
[0028]在一些实施例中,参见例如图2A,极限控制器208可以从电路100中省略。在这样的 实施例中,由比较器206产生的脉冲波形可以连接到栅极驱动器210以驱动开关晶体管Tl和 T2。图2A中省略了图2所示的补偿网络以避免混乱,但是应当理解,其例如被设置在诸如图2 中图示的负反馈路径中。
[0029] 图3示出根据本公开的电平移位器204。图3中省略了补偿电路(图2所示)以避免混 乱,但是应当理解,其例如被设置在诸如图2中图示的负反馈路径中。
[0030] 在一些实施例中,电平移位器204可以包括两个移位电路302'、302"。移位电路 302'例如可以包括具有连接到比较器206的输出216的输入的数字缓冲器304。数字缓冲器 304的输出可以连接到包括电容器Cl和C2的电容器分压网络。移位电路302'可以包括将移 位电路的输出204a在节点214处AC耦合到调制器电路20 2的输出的耦合电容器C3。移位电路 302"可以类似地来理解并且使用不同的值用于电容器C1-C3。移位电路302'、302"使得能够 实现波形中所示的正负偏移。
[0031 ]在操作中,在比较器206的输出216处产生的脉冲波形的输出脉冲耦合到数字缓冲 器304中。数字缓冲器304主要用于将移位电路302'与比较器206电隔离。在一些实施例中, 数字缓冲器304可以提供输出脉冲的幅度的某种衰减。电容器分压网络C1/C2还衰减输出脉 冲幅度。衰减后的脉冲然后可以在节点214处经由AC耦合电容器C3耦合到调制器电路202的 输出。移位电路302"几乎以相同的方式操作。
[0032] 移位电路302'、302"可以向经调制的信号212中引入正负电压偏移,并且从而产生 親合到比较器206中的经电平移位的参考信号212a。在一些实施例中,电压偏移在衰减后的 脉冲的上升沿为正,而在衰减后的脉冲的下降沿为负,如图3中所图示的。
[0033] 衰减后的脉冲可以被视为一系列阶跃函数。衰减后的脉冲的上升沿可以被视为正 向阶跃函数,其耦合到经调制的信号212以向经调制的信号中引入正阶跃,从而产生参考信 号212a。类似地,衰减后的脉冲的下降沿可以被视为负向阶跃函数,其耦合到经调制的信号 212以向经调制的信号中引入负阶跃。在一些实施例中,正阶跃和负阶跃可以从用于生成三 角波形的时钟112来获得。因此,可以在时钟112的边沿处去除(归零)正偏移和负偏移。
[0034] 根据本公开,可以使向经调制的信号212中引入以产生经电平移位的信号212a的 电压偏移与比较器206的输出216处的脉冲波形的输出脉冲的上升沿和下降沿同步。在一些 实施例中,例如图3中,可以借助于电平移位器204使用比较器206的输出216使电压偏移与 输出脉冲同步。在未示出的其他实施例中,可以间接地使用定时信号而非比较器的输出脉 冲来使向经调制的信号212中引入的电压偏移与比较器206的输出同步。
[0035]图3A图示根据本公开的电平移位器204的另一实施例。图3A中省略了图2所示的补 偿网络以避免混乱,但是应当理解,其例如被设置在诸如图2中图示的负反馈路径中。
[0036]在图3A所示的实施例中,移位电路302'、302"中的每个还包括连接到电容器分压 网络C1/C2的电阻器R。电阻器R向阶跃函数引入R-C衰减。R-C衰减特性可以被合并(例如AC 耦合)到经调制的信号212中以产生参考信号212a'。在本实施例中,时钟112的边沿对于去 除偏移而言是不需要的,因为偏移将通过R-C网络的操作衰减。
[0037] 在图3和图3A所示的实施例中,节点214表示电平移位器204的输出到调制器电路 202的输出的电连接,以便将由电平移位器产生的电压偏移AC耦合到调制器电路的输出。在 其他实施例中,可以使用合适的电路(诸如求和电路等)(未示出)将电压偏移与调制器电路 202的输出组合。
[0038]图3B图示具有单个移位电路302的电平移位器204的示例。在本实施例中,不需要 来自时钟112的时钟脉冲来重置偏移;仅有两个状态:正偏移和零偏移。通过比较,图3和图 3A所示的实施例具有三个偏移状态:正、负和零。
[0039]图4A和图4B还图示以上在初始结合图6讨论的快速瞬态降压变换器的输出电容器 中的电容ESL可能产生的问题的本质。图4A表示对于没有ESL分量的理想输出电容器的响 应。图4A中的底部波形表示与输出电压V ciut相比的参考信号;例如使用比较器。在一些实现 中,Vciut可以穿过增益模块使得比较可以以比其他方式更大的幅度进行。增益模块可以是任 何已知类型的放大器。例如,增益模块可以是通过减去参考的误差放大器的形式。
[0040] 当参考信号的电平跨越Vciut的电平时(例如在时间),比较器触发。比较器触发引 起开关节点处的电平转变(用图4A中的顶部波形表示)。在没有ESL的理想电容器的情况下, 初级电感器没有电压分压动作,从而产生在输出电压Vcmt上叠加的脉冲,其将在开关节点中 产生振荡。
[0041] 同样,在时间t2,当Vcmt和参考信号在参考信号的下坡上交叉时,比较器触发并且 引起开关节点转变。再次,由于没有ESL,没有分压动作来产生在输出电压上叠加的脉冲,并 且再次,在开关节点中没有建立振荡。
[0042]图4B表示对于具有ESL分量的输出电容器的响应。如在图4A中,当Vciut的电平和参 考信号的电平交叉时(例如在时间ω,比较器触发并且开关节点转变。在这种情况下,初级 电感器和电容ESL形成分压器。分压器产生被反馈给比较器的小的阶跃,并且如结合图6所 解释的,当反馈回路尝试补偿阶跃时开关节点中出现震荡。震荡在Vciut处出现。震荡继续直 到参考信号上升到V ciut中的脉冲的电平以上,从而终止震荡。当输出电压和参考信号在下坡 上交叉并且开关节点转变时,震荡在时间^再次出现,从而在反馈回路尝试补偿的输出电 压中产生小的阶跃。
[0043]图5图示图3所示的电路100的操作,其示出由调制器电路202生成的经调制的信号 212、向比较器206中馈送的参考信号212a、输出电压Vcmt、以及开关节点218处的电压Vsw的波 形。在先于时间的时间,向比较器中馈送的参考信号212a没有被电平移位。然而,在当参 考信号212a跨越输出电压时的时间,比较器206将触发,例如比较器可以输出脉冲的正向 (上升)边沿。响应于此,开关节点218将转变其状态,其进而经由输出216处的输出脉冲触发 在输出电压Vcmt中的电容ESL引起的脉冲伪差的开始,如以上所解释的。另外,电平移位器 204将响应于比较器输出的正向边沿并且生成AC耦合到经调制的信号212的电平移位。这一 电平移位(电压偏移)产生经电平移位的参考信号212a;例如,如果比较器206生成上升沿, 则电平移位将为正向电平移位。偏移的量可以通过选择电平移位器204中的电容器分压网 络中的电容器Cl和C2的合适的电容值来控制。
[0044]继续图5,在时间t之后,可以使得参考信号212a的电平高于脉冲伪差。这样,脉冲 伪差将不会触发比较器206,因为它
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