用于电源转换系统中的输出电流调节的系统和方法_3

文档序号:9633382阅读:来源:国知局
302的简化时序图。该图仅是示例,其不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域的 普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。波形902代表随时间变化的调制信号426, 波形904代表随时间变化的信号480,波形906代表随时间变化的、由退磁检测器412生成 的退磁信号,波形908代表随时间变化的触发信号498,并且波形910代表随时间变化的斜 坡信号428。
[0076] 与信号480相关联的导通时间段和关断时间段被示出在图4度)中。导通时间段 在时间ts处开始并且在时间t 5处结束,并且关断时间段在时间t 5处开始并且在时间t S处 结束。例如,t t t t t t t t8。
[0077] 根据一个实施例,在t。处,由退磁检测器412生成的退磁信号从逻辑高电平改变 到逻辑低电平。例如,退磁检测器412在触发信号498中生成脉冲(例如,在t。和t2之 间)W触发新的周期。作为示例,斜坡信号428开始从幅度912增加到幅度914(例如,在 t4处)。在另一示例中,在ti处,信号426从逻辑低电平改变到逻辑高电平。在短暂的延迟 之后,信号480从逻辑低电平改变(例如,在t3处)到逻辑高电平,并且作为响应开关482 被闭合(例如,被导通)。在另一示例中,在t4处,信号426从逻辑高电平改变到逻辑低电 平,并且斜坡信号428从幅度914减小到幅度912。在短暂的延迟之后,信号480从逻辑高 电平改变改变(例如,在ts处)到逻辑低电平,并且作为响应开关482是断开的(例如,被 关断)。作为示例,在te处,由退磁检测器412生成的退磁信号从逻辑低电平改变到逻辑高 电平,其指示退磁过程的开始。在另一示例中,在t,处,由退磁检测器412生成的退磁信号 从逻辑高电平改变到逻辑低电平,其指示退磁过程的结束。在另一示例中,退磁检测器412 在触发信号498中生成脉冲W开始下一周期。在另一示例中,斜坡信号428的幅度912与 信号494相关联。在另一示例中,斜坡信号428的幅度914与补偿信号424的幅度相关联。
[0078]图4(C)根据本发明的一个实施例的示出了作为系统控制器302的一部分的斜坡 电流生成器442的简化图。该图仅作为示例,其不应该不适当地限制权利要求的范围。本领 域的普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。斜坡电流生成器442包括运算放大器 506、低通滤波器508、电压到电流转换器510、非(NOT) 口 518、增益级522 (例如,放大器)、 另一低通滤波器528、W及开关502、504、524和526。作为示例,低通滤波器528包括RC滤 波器,RC滤波器包括一个或多个电阻器W及一个或多个电容器。
[0079] 根据一个实施例,开关502响应于调制信号426(例如,PWM)被闭合或断开,并且 开关504响应于信号512(例如,PWM_b)被闭合或断开。例如,非口518生成与调制信号 426 (例如,PWM)互补的信号512 (例如,PWM_b)。作为示例,如果调制信号426是在逻辑高 电平,则信号512是在逻辑低电平,并且如果调制信号426是在逻辑低电平,则信号512是 在逻辑高电平。
[0080] 根据另一实施例,如果调制信号426 (例如,PWM)是在逻辑高电平,则开关502是 闭合的(例如,被导通)并且运算放大器506在它的非反相端子(例如,端子" + ")处接收 参考信号436(例如,Vwi),其中放大器506的反相端子(例如,端子和输出端子被连 接在一起,运算放大器506被设置为增益为近似为1的缓冲放大器。例如,运算放大器506 包括增益为1的缓冲放大器。作为示例,信号512是在逻辑低电平,并且开关504是断开的 (例如,被关断)。例如,低通滤波器508从放大器506接收信号516并且输出经过滤波的 信号514(例如,Vduty)。作为另一示例,经过滤波的信号514(例如,Vduty)是电压信号并且被 生成经放大信号530的增益级522 (例如,包括增益为G的放大器)接收。在另一示例中, 信号516 (例如,在幅度上)近似等于参考信号436。作为另一示例,增益级522包括增益等 于I的放大器。在一些实施例中,运算放大器506被省略。
[0081] 根据另一实施例中,如果调制信号426(例如,PWM)是在逻辑低电平并且信号512 是在逻辑高电平,则开关502是断开的(例如,被关断),并且开关504是闭合的(例如,被 导通)。例如,运算放大器506在它的非反相端子(例如,端子" + ")处接收地电压520,并 且改变信号516。作为示例,信号516近似等于地电压520。
[0082] 在一个实施例,开关524响应于信号512 (例如,PWM_b)而被闭合或断开,并且开 关526响应于调制信号426 (例如,PWM)而被闭合或断开。例如,如果调制信号426 (例如, PWM)是在逻辑低电平,则信号512 (例如,PWM_b)是在逻辑高电平。作为响应,则开关524 是闭合的(例如,被导通),并且开关526是断开的(例如,被关断)。作为示例低通滤波器 528接收经放大信号530并且输出经过滤波的信号532(例如,VD(I-D))。作为另一示例, 经过滤波的信号532(例如,VD(I-D))是电压信号,并且被电压到电流转换器510转换为电 流 438 (例如,Lamp)。
[0083] 在另一实施例中,如果调制信号426(例如,PWM)是在逻辑高电平并且信号512是 在逻辑低电平的,则开关524是断开的(例如,被关断),并且开关526是闭合的(例如,被 导通)。例如,低通滤波器528接收地电压520并且改变经过滤波的信号532。作为示例, 信号516近似等于地电压520。
[0084] 在另一实施例中,电流438 (例如,Ifgmp)是按下式确定的: 阳0财 Iramp=曰XVrefiXDX(I-D)(公式H)
[0086] 其中VfWi代表参考信号436, a代表系数参数(例如,常数),并且D代表开关482 的占空比。
[0087] 图4值)是根据本发明的一些实施例的示出了作为系统控制器402的一部分的斜 坡电流生成器442和斜坡信号生成器402的简化图。该图仅作为示例,其不应该不适当地限 制权利要求的范围。本领域的普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。斜坡信号生 成器402包括运算放大器546、开关540和542 W及电容器544。例如,开关502、504、524、 526、540和532各自包括一个或多个MOS晶体管。
[0088] 根据一个实施例,响应于调制信号426 (例如,PWM)开关540被闭合或断开,并且 响应于信号512 (例如,PWM_b)开关542被闭合或断开。在一个实施例中,如果调制信号 426(例如,PWM)是在逻辑低电平并且信号512是在逻辑高电平,则开关540是断开的(例 如,被关断)并且开关504是闭合的(例如,被导通)。例如,运算放大器546在它的非反相 端子(例如,端子" + ")处接收信号494 (例如,VI)并且输出信号548,其中放大器546的 反相端子(例如,端子和输出端子被连接在一起。作为示例,信号548近似等于(例 如,在幅度上)信号494 (例如,VI),并且作为响应电容器544上的电压变成(例如,在幅度 上)近似等于信号548并且因此近似等于信号494(例如,VI)。
[0089] 在另一实施例中,如果调制信号426(例如,PWM)改变到逻辑高电平并且信号512 改变到逻辑低电平,则开关540是闭合的(例如,被导通)并且开关504是断开的(例如, 被关断)。例如,斜坡电流生成器442输出电流438 W通过闭合的开关540给电容器544充 电。作为示例,与电容器544上的电压相对应的斜坡信号428随着电流438给电容器544 充电从幅度近似等于信号494(例如,VI)增加(例如,线性地或非线性地)到最大幅度(例 如,补偿信号424)。
[0090] 如上面所讨论的并且运里进一步强调的,图4(A)、4度)、4(C)和4值)仅是示例,其 不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域的普通技术人员应该理解很多变化、替代和 修改。例如,斜坡电流生成器442至少部分地基于(I-D)XD和参考信号436和补偿信号 424之间的差值的乘积来生成电流438 (例如,Ifgmp),从而使得补偿信号424 (例如,V。^)在 不同的输入电压处不变化太多W降低补偿信号424的连锁反应,如图5(A)中所示。
[0091] 图5(A)是根据本发明的另一实施例的示出了作为电源转换系统300的一部分的 系统控制器302的简化图。该图仅作为示例,其不应该不适当地限制权利要求的范围。本 领域的普通技术人员应该理解很多变化、替代和修改。系统控制器302包括斜坡信号生成 器602、欠压锁定扣VL0)组件604、调制组件606 (例如,比较器)、逻辑控制器608、驱动组 件610 (例如,栅极驱动器)、退磁检测器612、误差放大器616、电流传感组件614(例如,电 流传感器)、参考电压生成器640、开关682 (例如,功率开关)W及斜坡电流生成器642。例 如,开关682包括双极结型晶体管。在另一示例中,开关682包括MOS晶体管。在又一示例 中,开关682包括绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。
[0092] 例如,斜坡信号生成器602、欠压锁定扣VL0)组件604、调制组件606、逻辑控制器 608、驱动组件610、退磁检测器612、误差放大器616、电流传感组件614、参考电压生成器 640W及斜坡电流生成器642分别与斜坡信号生成器402、欠压锁定扣VL0)组件404、调制 组件406、逻辑控制器408、驱动组件410、退磁检测器412、误差放大器416、电流传感组件 414、参考电压生成器440W及斜坡电流生成器442相同。
[0093] 根据一个实施例,UVLO组件604检测信号354并且输出信号618 (例如,por)。例 如,如果信号354在幅度上大于第一预定阔值,则系统控制器302开始正常地运作。如果信 号354在幅度上小于第二预定阔值,则系统控制器302被关闭。在另一示例中,第二预定阔 值在幅度上小于或等于第一预定阔值。在另一示例中,误差放大器616接收来自电流传感 组件614的信号620和参考信号622,并且补偿信号624被提供给调制组件606和电压到电 流转换组件642。在另一示例中,电容器334被禪合到端子348并且与误差放大器616 -起 形成积分器或低通滤波器。在另一示例中,误差放大器616是跨导放大器并且输出与参考 信号622和信号620之间的差值成比例的电流。在另一示例中,误差放大器616与电容器 334 -起生成补偿信号624,补偿信号624是电压信号。
[0094] 根据另一实施例,参考电压生成器640将参考信号636 (例如,VfJ输出到斜坡 电流生成器642,将电压信号694(例如,VI)输出到斜坡信号生成器602,并且将参考信号 622(例如,VwJ输出到误差放大器616。例如,斜坡信号生成器602还接收由斜坡电流 生成器642生成的电流信号638(例如,Ifgmp)并且生成斜坡信号628。在另一示例中,电流 638(例如,If。。。)从斜坡信号生成器602流到斜坡电流生成器642。在另一示例中,调制组 件606接收斜坡信号628并且输出调制信号626。在另一示例中,逻辑控制器608处理调制 信号626并且将控制信号630输出到电流传感组件614和驱动组件610。在另一示例中,调 制信号626与脉宽调制(PWM)信号相对应。
[0095] 根据另一实施例,响应于控制信号630,电流传感件614对电流传感信号364进行 采样并且生成信号620。例如,驱动组件610生成信号680W影响开关682。在另一示例 中,开关682被禪合在端子338 (例如,端子DRAIN)和端子344 (例如,端子C巧之间。在另 一示例中,开关682W与开关周期相对应的开关频率被闭合(例如,被导通)和被断开(例 如,被关断),其中开关周期包括其间开关682被闭合(例如,被导通)的导通时间段和其间 开关682被断开(例如,被关断)的关断时间段。作为示例,开关682的占空比(例如,D) 等于导通时间段的持续时间除W开关周期的持续时间。
[0096] 作为另一示例,退磁检测器612检测反馈信号358 W确定电感组件326的推辞处 理的开始和/或结束。作为另一示例,退磁检测器612将触发信号698输出到逻辑控制器 608 W开始下一周期(例如,与下一开关周期相对应)。
[0097] 在一个实施例中,为保持(I-D) XD与导通时间段(例如,TJ的持续时间的乘积 恒定,斜坡电流生成器642生成电流638(例如,Ifgmp) W在幅度上与(I-D) XD成比例。例 如,电流638 (例如,Ifgmp)按下式被确定: 阳09引 Iramp= k 2X (I-D) XD (公式巧)
[0099] 其中k2代表系数参数。作为示例,k2与参考信号636(例如,VfJ和补偿信号 624(例如,V。。。。)之间的差值成比例。在某些实施例中,电流638(例如,Ifgmp)按下式被确 定:
[0100] Iramp= 0 X (V "f-Vwmp) X (I-D) XD(公式16) 阳101] 其中,0代表系数参数(例如,常数)。根据某些实施例,在一些应用中,补偿信号 624 (例如,V。。。。)(例如,误差放大器616的输出)代表针对给定输入电压的输出负载条件。 阳102] 在一些实施例中,斜坡电流生成器642生成电流638 W在幅度上与(I
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