发明名称 以低工作周期及高时钟频率运作之降压变换器中的电流感测技术
摘要 一种降压变换器有一同步整流器拓朴架构者,它在低侧开关处实施电流感测并引用“谷电流控制”以终止变换器之放电阶段并开始一充电阶段。此降压变换器系能耐高操作频率及低工作周期以自一指定之高输入电压产生一低输出电压。
申请公布号 TW519585 申请公布日期 2003.02.01
申请号 TW089120117 申请日期 2000.09.28
申请人 快捷半导体公司 发明人 玛萨瑞诺 罗瑟迪;瑟斯 珊德斯
分类号 G05F1/40 主分类号 G05F1/40
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种谷电流控制降压变换器,具有一同步整流器拓朴架构用以步降及输入电压至一较低输出电压者,该降压变换器包含:一高侧开关和一低侧开关呈串联地结合于一输入电压和接地线之间;一电流感测放大器跨该低侧开关而耦合,并经组构来计量跨该低侧开关之电压降;以及一比较器耦合至该电流感测放大器,并经组构来比较跨该低侧开关之电压降对一差误电压;其中该比较器自一放电阶段转换至充电阶段于该跨低侧开关之电压降变成较差误电压为小时。2.如申请专利范围第1项之降压变换器,其中高侧开关和该低侧开关系金氧半场效应电晶体,该高侧开关之汲极结合至输入电压,高侧开关之源极结合至低侧开关之汲极,以及低侧开关之源极结合至接地线。3.如申请专利范围第2项之降压变换器,另包含:一电感器有第一终端耦合至该低侧开关之汲极,以及一第二终端界定该变换器之输出;以及一电容器有一第一终端耦合至该变换器输出,以及一第二终端联结至接地线。4.如申请专利范围第3项之降压变换器,其中该电流放大器包括一倒反输入耦合至该低侧开关之汲极,以及一非倒反输入联结至接地线。5.如申请专利范围第4项之降压变换器,另包含一差误放大器有一倒反输入耦合至该输出,一非倒反输入耦合至一基准电压,以及一输出界定该差误电压。6.如申请专利范围第5项之降压变换器,其中该比较器包括一非倒反输入耦合至该差误放大器之输出,以及一倒反输入耦合至该电流放大器之输出。7.如申请专利范围第6项之降压变换器,另包含一正反器有一设定输入耦合至该比较器之输出,一再设定输入耦合至时钟信号,一正反器输出耦合至该高侧开关之闸极,以及一互补正反器输出耦合至该低侧开关之闸极。8.如申请专利范围第7项之降压变换器,另包含一第一缓冲器耦合于该正反器之输出和高侧开关之闸极之间,以及一第二缓冲器耦合于该正反器之互补输出及该低侧开关之闸极之间。9.如申请专利范围第8项之降压变换器,其中该放电阶段于该时钟信号之上昇边缘时开始,以及充电阶段当该比较器之输出自一低値改变至一高値时开始。10.如申请专利范围第7项之降压变换器,其中该时钟信号有一较大约1MHz为大之频率。11.如申请专利范围第10项之降压变换器,其中该时钟信号有一较大约0.1为小之工作周期。12.一种降压变换器,包含:一高侧开关有第一终端耦合至一输入电压;一低侧开关有第一终端耦合至高侧开关之第二终端,以及第二终端耦合接地线;一电感器有第一终端耦合至该高侧开关之第二终端,以及一第二终端界定该变换器之输出;一滤波电容器有第一终端耦合至该变换器之输出,以及一第二终端耦合至接地线;一电流感测放大器有一倒反输入耦合至该高侧开关之第二终端,以及一非倒反输入耦合至该低侧开关之第二终端;一差误放大器有一倒反输入耦合至该变换器之输出,以及一非倒反输入耦合至一基准电压;一比较器有一倒反输入耦合至该电流感测放大器之输出,以及非倒反输入耦合至该差误放大器之一差误电压输出;以及一正反器有一设定输入耦合至比较器之输出,一再设定输入耦合至一外部时钟,一输出耦合至该高侧开关之一控制输入,以及一补余输出耦合至该低侧开关之一控制输入。13.如申请专利范围第12项之降压变换器,其中该比较器比较在该差误电压输出处之一电压对在该电流感测放大器之输出处之一电压,藉以当该电流感测放大器之输出处之电压变成较差误电压输出处之电压为小时,该正反器藉跳动其输出至一高値而回应在该比较器之输出处之一高値,因而终止一放电阶段并起始一充电阶段。14.如申请专利范围第13项之降压变换器,其中该放电阶段开始于该外部时钟之一上昇边缘时。15.如申请专利范围第12项之降压变换器,另包含一第一缓冲器耦合于正反器之输出和该高侧开关之控制输入之间,以及一第二缓冲器耦合于该正反器之补余输出和该低侧开关之控制输入之间。16.如申请专利范围第15项之降压变换器,其中该低侧及高侧开关系电晶体。17.如申请专利范围第12项之降压变换器,其中该变换器以一较大约1MHz为大之外部时钟之频率而作用。18.如申请专利范围第17项之降压变换器,其中该变换器以一较大约0.1为小之该外部时钟之工作周期而作用。19.一种有同步整流器拓朴架构之降压变换器,其中该降压变换器之电感器电流系藉计量跨该降压变换器之低侧开关之一电压降而监控,其中该电压降系对一差误电压作比较以促使该变换器自一放电阶段转换至一充电阶段于该电压降变为较该差误电压为小时。20.一种用以将输入电压变换为步降较低电压之方法,包含之步骤为:闭合一第一开关,以起始一通过电感器和一输出负载之放电步骤;于放电步骤中比较跨该第一开关之信号对一差误信号,此信号系具有通过该电感器之电流之特性;当通过该电感器之电流之信号特性变为较差误信号为小时,打开该第一开关,以及闭合一第二开关以耦合该输入电压至电感器以及输出负载,以起始一充电步骤。21.如申请专利范围第20项之方法,其中该第一开关系有一控制输入之电晶体。22.如申请专利范围第21项之方法,其中该电晶体系一金氧半场效应电晶体,以及该控制输入系该MOSFET之闸极。23.如申请专利范围第22项之方法,其中通过该电感器之电流之信号特性系相等于跨该MOSFET之汲极源极路径之电压降。24.如申请专利范围第23项之方法,其中跨输出负载之输出电压系对耦合至MOSFET之闸极之一信号之工作周期呈直接地比例。25.如申请专利范围第24项之方法,其中跨该MOSFET之汲极源极路径之电压降随耦合至该MOSFET之闸极之该信号之工作周期之减少而减小。26.如申请专利范围第25项之方法,其中跨该MOSFET之汲极源极路径之电压降随耦合至之该信号之频率之减小而减小。27.如申请专利范围第26项之方法,其中耦合至MOSFET之闸极之该信号之工作周期系小于大约0.1。28.如申请专利范围第27项之方法,其中耦合至MOSFET之闸极之信号之频率系大于大约1MHz。图式简单说明:第1图系在本发明之降压变换器之一电路图;第2A图系PWM信号之定时图,此信号系应用于供本发明之降压变换器用之电感器者;第2B系电感器电流iL(t)之定时图,供本发明之降压变换器用者;以及第2C图系iL(t)Rdson之定时图,供本发明之降压变换器用者。
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