用于电流模式开关模式电源的自适应前沿消隐时间生成的制作方法

本公开涉及电流模式开关模式电源（smps），并且更具体地涉及用于电流模式smps的前沿消隐时间生成。

背景技术：

电流模式smps可以布置成提供在smps中利用的电流感测信号的电流监视以提供用于电源负载的适当电流模式控制，并且可以在逐个循环基础上使用电流模式smps。

针对电流模式开关模式电源的一个顾虑在于当开关晶体管导通时，前沿电流峰值可能出现在晶体管导通转变期间，该前沿电流峰值由控制电路内的固有或杂散电容导致。该前沿电流峰值，如果不被滤出的话，可能由于过量检测到的电流而使控制电路过早地试图关断功率晶体管。这种瞬态开关峰值期间的时间应当被忽略，并且被称为前沿消隐（或leb）时间。

典型地，由用于为电容器充电的电流或电阻器生成leb时间以生成短延迟时间，该时间被用作leb时间。

技术实现要素：

一般而言，本公开涉及包括开关模式电源控制器的用于电流保护的设备。电流模式开关模式电源控制器包括开关控制器、下降沿检测器和前沿消隐（leb）时间逻辑。开关控制器布置成通过基于电流感测（cs）信号和leb信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得开关控制器布置成使主开关在断言leb时间信号的同时保持接通。下降沿检测器布置成检测cs信号中的下降沿。leb时间逻辑布置成提供leb时间信号使得leb时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得leb时间信号的断言在下降沿检测器检测到cs信号中的下降沿时结束。

在一些示例中，一种电流模式开关模式电源控制器包括开关控制器、下降沿检测器和前沿消隐（leb）时间逻辑。开关控制器布置成通过基于电流感测（cs）信号和leb信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得开关控制器布置成使主开关在断言leb时间信号的同时保持接通。下降沿检测器布置成检测cs信号中的下降沿。leb时间逻辑布置成提供leb时间信号使得leb时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得leb时间信号的断言在下降沿检测器检测到cs信号中的下降沿时结束。

在一些示例中，一种用于前沿消隐的设备包括：电流模式开关模式电源控制器，包括：开关控制器，布置成通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得开关控制器布置成使主开关在断言前沿消隐信号的同时保持接通；下降沿检测器，布置成检测电流感测信号中的下降沿；以及前沿消隐时间逻辑，布置成提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在下降沿检测器检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

在一些示例中，一种用于前沿消隐的方法包括：控制输出信号的调整，包括：通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得主开关被控制成在断言前沿消隐信号的同时保持接通；检测电流感测信号中的下降沿；以及提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

在一些示例中，一种用于前沿消隐的设备包括：用于控制输出信号的调整的构件，包括：用于通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整的构件，所述控制被实现使得主开关被控制成在断言前沿消隐信号的同时保持接通的调整；用于检测电流感测信号中的下降沿的构件；以及用于提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言的构件，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在下降沿检测器检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

在以下附图和描述中阐述本公开的一个或多个示例的细节。本公开的其它特征、目的和优点将根据描述和附图以及根据权利要求是明显的。

附图说明

参照以下图来描述本公开的非限制性且非详尽示例。

图1是图示了电流模式开关模式电源（smps）控制器的示例的框图。

图2是图示了可以由图1的电流模式smps控制器的示例采用的过程示例的流程图。

图3是针对图1的电流模式smps控制器的示例的前沿消隐时间的示例的时序图。

图4是包括图1的电流模式smps控制器的示例的电流模式smps的示例的框图。

图5是图示了图4的电流模式smps的示例的框图。

图6是图4和/或图5的电流模式smps的部分的示例的框图。

图7a-7g是依照本发明的各方面的针对图4、5和/或6的电流模式smps控制器的示例的示例信号的时序图。

具体实施方式

将参照附图详细描述本公开的各种示例，其中相同的参考标记贯穿若干视图表示同样的部分和组件。对各种示例的参照不限制本公开的范围，本公开的范围仅由随附于此的权利要求的范围限制。此外，在本说明书中阐述的任何示例不旨在是限制性的，并且仅阐述本公开的许多可能示例中的一些。

贯穿说明书和权利要求，以下术语至少取与本文明确相关联的含义，除非上下文另行规定。以下标识的含义未必限制术语，而是仅仅提供针对术语的说明性示例。“一”、“一个”和“该”的含义包括复数引用，并且“在……中”的含义包括“在……中”和“在……上”。如本文所使用的短语“在一个实施例中”或“在一个示例中”未必是指相同的实施例或示例，尽管其可以是这样。类似地，如本文所使用的短语“在一些实施例中”或“在一些示例中”，当被使用多次时，未必是指相同的实施例或示例，尽管其可以是这样。如本文所使用的，术语“或”是包括性的“或”运算符，并且等同于术语“和/或”，除非上下文清楚地另行规定。术语“部分地基于”、“至少部分地基于”或“基于”不是排他的并且允许基于未描述的附加因素，除非上下文清楚地另行规定。在合适的情况下，术语“栅极”旨在是覆盖“栅极”和“基极”二者的通用术语；术语“源极”旨在是覆盖“源极”和“发射极”二者的通用术语；并且术语“漏极”旨在是覆盖“漏极”和“集电极”二者的通用术语。术语“耦合”至少意指所连接的项目之间的直接电气连接，或者通过一个或多个无源或有源中间设备的间接连接。术语“信号”意指至少一个电流、电压、电荷、温度、数据或其它信号。术语“被断言”和“不被断言”是指信号的特定值。在一些示例中，信号可以被视为断言为高，使得当信号为逻辑高（例如1）时信号被断言并且当信号为逻辑低（例如0）时信号可以不被断言，并且相反，信号可以替代性地被断言为低，使得当信号为逻辑低（例如0）时信号被断言并且当信号为逻辑高（例如1）时信号可以不被断言。动词“断言”是指使信号被断言，并且术语“不断言”是指使信号不被断言。

图1是图示了电流模式开关模式电源（smps）控制器101的示例的框图。电流模式smps控制器可以布置成以便被用作电流模式smps的部分，并且对图1中未示出的部分或信号的参照是对来自电流模式smps的部分或信号的参照，来自电流模式smps的部分或信号未被示出在图1中（在图1中未示出但是作为来自电流模式smps的部分或信号的这种部分和信号的示例可以尤其包括输出信号和主开关）。电流模式smps控制器101包括开关控制器120、下降沿检测器110和前沿消隐时间逻辑130。

开关控制器120布置成通过至少基于电流感测信号cs和前沿消隐信号leb经由门信号gate接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得开关控制器120布置成使主开关在断言前沿消隐信号leb的同时保持接通。

下降沿检测器110布置成检测电流感测信号cs中的下降沿。在一些示例中，关于所检测到的下降沿的信息通过诸如下降沿检测信号fd之类的一个或多个信号从下降沿检测器110传送至前沿消隐时间逻辑130。前沿消隐时间逻辑130布置成提供前沿消隐时间信号leb使得前沿消隐信号leb在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号leb的断言在断言门信号gate时开始，并且使得前沿消隐时间信号leb的断言在下降沿检测器110检测到电流感测信号cs中的下降沿时结束。

图2是图示了可以由图1的电流模式开关模式电源控制器101的示例使用的过程240的示例的流程图。在开始块之后，开关控制器（例如图1的开关控制器120）开始通过至少基于电流感测信号（例如图1的电流感测信号cs）和前沿消隐信号（例如图1的信号leb）经由门信号（例如图1的信号gate）接通和关断主开关来控制输出电压的调整，使得开关控制器布置成使主开关在断言前沿消隐信号的同时保持接通（241）。接着，做出关于是否在电流感测信号中检测到下降沿的确定（242）。如果没有，则过程保持在决定块242直到在电流感测信号中检测到下降沿。当在电流感测信号中检测到下降沿时，前沿消隐时间逻辑（例如图1的前沿消隐时间逻辑130）不断言前沿消隐时间信号（243）。在一些示例中，前沿消隐时间逻辑提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号的断言在断言主开关控制信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在下降沿检测器检测到电流感测信号中的下降沿时结束。处理然后前进到返回块，在该返回块中恢复其它处理。

在一些示例中，过程240还使用最大前沿消隐时间。在这些示例中，除了当检测到电流感测信号中的下降沿时结束前沿消隐信号的断言之外，前沿消隐时间逻辑布置成提供前沿消隐信号，使得如果自前沿消隐信号的断言以来在没有检测到电流感测信号中的下降沿的情况下最大前沿消隐时间已经出现则前沿消隐信号的断言也结束。

图3是针对图1的电流模式smps控制器的示例的前沿消隐时间的示例的时序图。图3图示了图1的电流感测信号cs随时间的示例波形。

电流模式smps控制器101布置成在提供前沿消隐时间的同时控制电流模式调整。使用前沿消隐时间，因为当主开关晶体管导通时，电流尖峰可能在晶体管导通转变期间出现。该前沿电流尖峰可能由开关控制器120内的固有或杂散电容导致。该电流尖峰，如果未被滤出的话，可能由于过量检测到的电流而使开关控制器120试图关断不想要的功率晶体管。

使用leb逻辑130，使得前沿消隐时间对应于真实前沿峰值电流时间，如图3中所图示的。如果前沿消隐时间替代性地比真实前沿峰值电流时间更短，则将存在下述风险：开关控制器120可能未能滤出该前沿峰值电流，使得主开关功率将在不应当关断主开关时被关断。如果前沿消隐时间替代性地比真实前沿峰值电流时间更长，则可能存在开关控制器120将未能在非常低的电流感测值下执行调整的风险。

leb逻辑130布置成提供信号leb使得当在信号cs中检测到下降沿时信号leb不被断言。以此方式，leb时间取决于真实前沿峰值电流时间，并且是自适应leb时间，该自适应leb时间不取决于诸如过程和温度容限之类的其它因素。

图4是包括电流模式smps控制器401示例的电流模式smps400的示例的框图，其中电流模式smps控制器401可以被用作图1的电流模式smps控制器101的示例。电流模式smps控制器401可以部分地基本上如以上针对图1的电流模式smps控制器101所描述的那样操作。电流感测电压vcs是图1的电流感测信号cs的示例。图4图示了具有电流模式反激拓扑的电流模式smps400的示例。然而，本公开不被如此限制，并且在电流模式smps400的各种示例中可以使用任何电流模式拓扑。

图5是图示了可以被用作图4的电流模式smps400的示例的电流模式smps500的示例的框图。电流模式smps500包括smps控制器501，smps控制器501可以被用作图1的电流模式smps控制器401的示例。电流模式smps控制器501可以部分地基本上如以上针对图1的电流模式smps控制器101所描述的那样操作。图5图示了具有电流模式反激拓扑的示例电流模式smps500。然而，本公开不被如此限制，并且在电流模式smps500的各种示例中可以使用任何电流模式拓扑，包括降压拓扑作为许多个之中的仅一个示例。

smps500可以被用在众多应用中，该应用包括led照明应用、充电器应用、ac/dc适配器应用、dc/dc适配器应用和/或类似物。然而，本公开不被如此限制，并且可以在本公开的范围和精神内采用针对其可以使用电流模式smps的任何应用。

图6是图4的电流模式smps400的示例的部分602的示例的框图。部分602包括下降沿检测器610、开关控制器620、前沿消隐时间逻辑630、电阻器r1、电流感测电阻器rcs、电容器c0、电容器c1和主开关晶体管sw1。

在一些示例中，下降沿检测器610、开关控制器620和前沿消隐时间逻辑630可以以与关于图1的下降沿检测器110、开关控制器120和前沿消隐时间逻辑130描述的相同或基本上类似的方式操作。图6中图示的下降沿检测器610的示例包括二极管d1-d4、电流源i1、比较器a0、20ns消隐时间发生器a3和与门g2。图6中图示的前沿消隐逻辑630的示例包括rs触发器g0、与门g1、脉冲发生器a1和最大脉冲发生器a2。图6中图示的主开关sw1的示例包括晶体管m1。电压vcs是图1的电流感测信号cs的示例。电流感测电阻器rcs布置成感测通过晶体管m1的电流并且提供电流感测电压vcs使得电压vcs与通过晶体管m1的电流成比例。

在一些示例中，点a电压经由电容器c0电容耦合到电流感测电压vcs。在一些示例中，二极管d1布置为用于点a电压的负箝位，以确保点a电压在-0.7v以上（在室温下，其中一个二极管压降在室温下为近似0.7v）。在一些示例中，二极管d2和d3布置成操作为用于点a电压的正箝位，以确保点a电压小于1.4v（在室温下，其中一个二极管压降在室温下为近似0.7v）。在一些示例中，电流源i1以及二极管d2和d3布置成当电流感测电压vcs在dc电压下时使点a电压是大约1.4v。

在一些示例中，二极管d2和d3布置成阻挡点a的上升行为。电流源i1不箝位点a的下降沿，并且因此当vcs具有前沿尖峰时，vcs的上升沿将不引起点a的任何影响，但是vcs的下降沿将使点a电压下降。二极管d4和采样电容器c1布置成检测点a电压的最大电压并且在检测点a电压的最大电压的短时间内采样和保持电压（va-0.7v）。

比较器a0布置成检测点a电压的下降沿和vcs前沿尖峰。比较器a0具有耦合到点a电压的第一比较器/比较输入、耦合到采样电容器c1和二极管d4的第二比较器/比较输入，以及当检测到下降沿时断言的输出（信号fd）。比较器a0检测点a电压中的下降沿。如之前所讨论的，电流模式smps控制器101布置成使得当下降沿出现在电流感测电压vcs中时下降沿出现在点a电压中，其中电流感测电压vcs与通过主开关晶体管a1的电流成比例。相应地，通过检测点a电压中的下降沿，比较器a0检测通过主开关晶体管m1的电流中的下降沿。

20ns消隐时间发生器a3布置成消隐前沿尖峰时段期间的电流感测电压vcs上的高频振荡。20ns消隐时间发生器a3在断言比较器a0时生成20ns脉冲。比较器a0布置成将点a电压与比较器a0的第二输入处的电压进行比较。电阻器r1耦合在参考电压vref与比较器a0的第二输入之间。比较器a0布置成检测电压vcs的下降沿；当电压vcs上升沿具有非常高的下降斜率时，点a电压可以在非常短的时间内被上拉到va-0.7v，并且该较高电压用于在vcs上升沿具有非常高的下降斜率时检测电压vcs的下降沿。

在一个示例中，以其检测下降沿的所检测到的阈值斜率通过10μa/10pf=1v/μs而被给出。仅作为示例而给出该非限制性示例，并且在本公开的范围和精神内的各种其它示例中，可以使用针对阈值下降斜率的其它合适值。

下降沿检测器610的输出是与门g2的输出。当检测到下降沿时断言下降沿检测器610的输出。下降沿检测器610布置成使得当比较器a0的输出被断言并且在20ns内保持被断言时断言下降沿检测器610的输出。如之前所讨论的，当电压vcs达到阈值下降斜率时断言比较器a0的输出。下降沿检测器610布置成当比较器a0的输出被断言并且在20ns内保持被断言时断言下降沿检测器610的输出，使得消隐前沿尖峰时段期间的电流感测电压vcs上的高频振荡。

尽管消隐前沿尖峰时段期间的电流感测电压vcs上的高频振荡的20ns的示例，但是仅作为示例给出20ns的示例，并且在各种示例中，可以在本公开的精神和范围内使用除20ns之外的不同的合适时间量。

以此方式，下降沿检测器610布置成当电流感测信号的下降斜率在确定的时间段（例如在一个具体示例中20ns）内超过阈值下降斜率时检测电流感测信号中的下降沿。

脉冲发生器a1布置成生成一个非常短的脉冲，该脉冲用于设置rs触发器g0。最大脉冲发生器块a2布置成生成一个脉冲，该脉冲被用作最大leb时间。脉冲发生器通过最大脉冲发生器块a2以leb时间的启动为开始。如果在该最大leb时间内，不存在所检测到的vcs前沿的任何下降沿，则最大leb时间将被用作leb时间。在一个非限制性示例中，最大leb时间是220ns，但是本公开不被如此限制，并且在本公开的范围内的各种示例中，可以采用针对最大leb时间的其它合适值。rs触发器g0布置成生成一个脉冲，该脉冲的时间是从门信号gate的上升沿到电压vcs的前沿尖峰的下降沿，该时间还被称为前沿消隐时间（leb）。

图7a-7g是针对示例信号的示例波形的时序图，该示例信号用于图4、5和/或6的电流模式smps控制器的示例。图7a示出信号leb的示例随时间的波形示例。图7b示出比较器a0的输出示例随时间的波形示例。图7c示出点a电压的示例随时间的波形示例。图7d示出电流感测电压vcs的示例随时间的波形示例。图7e示出最大脉冲信号的示例随时间的波形示例。图7f示出短脉冲信号的示例随时间的波形示例。图7g示出门信号gate的示例随时间的波形示例。

如图7a-7g中所示，当存在门信号gate中的上升沿时，然后断言信号leb，短脉冲信号开始，并且最大脉冲信号开始。电流感测电压vcs然后随电压尖峰上升，但是该电压尖峰出现在前沿消隐时间期间，并且因此信号gate不响应于电压vcs中的电流尖峰而关断。在电压vcs中的尖峰期间，点a电压仅上升到1.4v，因为点a电压被箝位到1.4v。以此方式，点a电压中的上升沿被阻挡，但是点a电压中的下降沿未被阻挡。在电流感测电压vcs中的尖峰峰值结束之后，下降沿出现在电流感测电压vcs中。在电流感测电压vcs中的下降沿之后的是点a电压。当通过下降沿检测到下降沿超过特定下降斜率时断言比较器a0的输出。因为在图7a-7g中图示的特定示例中在最大脉冲信号的持续时间内检测到下降沿，所以当断言比较器a0的输出时不断言信号leb，于是结束前沿消隐时间。

以下描述本公开的一些示例。

示例1.一种用于前沿消隐的设备，包括：电流模式开关模式电源控制器，包括：开关控制器，布置成通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得开关控制器布置成使主开关在断言前沿消隐信号的同时保持接通；下降沿检测器，布置成检测电流感测信号中的下降沿；以及前沿消隐时间逻辑，布置成提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在下降沿检测器检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

示例2.示例1的设备，其中前沿消隐时间逻辑还布置成使得，如果自前沿消隐信号的断言以来在没有检测到电流感测信号中的下降沿的情况下最大前沿消隐时间已经出现，则前沿消隐信号的断言也结束。

示例3.示例1-2的任何组合的设备，其中下降沿检测器布置成，当电流感测信号的下降斜率在确定的时间段内超过阈值下降斜率时，检测电流感测信号中的下降沿。

示例4.示例1-3的任何组合的设备，还包括电流模式开关模式电源，该电流模式开关模式电源包括电流模式开关模式电源控制器。

示例5.示例1-4的任何组合的设备，其中下降沿检测器包括具有第一输入和第二输入的比较器，其中比较器的第一输入电容耦合到电流感测信号。

示例6.示例5的设备，其中电流模式开关模式电源控制器还包括电容器，该电容器布置成将比较器的第一输入电容耦合到电流感测信号。

示例7.示例5-6的任何组合的设备，其中下降沿检测器还包括电流源，该电流源具有耦合到比较器的第一输入的输出。

示例8.示例5-7的任何组合的设备，其中下降沿检测器还包括用于比较器的第一输入处的电压的正箝位。

示例9.示例8的设备，其中下降沿检测器还包括用于比较器的第一输入处的电压的负箝位。

示例10.示例8-9的任何组合的设备，其中电流模式开关模式电源控制器还包括耦合到比较器的第二输入的采样电容器。

示例11.示例10的设备，其中电流模式开关模式电源控制器还包括耦合在比较器的第一输入与比较器的第二输入之间的二极管。

示例12.示例5的设备，其中前沿消隐时间逻辑布置成使得前沿消隐时间信号的断言在比较器的输出被断言并且在确定的时间段内保持被断言时结束。

示例13.示例12的设备，其中前沿消隐时间逻辑还布置成使得，当自前沿消隐信号的断言以来在没有断言比较器的输出的情况下最大前沿消隐时间已经出现时，前沿消隐时间的断言也结束。

示例14.一种用于前沿消隐的方法，包括：控制输出信号的调整，包括：通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整，使得主开关被控制成在断言前沿消隐信号的同时保持接通；检测电流感测信号中的下降沿；以及提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

示例15.示例15的方法，其中提供前沿消隐时间信号还被完成，使得如果自前沿消隐信号的断言以来在没有检测到电流感测信号中的下降沿的情况下最大前沿消隐时间已经出现，则前沿消隐信号的断言也结束。

示例16.示例14-15的任何组合的方法，其中检测电流感测信号中的下降沿包括比较第一比较输入处的第一信号与第二比较输入处的第二信号，其中第一比较输入电容耦合到电流感测信号，并且其中采样电容器耦合到第二比较输入。

示例17.示例14-16的任何组合的方法，其中检测电流感测信号中的下降沿包括，当电流感测信号的下降斜率在确定的时间段内超过阈值下降斜率时，检测电流感测信号中的下降沿。

示例18.一种用于前沿消隐的设备，包括：用于控制输出信号的调整的构件，包括：用于通过至少基于电流感测信号和前沿消隐信号经由门信号接通和关断主开关而经由电流模式调整来控制输出信号的调整的构件，所述控制被实现使得主开关被控制成在断言前沿消隐信号的同时保持接通；用于检测电流感测信号中的下降沿的构件；以及用于提供前沿消隐时间信号使得前沿消隐信号在前沿消隐时间期间被断言并且否则不被断言的构件，前沿消隐时间信号的断言在断言门信号时开始，并且使得前沿消隐时间信号的断言在下降沿检测器检测到电流感测信号中的下降沿时结束。

示例19.示例18的设备，其中用于提供前沿消隐时间信号的构件包括用于以下的构件：提供前沿消隐时间信号使得如果自前沿消隐信号的断言以来在没有检测到电流感测信号中的下降沿的情况下最大前沿消隐时间已经出现则前沿消隐信号的断言也结束。

示例20.示例18-19的任何组合的设备，其中用于检测电流感测信号中的下降沿的构件包括用于当电流感测信号的下降斜率在确定的时间段内超过阈值下降斜率时检测电流感测信号中的下降沿的构件。

已经描述了各种示例。这些和其它示例在随附权利要求的范围内。