专利名称：避免直流对直流升压转换器的前沿消隐限制的电流复制的制作方法
技术领域：
发明关于采用电流反馈的直流对直流转换器，且特别关于一个电流复制电路，它使能消除一个直流对直流升压转换器的前沿消隐(LEB)周期以消除占空周期限制。
背景技术：
一个传统的直流对直流升压转换器切换流经电感器及二极管的电流，以转换一个输入电压成为一个较大且调整过的输出电压。此项切换典型地是由一个电子开关所实施，诸如金属氧化物半导体、场效应晶体管(MOSFET)，该场效应晶体管具有其的栅极受到一个脉宽调制(PWM)控制信号的控制。该MOS场效应晶体管的漏极及源极路径连接于该电感器/二极管接面及参考到一个诸如接地的共同节点的感测电阻器之间。一个开关控制器通过一个电压反馈信号监视该输出电压，且通过该感测电阻器的电压而监视该电感器电流，且如同该项技术领域中具有通常知识者所知，使用此信息及其他信息以产生该脉宽调制控制信号。
于操作时，该开关控制器使该开关闭路(例如，使该金属氧化物半导体场效应晶体管导通)，以启动每一个脉宽调制周期的第一个阶段，而有效地放置输入电压于该电感器及感测电阻器上。代表电感器电流的横跨该感测电阻器的电压随着时间线性上升，且此感测电压在每一个脉宽调制周期的第一部分的期间被该开关控制器所监视。该反馈电流感测信号与一个参考值作比较，以至少一部分判断何时为该电子开关的下一个关断断开时间，以启动每一个脉宽调制周期的第二阶段。当该开关被断开(或开路)时，增强的电感器电流正向偏置该二极管，且流至一个输出电容器之中，以产生该输出电压。操作以此方式对于每一个脉宽调制周期重复实施。该转换器称为“升压”转换器，因为该直流输出电压大于该直流输入电压。传统的直流对直流升压转换器所具有的一个特别问题为前沿阻尼振荡，其当该开关导通(或闭路)时产生于该电感器电流上。该开关的杂散电容结合线电感及该感测电阻器集体形成一个库电路，其每当该开关导通时，导致该感测电压振荡(例如，一个阻尼正弦振荡)。该开关控制器采用一个前沿消隐(Leading Edge Blanking，LEB)周期，于该前沿消隐周期中，其忽略目前的感测电压的起始阻尼振荡。特别是，TLEB周期系使用于忽略起始阻尼振荡，以防止在每一个脉宽调制周期开始处过早的终止。然而，该TLEB周期限制该升压转换器的最小工作周期，且因而限制一给定输入电压的输出电压范围。举例而言，当避免使用一个阻尼振荡信号的可能的衰弱结果以用于反馈控制时，使用TLEB周期防止使用较低的工作周期，使得该输出电压不被允许接近该输入电压。
在过去经验上，此问题已经被一个直流对直流转换器及一个调整器两者的组合而被解决。如此的解决方案对于功率消耗及所需元件的数量而言本质上无效率的。吾人期望提供一种有效率的直流对直流升压转换器，其避免根据一个振荡信号而作调整，且其系使能该输出电压相当接近该输入电压电平。
发明内容
根据本发明的一个实施例的一种电流复制电路避免一个直流对直流升压转换器的前沿消隐周期限制。该直流对直流升压转换器通过使用一个采用电流反馈控制的开关控制器切换经过一个电感器及一个二极管的输入电压及提供一个脉宽调制(PWM)信号以控制连接至该电感器的一个开关，而调整输出电压。该电流复制电路包含一个电流感测器，一个斜波产生器，及一个总和装置。该电流感测器取样当该开关为关断时经过该电感器的电流，且提供指示恰好在该开关系导通之前的电感器电流的取样电压。该斜波产生器提供一个复制当该开关导通时该电感器的电流增加的斜波电压。该总和装置将该取样电压加入至该斜波电压，以产生一个使用于该开关控制器的反馈电流控制的复制电压。
以此方式，而非感测经过该电感器的显示杂散电感及电容所导致的阻尼振荡的真正电流，经过该电感器的电流被复制，且该复制过的电流使用于电流反馈控制。在每一个脉宽调制周期的第一个相位期间，该输入电压施加至该电感器，导致该电感器中电流增强，且每一个脉宽调制周期的第一个相位可以较早被终止，藉此允许一个比因前沿消隐周期限制所造成的先前允许的工作周期大幅减少的工作周期。接着，该输出电压能够被控制成一个相当接近该输入电压的电平。
数个变化及实施例能够被预想到。该电流感测器可以为取样及保持装置，其在切换之前取样经过该电感器的电流，且于切换之后保持该取样电压。于一个实施例中，一个电流镜被连接至该二极管，以提供一个指示经过该二极管的电流的镜象电流。于一个情况下，该取样及保持装置连接至该电流镜，以保持该镜象电流的一个取样作为该取样电压。该开关控制器可以提供一个初步脉宽调制信号给一个提供该脉宽调制信号的缓冲器。该缓冲器大致上相对于该脉宽调制信号的初步相对物而延迟该脉宽调制信号。提供该初步脉宽调制信号，以控制该取样及保持装置，使得该取样电压于切换之前被取得。该斜波产生器可以被建构成根据由该电感器的电感值所分割的输入电压，而合成该电感器电流的增强。可以提供一个增益方块，以将该复制电压乘上一个缩放因子，以模拟或复制该电压感测信号，其是先前于一个连接至该开关的感测电阻器上产生出，且因而测量真正的电感器电流。
根据本发明的一个实施例的一种直流对直流转换器包含一个电感器，其具有一个接收一个相对于一个共同节点的输入电压的第一端；一个二极管，其具有一个连接至该电感器的第二端的阳极；一个电容器，其连接于该二极管的阴极及产生一个输出电压的共同节点之间；一个开关装置，其具有一个连接于该电感器的第二端及该共同节点之间的受控电流路径及一个使用于使能或禁止该电流路径的控制输入端；一个开关控制器，其具有一个接收一个电流感测信号的输入端及一个提供一个脉宽调制控制信号至该开关装置的控制输入端的输出端；一个斜波产生器，其提供一个斜波信号，该斜波信号系具有一个模拟当该开关装置导通时经过该电感器的电流增加的斜率；一个电流感测器，其提供一个电流取样信号，其指示当该开关装置关断且恰好在该开关装置导通之前经过该二极管的电流电平；及一个总和装置，其将该斜波及电流取样信号加在一起，以提供一个使用于该电流感测信号的复制信号。
数个变化及实施例可以被预想到。该开关装置可以为一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或任何其他适合形式的电子切换装置。该电流感测器可以为一个取样及保持电路，其取样电流且其保持一个取样电压作为指示被取样过电流的电流取样信号。一个电流镜可以连接至该二极管，以提供一个镜象电流，且该电流感测器可以为一个取样及保持电路，其连接至该电流镜，以取样该镜象电流且保持一个取样电压作为指示取样过的电流的电流取样信号。该开关控制器可以包含一个缓冲器，该缓冲器具有一个接收一个初步脉宽调制信号的输入端及一个提供该脉宽调制控制信号的输出端。该初步脉宽调制信号被提供至该取样及保持电路，该取样及保持电路根据该初步脉宽调制信号保持该电流取样信号，。一个增益方块可以被设置，以将该复制信号乘上一个缩放因子，以产生该电流感测信号。
一种根据本发明的一个实施例的消除直流对直流升压转换器的前沿消隐周期限制的方法使减少的脉宽调制工作周期以及一个比因前沿消隐周期限制所造成的先前允许的电压接近该输入电压很多的输出电压成为可能。该方法包含判断当该开关是开路且恰好在该开关闭路之前时该电感器的电流电平且提供一个对应的电流电平信号；合成当该开关闭路时该电感器的电流增加且提供一个对应的斜波信号；及将该电流电平及斜波信号加在一起，以产生一个提供给该取样控制器的电流反馈感测信号。
该方法可以包含产生一个初步脉宽调制信号及缓冲该初步脉宽调制信号，以提供该脉宽调制控制信号。该方法可以包含根据该初步脉宽调制信号取样电流及保持一个电流取样。该取样及保持可以包含转换取样过的电流成为一个电压取样。该初步脉宽调制信号的缓冲可以包含延迟该脉宽调制控制信号，以确保在切换之前取样。该方法可以包含根据该输入电压及该电感器的电感值而产生该斜波信号。
参照实施方式及后附图式，本发明的利益、特色及优点将变成更容易了解，其中第1图为一个传统的直流对直流升压转换器的一个简化的示意图；第2图为第1图的电感器中的理想电流波形的曲线图，其包含当该开关开路时该电流感测元件及该二极管中的连续波形；第3A及3B图是曲线图，示出在由于杂散电感及电容所造成的阻尼振荡的结合效果的脉宽调制周期的每一个阶段期间经过第1图的电感器的电流的更实际(例如，真实)的表示；第4图为根据本发明的一个实施例实施的克服TLEB周期限制的一个直流对直流升压转换器的一个简化示意图；
第5A图为该斜波产生器的曲线图，表示当该开关导通时第4图的电感器中的电流的增强；第5B图为当该开关是关断且恰好在该开关导通之前时第4图的电感器及二极管中测量到或取样出的电流的曲线图；第5C图为一个通过加总第5A图的该斜波电压及第5B图的该取样过的电感器电流且可选择地乘上一个缩放因子所模拟的开关路径电流信息的加总及感测电压的曲线图；及第6图为更详细示意及方块图，更详细地示出根据本发明的一个示范性实施例的经过该二极管的取样电流及与第4图的直流对直流升压转换器的测量出的电流的样本的保持相关的时序。
400直流对直流升压转换器401电流感测装置403斜波产生器405总和装置407乘法器或增益方块TLEB二极管电流VSH感测电压VR斜波电压VREP复制电压信号VS’电流反馈感测信号COM共同节点VIN输入电压L电感器S1金属氧化物半导体场效应晶体管开关D1二极管R1电阻器R2电阻器VOUT输出电压C1电容器
I(D1)电流100直流对直流升压转换器101开关控制器RS感测电阻器I(RS)电流VS感测电压VFB输出电压反馈信号301阻尼振荡303阻尼振荡601电流镜603D型触发器605缓冲器装置具体实施方式
提出下列叙述，以使该项技术领域中具有通常知识者能够实施及使用设置于一特定应用及其条件的环境内的本发明。然而，该较佳实施例的许多变化对于熟习该项技术者而言为显明的，且于此所定义的总体原则可以应用于其他实施例。因此，本发明是不意欲受限于在此所图示及叙述的特定实施例，而符合与于此所揭示的原理及新颖特色一致的最广的范围。第1图为一个传统的直流对直流升压转换器100的一个简化示意图。相对于一个共同节点COM(例如，接地或“电源接地”)所测量出的输入电压VIN施加至一个电感L的一端，该电感器的另一端连接至一个金属氧化物半导体场效应晶体管开关S1的漏极及连接至二极管D1的阳极。该开关S1显示为一个金属氧化物半导体场效应晶体管，虽然其他适合形式的电子开关亦可以预想到。一般而言，该开关S1包含一个控制输入端(例如，栅极)及一个电流路径(例如，漏极至源极)，该电流路径受到该控制输入的控制。实施一个受控制单极双掷(SPST)功能的任何形式的装置是可以预想到。该开关S1的源极连接至一个感测电阻器RS的一端，该感测电阻器RS的另一端连接至COM。经过该电流感测电阻器RS的电流显示为I(RS)。该电流感测电阻器RS于该开关S1的源处产生一个感测电压VS，其中，VS被提供至一个开关控制器101。该开关控制器101提供一个脉宽调制(PWM)控制信号至该开关S1的栅极。该二极管D1的阴极连接至一个电阻器R2的一端，且该二极管D1的阴极于一个产生输出电压VOUT的输出节点处连接至一个电容器C1的一端。流经该二极管D1的电流显示为I(D1)。该电容器C1的另一端连接至COM，且该电阻器R2的另一端连接至一个电阻器R1的一端，该电阻器R1的另一端连接至COM。串联的电阻器R1及R2之间的接点产生一个输出电压反馈信号VFB，该输出电压反馈信号VFB反馈回该开关控制器101。对于该升压转换器100而言，该输出电压VOUT大于该输入电压VIN。
第2图为一个该升压转换器100的电感器L的理想电流波形(示为IINDUCTOR)的图，其包含当开关S1导通(或闭路)时该电流感测电阻器RS的连续波形(亦即，I(RS))以及当开关S1关断(或开路)时该二极管D1的连续波形(亦即，I(D1))。该些电流值的下标为整数值，其代表连续的脉宽调制周期数。特别是，第一脉宽调制周期“n”开始于时间t1，其起始化一个由时间t1至时间t2的由一个理想电流I(RS)n所显示的第一阶段，其后接着一个由时间t2至时间t3的由一个理想电流I(D1)n所显示的脉宽调制周期n的第二阶段。下一个脉宽调制周期“n+1”开始于时间t3，其显示为一个理想电流I(RS)n+1等等。于传统的操作中，该开关控制器101监视该VFB及VS信号，以触发该脉宽调制信号导通或关断该开关S1，以调整VOUT成为一个预定电压电平，或调整该电感器电流于最小值及最大值(例如分别为I1及I2)之间。虽然未显示，该开关控制器101包含为该项技术领域中具有通常知识者所知的反馈感测及控制电路或逻辑电路，诸如包含多重互导(transconductance)(gm)级及/或总和放大器，一个电流斜率补偿信号(例如，三角波或锯齿波或类似物)产生器，等等，以产生该脉宽调制信号，以控制用于调整VOUT的回路。
当该开关S1于时间t1导通而实际上连接其的漏极及源极在一起时，该输入电压VIN实际上被放置于该电感器L及该相当小的值的电阻器RS上。于该脉宽调制周期的第一阶段期间，流经该电感器L的理想电流由低的值I1线性地增加至高的值I2，如示为I(RS)n。当该开关S1关断因而实际上将该电感器L及该电阻器RS断开时，于该电感器L中所建构的能量导致该理想电流I(D1)n流经该二极管D1，以对该输出电容器C1充电，且产生该输出电压VOUT。于时间t2，该电流I(D1)n由I2线性地减少成于时间t3时的I1，于t3时，该开关S1再次导通，以起始化下一个脉宽调制周期n+1。
第3A及3B图是曲线图，为更真实地(例如，实际上)表示在显示由于杂散电感及电容的结合的阻尼振荡效果的脉宽调制周期的每一个阶段期间流经该电感器L的电流。第3A图为代表I(RS)n的时间t1及t2之间的电压VS(或VSn)的曲线图。分别显示低及高电压电平V1及V2为表示低及高电流电平I1及I2。该金属氧化物半导体场效应晶体管开关S1结合一不小的杂散电容量，其与该电路的杂散电感(例如，导电轨迹，晶片接脚连接等等)以及电阻(例如，RS及其他寄生电阻)结合，且集体地形成一个振荡库电路。当S1于时间T1导通以起始化该第n个脉宽调制周期时，前沿阻尼振荡(例如，一个阻尼振荡正弦波形)在时间t1之后于该VSn信号上产生，其显示为301。应注意的是，举例而言，该阻尼振荡具有一个起始的高尖峰302，其可能超过V2(其代表I2)，假如其直接被使用作为该反馈信号，则其可能导致该脉宽调制周期的第一阶段的过早终止。采用电流反馈且包含该升压转换器100的直流对直流转换器典型地采用一个前沿消隐周期或TLEB，其防止如此的阻尼振荡的效果干扰该反馈回路的操作。该TLEB周期是以一个足够的期间任意设定，以忽略如此的阻尼振荡，直到其消失为止，且因而防止在每一个脉宽调制周期的开始处的过早终止。
使用于防止脉宽调制周期的第一阶段的过早终止的TLEB周期限制该升压转换器100的最小工作周期，且因而限制对于一给定输入电压而言的输出电压范围。对于该升压转换器100而言，举例而言，使用该TLEB周期不允许实施非常短的工作周期，使得强迫该输出电压VOUT为比VIN大很多。该开关控制器101包含一个内部比较器或者类似物(未示出)，其比较该VS电压及一个参考值，以判断该电感器电流何时已经到达一预定高的(或最大值)电平。于许多组态中，吾人期望减少由时间t1至时间t2的差，或t2-t1，以导致时间t2较早发生，藉此减少该脉宽调制控制信号的工作周期。接着，于脉宽调制工作周期中的减少使该输出电压VOUT的电平的减少成为可能，使得其较接近VIN的电平。然而，使用于避免该VS信号的阻尼振荡301的TLEB周期对于该脉宽调制的工作周期强制施加一个人工最小值限制。在该TLEB周期结束时，该VS电压大于该期望的目标电平，而以人工方式强迫VOUT比VIN大很多。
依历史经验，此问题已经被一个直流对直流转换器及一个调整器两者的组合而解决。如此的解决方案对于功率消耗及所需元件的数量而言本质上是无效率的。
第3B图为二极管电流I(D1)于时间t2及t3(或I(D1)n)之间的曲线图。于所示的组态中，当该开关S1关断时于时间t2时开始的该I(D1)电流的阻尼振荡303是比较没有问题，因为并不因控制的目的被监视，且因而为了本发明的目的而被忽略。然而，应注意的是，该电流I(D1)n于该脉宽调制周期的第二阶段结束且恰好在时间t3之前(示为305)时是相当稳定的。
第4图为一个克服该TLEB周期限制的根据本发明的一个示范性实施例所实施的一个直流对直流升压转换器400的简化示意图。该升压转换器400具有与该升压转换器100类似的组构，其中，类似的元件以相同的参考符号显示。感测电阻器RS因为不需要而被移除，使得该开关S1的源极直接连接至COM。一个电流感测装置401于该电流路径中连接于该电感器L及该二极管D1之间，以用于感测该二极管电流工(D1)及用于产生一个对应的感测电压VSH。于所示的特定实施例中，该电流感测装置401为一个取样及保持装置，其于一预定时间下取样该电流I(D1)，且提供表示I(D1)的快照的对应的取样过的电压VSH。于一个实施例中，该电流感测装置401持续地取样该电流I(D1)，且保持在正好大约该I(D1)电流已经下降至较低电平I1时及正好在该开关S1再次导通以起始化下一个脉宽调制周期(例如，于时间t1，t3等等)时取样过的值。因此，该电流于每一个脉宽调制周期的最终结束处被取样，诸如示于第3B图的305。
示出由该开关控制器101而来的该脉宽调制信号提供至该电流感测器401，使得恰好在该脉宽调制信号被断定为适当电平以使该开关S1导通之前，取得该VSH取样。应注意的是，吾人期望该取样于该开关S1真正导通的前被取得，以避免该阻尼振荡301的效应。假如使用该脉宽调制信号，则该电流感测装置401被组构成在该开关S1导通之前保持该取样。于真实的组态的实施中，一个不同的或初步脉宽调制信号被提供至该电流感测装置401，以导致其于该开关S1真正地导通之前保持一个取样过的值，以确保该取样于切换的前该脉宽调制周期结束时被取得。通过该电流感测装置401中继该脉宽调制信号是可能的，其控制该开关S1，以确保该取样于该开关S1致动之前被取得。然而，此需要该电流感测装置401包含足以驱动S1的栅极的缓冲器电路或类似电路。于一个实施例中，称为PPWM(第6图)的初步脉宽调制信号被提供至该电流感测装置401，以确保在切换的前取样，如下文作进一步叙述。许多不同的及替代的实施例是可以预想到，以实施该电流感测装置401。
该升压转换器400亦包含一个斜波产生器403，其产生斜波电压VR，其表示当该开关S1导通时该电感器L中电流的增加或上升，如下文作进一步叙述。该VR及VSH信号被提供至一个总和装置405的各个输入端，该总和装置405将该些电压信号加在一起，以产生于其输出端提供的复制电压信号VREP。该VREP信号提供至一个乘法器或增益方块407，该乘法器或增益方块407将该VREP信号乘上一个缩放因子“k”，且输出一个电流反馈感测信号VS’＝k*VREP(其中，该星号“*”代表相乘)。该电流反馈感测信号VS’被提供至该开关控制器101而取代该VS信号。该缩放因子“k”典型上小于一(1)，且转换该VREP信号成为该VS信号的电压电平，如同当该开关S1导通时感测该感测电阻器RS的电压及代表流经该开关S1的电流一样。
第5A-5C图分别为该斜波电压VR、该取样及保持电路VSH及该总和及缩放化电压VREP及VS’的曲线图。第5A图显示由该斜波产生器403所产生代表当该开关S1导通时该电感器L中的电流的增加产生的该斜波电压VR。于一个实施例中，一个诸如该斜波产生器403本身的电路方块监视VIN，且因为该电感器的电感值(例如，电感值＝L)为已知，所以产生VR等于或比例于VIN/L(其中，斜线“/”代表除法)。如图所示，VR以一个线性的方式于时间t1及t2之间由零值斜线上升，其是模拟时间t1及t2之间电流I(RS)的斜波。第5B图显示代表恰好在时间t1之前取样的该电感器L中测量出的电流的VSH，其亦等于流经二极管D1的电流，因为该开关S1关断且该电感器L及二极管D1实际上串联。如图所示，VSH于某一电压电平在大约时间t1时被取样，且由时间t1至t2保持固定值。第5C图显示于该总和装置405的输出端的VREP。因为VSH为代表恰好在该开关S1导通之前该二极管D1的起始电流I(D1)的电压，且因为VR代表在该开关S1导通之后该电感器L的电流的增加，所以VREP为代表当第n个脉宽调制周期于时间t1及t2之间导通时流经该开关S1的电流的电压。对于每一个脉宽调制周期而言，操作以一个类似的方式重复。VREP以该缩放因子“k”缩放，以产生VS’，其亦显示于第5C图，其模拟于时间t1及t2之间于该感测电阻器RS上先前产生的电压。
第6图为更详细的示意及方块图，输出根据本发明的一个示范性实施例的经过该二极管D1的电流的取样及与该直流对直流升压转换器400测量出的电流的样本保持相关的时序的进一步细节。示出连接提供该取样过的电流I(D1)的一个适当缩放版本的二极管D1至该电流感测装置401的一个电流镜601。于此情况下，该电流感测装置401为一个取样及保持装置，其当该初步脉宽调制信号(或PPWM)被断定成起始化下一个脉宽调制周期时，持续地取样I(D1)且接着保持一个取样于其的输出端，作为该VSH信号。该开关控制器101包含一个锁存或触发装置或类似装置，诸如一个D型触发器603，其当其的内部反馈控制电路(未示出)判断起始化下一个脉宽调制周期时，输出该初步脉宽调制信号。该初步脉宽调制信号为一个数字或二进制信号或类似物，其不直接使用于驱动该开关S1的栅极。反而是，该初步脉宽调制信号经过一个缓冲器装置605缓冲，该缓冲器装置605输出该脉宽调制信号至S1的栅极。于一个实施例中，该缓冲器装置605包含多个串联连接的缓冲器或反相器或类似物，以将该脉宽调制信号升高成适当的功率电平或驱动能力，以驱动S1的栅极。该缓冲器装置605置入一个延迟，诸如数毫微秒(ns)数量级(例如，20毫微秒)，使得该初步脉宽调制信号于该脉宽调制信号之前被断定。以此方式，恰好在该脉宽调制信号被断定以导通该开关S1之前，该电流感测装置401接收该初步脉宽调制信号，且输出该I(D1)信号的一个取样作为该VSH信号。使用该初步脉宽调制信号以控制取样及略微延迟的脉宽调制信号以控制切换确保在切换之前取样。
该直流对直流升压转换器400实施一个新的解决方案，在该方案中，代替该切换路径之中用于反馈回路控制的电流I(RS)，该升压转换器400监视或取样流经该二极管D1的电流I(D1)，且复制流经该电感器L的电流的增加，以重新合成或模拟流经该切换装置的该电感器电流的增加，而无杂散电感及电容所导致的阻尼振荡噪声。因为为了反馈控制的目的而避免该电流反馈信息的阻尼振荡，克服了脉宽调制工作周期的TLEB周期限制，所以升压转换器400可以在一非常短的工作周期下操作。特别是，每一个脉宽调制周期的第一个阶段根据该VS’信号而被终止，其可以在该典型的TLEB周期结束之前任何时间下产生，而使减少的脉宽调制工作周期成为可能。一个较短的工作周期使该输出电压VOUT接近输入电压VIN的电平成为可能，其与传统的直流对直流升压转换器不类似。
该感测电阻器RS可以选择地被消除，通过减少功率损耗而改进效率。该斜波产生器403、总和装置405及该增益方块407可以在该开关控制器101内实施。然而，应注意的是，额外装置设置于该开关控制器101的外部使该开关控制器101保持不修改。假如适当地缩放(诸如通过组构该开关控制器101或预缩放或直接缩放该VR及VSH电压)，该VREP电压可以被直接使用，而非VS’。该直流对直流升压转换器400可以实施于一个共同控制芯片或集成电路(IC)上。于一个实施例中，举例而言，该开关控制器101、该开关S1、该电流感测装置401、该斜波产生器403、该总和装置405、该增益方块407、该电流镜601及该二极管D1被集成化至一个共同控制器芯片之中。如此的结构是特别有利的，因为触发器、缓冲器、斜波产生器、总和装置、取样及保持电路及电流镜为容易于一个集成电路上实施的常用装置。
虽然本发明已经参照本发明的某些版本而以相当详细的方式叙述，然而，其他版本及变化是可能的且可以预想到的。熟习该项技术者应了解，其能够轻易地使用所揭示的观念及特定实施例作为设计或修改其他结构的基础，以用于提供本发明的相同目的，而不偏离由后附权利要求所定义的本发明的精神及范畴。
权利要求
1.一种用于直流对直流升压转换器的电流复制电路，其避免一个前沿消隐(LEB)周期限制，所述直流对直流升压转换器是通过使用一个采用电流反馈控制的开关控制器切换经过一个电感器及一个二极管的输入电压及提供一个脉宽调制(PWM)信号以控制连接至所述电感器的一个开关，而调整一个输出电压，所述电流复制电路包含一个电流感测器，其取样当所述开关为关断时经过所述电感器的电流，且恰好在所述开关导通之前提供一个指示电感器电流的取样电压；一个斜波产生器，其提供一个复制当所述开关导通时所述电感器的电流增加的斜波电压；及一个总和装置，其将所述取样电压加入至所述斜波电压，以产生一个使用于所述开关控制器的反馈电流控制的复制电压。
2.如权利要求1所述的电流复制电路，其特征在于，所述电流感测器包含一个取样及保持装置，其在切换之前取样经过所述电感器的电流，且于切换之后保持所述取样电压。
3.如权利要求2所述的电流复制电路，其进一步包含一个电流镜，其用于连接至所述二极管，且其提供一个指示经过所述二极管的电流的镜象电流；及所述取样及保持装置连接至所述电流镜，且其取样及保持所述镜象电流的一个取样作为所述取样电压。
4.如权利要求3所述的电流复制电路，其特征在于，所述开关控制器提供一个初步脉宽调制信号，且一个缓冲器接收所述初步脉宽调制信号且提供所述脉宽调制信号，其中，所述取样及保持装置根据所述初步脉宽调制信号保持所述取样电压所述。
5.如权利要求1所述的电流复制电路，其特征在于，所述斜波产生器根据由所述电感器的电感值所分割的输入电压，而产生所述斜波电压。
6.如权利要求1所述的电流复制电路，其进一步包含一个增益方块，其将所述复制电压乘上一个缩放因子，且提供一个电压感测信号至所述开关控制器，以用于电流反馈控制。
7.一种直流对直流转换器，其包含一个电感器，其具有一个第一端及一个第二端，其特征在于，所述第一端接收一个相对于共同节点的输入电压；一个二极管，其具有一个连接至所述电感器的一个第二端的阳极及一个阴极；一个电容器，其连接于所述二极管的阴极及所述共同节点之间，其产生一个输出电压；一个开关装置，其具有一个连接于所述电感器的第二端及所述共同节点之间的受控电流路径，且具有一个控制输入，当导通时，所述开关装置使能所述电流路径，且当关断时，所述开关装置禁止所述电流路径；一个开关控制器，其具有一个接收电流感测信号的输入端及一个提供脉宽调制控制信号至所述开关装置的所述控制输入端的输出端；一个斜波产生器，其提供一个斜波信号，所述斜波信号具有模拟当所述开关装置导通时经过所述电感器的电流增加的斜率；一个电流感测器，其提供一个电流取样信号，其指示当所述开关装置是关断且恰好在所述开关装置导通之前经过所述二极管的电流电平；及一个总和装置，其将所述斜波及电流取样信号加在一起，以提供一个使用于所述电流感测信号的复制信号。
8.如权利要求7所述的直流对直流转换器，其特征在于，所述开关装置包含一个金属氧化物半导体场效应晶体管。
9.如权利要求7所述的直流对直流转换器，其特征在于，所述电流感测器包含一个取样及保持电路，其取样电流且其保持一个取样电压作为指示被取样过电流的电流取样信号。
10.如权利要求7所述的直流对直流转换器，其进一步包含一个电流镜，其连接至所述二极管，且提供一个镜象电流；及所述电流感测器包含一个取样及保持电路，其连接至所述电流镜，其取样所述镜象电流且保持一个取样电压作为指示取样过的电流的电流取样信号。
11.如权利要求10所述的直流对直流转换器，其特征在于所述开关控制器包含一个缓冲器，其具有一个接收初步脉宽调制信号的输入端及一个提供所述脉宽调制控制信号的输出端；且所述取样及保持电路接收所述初步脉宽调制信号，且根据所述初步脉宽调制信号保持所述电流取样信号。
12.如权利要求7所述的直流对直流转换器，其进一步包含一个增益方块，其将所述复制信号乘上一个缩放因子，以产生所述电流感测信号。
13.一种消除直流对直流升压转换器的前沿消隐周期限制的方法，所述直流对直流升压转换器通过使用一个采用电流反馈控制的开关控制器切换一个经过一个电感器及一个二极管的输入电压及提供一个脉宽调制信号以控制连接至所述电感器的一个开关，而调整一个输出电压，所述方法包含当所述开关是开路且恰好在所述开关断路之前时，判断所述电感器的电流电平，且提供一个对应的电流电平信号；当所述开关是闭路时，合成所述电感器的电流增加且提供一个对应的斜波信号；及将所述电流电平及斜波信号加在一起，以产生一个提供给所述取样控制器的电流反馈感测信号。
14.如权利要求13所述的方法，所述方法进一步包含产生一个初步脉宽调制信号；及缓冲所述初步脉宽调制信号，以提供脉宽调制控制信号。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述判断所述电感器的电流电平的步骤包含取样电流及根据所述初步脉宽调制信号保持一个电流取样。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述取样及保持包含转换取样过的电流成为一个电压取样。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述缓冲初步脉宽调制信号包含延迟所述脉宽调制控制信号，以确保在切换之前取样。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述合成所述电感器的电流增加包含根据所述输入电压及所述电感器的电感值而产生所述斜波信号。
全文摘要
一种电流复制电路避免一个直流对直流升压转换器的前沿消隐周期限制。该直流对直流升压转换器通过使用一个采用电流反馈控制的开关控制器切换经过一个电感器及一个二极管的输入电压及提供一个脉宽调制信号以控制连接至该电感器的一个开关，而调整输出电压。该电流复制电路包含一个电流感测器，一个斜波产生器，及一个总和装置。当该开关为断开时该电流感测器关断对经过该电感器的电流取样，且恰好在该开关导通之前提供指示电感器电流的取样电压。当该开关导通时该斜波产生器提供一个复制该电感器的电流增加的斜波电压。该总和装置系将该取样电压加入至该斜波电压，以产生一个使用于该开关控制器的反馈电流控制的复制电压。
文档编号H02M3/00GK1761135SQ20051007948
公开日2006年4月19日 申请日期2005年6月16日 优先权日2004年10月14日
发明者A·P·勒菲弗尔 申请人:英特赛尔美国股份有限公司