具有负电流跟踪控制功能的开关转换器的制作方法

本发明涉及一种具有负电流跟踪控制功能的开关转换器。更具体地，本发明涉及具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，在降压型或升压型同步开关转换器的不连续传导模式(dcm，discontinuous conduction mode)驱动操作的无负载(no load)及轻负载(light load)范围允许负电感电流(negative inductor current)，有效控制并最小化调节(regulation)所需的负电感电流，从而能够提高效率。

背景技术：

1、通常，在需要开关转换器的无负载及轻负载区域的驱动情况下，为了保持调节，使用脉冲跳过(pulse skip)方式或允许固定负电感电流而操作的不连续传导模式方式。

2、脉冲跳过存在瞬态响应(transient response)特性下降而难以用于对输出纹波(output ripple)敏感(sensitive)的应用(application)的问题。

3、另外，允许固定负电感电流的dcm方式存在根据输入输出电压可能发生必要以上的负电感电流，随着由此引起的电感电流纹波(inductor current ripple)的增加，转换器的效率降低的问题。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、(专利文献1)韩国授权专利公报第10-2244444号(授权日：2021/4/20，名称：零电流检测器)

技术实现思路

1、技术课题

2、本发明的技术课题在于，在开关转换器的不连续传导模式(dcm，discontinuousconduction mode)驱动操作的无负载(no load)及轻负载(light load)范围允许负电感电流(negative inductor current)，有效控制并最小化调节(regulation)所需的负电感电流，从而能够提高效率。

3、另外，本发明的技术课题旨在改善作为对不能使用脉冲跳过功能(pulse skipfunction)的输出纹波(output ripple)敏感(sensitive)的应用(application)中固定负电感电流(fixed negative inductor current)dcm方式的缺点的效率降低问题。

4、另外，本发明的技术课题旨在应用负电感电流跟踪控制(negative inductorcurrent tracking control)功能，其根据输入输出电压，允许为dcm动作所需的最小限度的负电感电流，从而减小电感电流纹波(inductor current ripple)，提高整体开关转换器系统的效率。

5、技术方案

6、为了解决上述技术问题，根据本发明的第一实施例的开关转换器，作为具有负电流跟踪控制功能的降压型开关转换器，包括：开关管，所述开关管的漏极连接于输入电源；整流管，所述整流管的漏极连接于所述开关管的源极，所述整流管的源极接地；电感，所述电感的一端与所述开关管的源极和所述整流管的漏极均相连；输出电容，所述输出电容的一端连接于所述电感的另一端，所述输出电容的另一端接地；pwm控制器，所述pwm控制器向所述开关管的栅极和所述整流管的栅极输出pwm控制信号；零电流检测器，所述零电流检测器感测流经所述电感的电感电流的过零(zero crossing)；及负电流跟踪控制器，所述负电流跟踪控制器可变地调节所述零电流检测器的偏移(offset)。

7、根据本发明的第二实施例的开关转换器，作为具有负电流跟踪控制功能的升压型开关转换器，包括：电感，所述电感的一端连接于输入电源；开关管，所述开关管的漏极连接于所述电感的另一端，所述开关管的源极接地；整流管，所述整流管的漏极与所述开关管的漏极和所述电感的另一端均相连；输出电容，所述输出电容的一端连接于所述整流管的源极，所述输出电容的另一端接地；pwm控制器，所述pwm控制器向所述开关管的栅极和所述整流管的栅极输出pwm控制信号；零电流检测器，所述零电流检测器感测流经所述电感的电感电流的过零(zero crossing)；及负电流跟踪控制器，所述负电流跟踪控制器可变地调节所述零电流检测器的偏移。

8、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，所述负电流跟踪控制器包括：第一脉冲生成器，所述第一脉冲生成器根据输入的时钟生成具有第一时间窗的第一脉冲；第二脉冲生成器，所述第二脉冲生成器根据所述时钟生成具有第二时间窗的第二脉冲，其中，所述第二时间窗大于所述第一时间窗；及时序控制器，所述时序控制器监视从所述pwm控制器输入的复位信号，并比较所述第一脉冲的第一时间窗与所述第二脉冲的第二时间窗，以可变地变更接入所述零电流检测器的反相端的偏移，从而确定流经所述电感的负电感电流的偏移是否增减以跟踪所述负电感电流。

9、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，所述时序控制器在与所述第一时间窗相应的第一区间期间，使接入所述零电流检测器的反相端的偏移增加。

10、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，在与所述第一时间窗相应的第一区间期间，所述电感的峰值电流固定不变，所述负电感电流增加。

11、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，所述时序控制器在与所述第二时间窗相应的第二区间期间，使接入所述零电流检测器的反相端的偏移固定不变。

12、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，在与所述第二时间窗相应的第二区间期间，所述电感的峰值电流由所述pwm控制器的pwm确定，所述负电感电流固定不变。

13、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，在与所述第二时间窗相应的第二区间期间，所述电感的峰值电流由所述pwm控制器的pwm确定，所述负电感电流固定不变。

14、根据本发明的两个实施例的具有负电流跟踪控制功能的开关转换器，其特征在于，在所述第三区间期间，所述电感的峰值电流由所述pwm控制器的pwm确定，所述负电感电流减小。

15、发明效果

16、根据本发明，在开关转换器的不连续传导模式(dcm，discontinuous conductionmode)驱动操作的无负载(no load)及轻负载(light load)范围允许负电感电流(negativeinductor current)，有效控制并最小化调节(regulation)所需的负电感电流，从而具有能够提高开关转换器的效率的效果。

17、另外，具有可以改善作为对不能使用脉冲跳过功能(pulse skip function)的输出纹波(output ripple)敏感(sensitive)的应用(application)中固定负电感电流(fixednegative inductor current)dcm方式的缺点的效率降低问题的效果。

18、另外，具有应用负电感电流跟踪控制(negative inductor current trackingcontrol)功能，其根据输入输出电压，允许为dcm动作所需的最小限度的负电感电流，从而减小电感电流纹波(inductor current ripple)，提高整体开关转换器系统的效率的效果。