專利名稱：直流-直流變換器方法和電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流-直流變換器方法和電路。
技術(shù)背景用于計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字輔助裝置、蜂窩電話及其它手持移動(dòng)電子 設(shè)備和系統(tǒng)的電源具有嚴(yán)格要求。兩種類型的變換器用來(lái)滿足這些要 求。 一種類型是脈沖寬度調(diào)制(PWM)變換器，而另一種是磁滯(波紋) 變換器。帶有PWM或磁滯控制器的典型單模式直流-直流變換器8表 示在圖la中。變換器8帶有一個(gè)PWM控制器12或一個(gè)磁滯控制器 14。控制器的輸出驅(qū)動(dòng)輸出開關(guān)的柵極，典型地是上部和下部金屬氧 化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(mosfet)式功率晶體管16、 18。金屬氧化物 半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)切換節(jié)點(diǎn)20處連接在一起。在高輸出電流 電平下，帶有一個(gè)同步整流器的PWM控制器提供有效和可控制的輸 出調(diào)節(jié)。對(duì)于小輸出電流，在固定頻率PWM模式中搡作的直流-直流 變換器的效率變低，因?yàn)镻WM切換損失成為主要的。另一方面，磁 滯變換器對(duì)于小輸出電流是有效的，但對(duì)于大輸出電流是無(wú)效的。對(duì)系統(tǒng)的要求在短到幾微秒的時(shí)間內(nèi)能從幾十安到幾十毫安變 化。為了滿足可變和常常不一致的電流要求，多種直流-直流變換器， 特別是用在移動(dòng)系統(tǒng)中的那些，包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制(PWM)變換器 和一個(gè)磁滯變換器。這種雙模式控制器提供在寬負(fù)栽電流電平范圍上 的高效率。一種典型的雙模式變換器IO表示在圖lb中。變換器10帶有一個(gè)PWM控制器12和一個(gè)磁滯控制器14?？刂破鞯妮敵鲵?qū)動(dòng)上部和 下部金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管式功率晶體管16、 18。金屬氧化 物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管在一個(gè)切換節(jié)點(diǎn)20處連接在一起。切換節(jié)點(diǎn)20連接到一個(gè)電感器22上，后者連接到包括一個(gè)輸出電容器23和一 個(gè)由電阻器24代表的負(fù)載的并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上。 一個(gè)檢測(cè)電阻器26與電感 器22串聯(lián)連接?？邕^(guò)檢測(cè)電阻器的電壓聯(lián)接到控制器10上以提供關(guān) 于負(fù)載電流的數(shù)據(jù)。在控制器中的一個(gè)比較器13從檢測(cè)電阻器26接 收電壓信號(hào)，把它與指示臨界電流的一個(gè)基準(zhǔn)值相比較，及操作一個(gè) 開關(guān)以便當(dāng)檢測(cè)電流下降到輸入到比較器的基準(zhǔn)閾值以下時(shí)把控制器 在PWM調(diào)制器12與磁滯控制器14之間切換。在高輸出電流電平下，帶有一個(gè)同步整流器的PWM控制器提供 有效和可控制的輸出調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)，在固定頻率PWM模 式中操作的直流-直流變換器的效率變低，因?yàn)镻WM切換損失成為主 要的。 一個(gè)簡(jiǎn)單的磁滯(波紋)控制器提高用于輕負(fù)載的變換器效率。 集成電路檢測(cè)負(fù)栽電流，并且當(dāng)負(fù)栽電流下降到一個(gè)最小閾值以下時(shí)， 它調(diào)用磁滯(波紋)控制器并且使PWM控制器無(wú)效。當(dāng)負(fù)載電流增大 到最小閾值以上時(shí)，PWM控制器恢復(fù)控制。以這種方式，在寬負(fù)載 電流范圍上保持高效率。用于閾值電流的最佳過(guò)渡點(diǎn)通常位于電感器電流成為"臨界的" 的一個(gè)負(fù)載電流值處。臨界電流是一個(gè)對(duì)其存儲(chǔ)在電感器22中的總能 量每個(gè)循環(huán)輸送到負(fù)載的負(fù)栽電流值。在臨界值以下的負(fù)載電流處， 電感器電流必定在循環(huán)中的某一點(diǎn)處經(jīng)過(guò)零和反向。當(dāng)電感器電流改 變方向時(shí)，由于同步整流器、下部場(chǎng)效應(yīng)晶體管18的雙向?qū)щ娦?，?輸出濾波器電容器23獲取能量。為了保持在調(diào)節(jié)中的輸出，在下個(gè)操 作循環(huán)把較多能量輸送到濾波器電容器23。如果不把控制器切換到磁 滯控制器14,變換器效率就顯著降低。浪費(fèi)功率和能量。在移動(dòng)系統(tǒng) 中，這取決于電池功率，同樣減小系統(tǒng)的整個(gè)壽命。為了防止操作在亞臨界電流下的能量損失，對(duì)下部金屬氧化物半 導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管18有二極管狀傳導(dǎo)的要求。這保證間斷的電感器電流操作。因?yàn)樾⌒盘?hào)環(huán)路斷開，在固定PWM模式控制下在間斷傳導(dǎo) 模式中操作變換器10將產(chǎn)生其自身的問(wèn)題，封閉環(huán)路增益增大，并且 變換器容易成為不穩(wěn)定的。這導(dǎo)致這樣的結(jié)論，在亞臨界電流下為了 安全、穩(wěn)定及高效操作磁滯模式是希望的。為了選擇PWM或磁滯操作模式，控制器IO檢測(cè)負(fù)載電流或在 電路中與負(fù)載電流成比例的任何電流，并且把檢測(cè)的負(fù)載電流與一個(gè) 基準(zhǔn)相比較。如果負(fù)載電流高于基準(zhǔn)，則致動(dòng)PWM操作模式。否貝ij， 變換器10在磁滯模式中操作。這種廣泛使用的方法取決于當(dāng)前檢測(cè)電 路的容差。由于用于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)用途的直流-直流變換的輸出電壓變得 越來(lái)越低，而輸出電流變得越來(lái)越大，并且在短時(shí)間段上大范圍變化， 所以精確和高效地測(cè)量電流變得非常困難。這導(dǎo)致增大的切換點(diǎn)不確 定性，并因此導(dǎo)致整個(gè)變換器的不可預(yù)測(cè)操作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明包括一種直流-直流變換器電路，該電路包括 一個(gè)脈沖 寬度調(diào)制器控制器和一個(gè)磁滯控制器，每個(gè)控制器用來(lái)在一系列重復(fù) 切換循環(huán)期間把一個(gè)第一電壓變換成一個(gè)第二電壓； 一個(gè)模式選擇電 路，用來(lái)按照聯(lián)接到第二電壓上的負(fù)載的電流要求選擇兩個(gè)控制器之 一； 一個(gè)比較器，用來(lái)把第二電壓與一個(gè)基準(zhǔn)電壓相比較，并且在每個(gè)切換循環(huán)末端處產(chǎn)生代表第二電壓的一個(gè)極性信號(hào)；及一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器聯(lián)接到比較器和模式選擇開關(guān)上，用來(lái)記錄在每個(gè)切換循環(huán)末 端處的第二電壓的極性，用來(lái)在每個(gè)循環(huán)末端處的第二電壓極性與最后n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)相同就把模式選擇開關(guān)保持在其當(dāng)前模式中，及 用來(lái)操作模式選擇開關(guān)以便當(dāng)在循環(huán)末端處的第二電壓極性從前一個(gè) 循環(huán)變化并且極性變化持續(xù)n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)時(shí)選擇另一個(gè)控制器。 本發(fā)明還包括一種直流-直流變換器，該直流-直流變換器包括用 來(lái)在一 系列重復(fù)切換循環(huán)期間脈沖寬度調(diào)制或波紋調(diào)制 一個(gè)第 一 電壓 以把第一電壓變換成一個(gè)第二電壓的裝置、用來(lái)按照聯(lián)接到第二電壓 上的負(fù)載的電流要求選擇兩個(gè)調(diào)制裝置之一的裝置、用來(lái)檢測(cè)在切換循環(huán)末端處的第二電壓的極性的裝置、及當(dāng)?shù)诙妷旱臉O性在切換循 環(huán)末端處變化時(shí)用來(lái)從一個(gè)調(diào)制裝置切換到另 一個(gè)調(diào)制裝置的裝置。本發(fā)明也包括一種用來(lái)把一種直流電壓變換成另一種直流電壓 的方法，該方法包括脈沖寬度調(diào)制器模式和一種磁滯調(diào)制器模式，用 來(lái)在 一 系列重復(fù)切換循環(huán)期間產(chǎn)生 一 個(gè)第二電壓，按照聯(lián)接到第二電 壓上的負(fù)載的電流要求選擇兩個(gè)模式之一，檢測(cè)在切換循環(huán)末端處的第二電壓的極性，只要在每個(gè)循環(huán)末端處的第二電壓極性與最后n數(shù) 量個(gè)切換循環(huán)相同就保持當(dāng)前模式，及當(dāng)在循環(huán)末端處的第二電壓極 性從前一個(gè)循環(huán)變化并且極性變化持續(xù)n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)時(shí)選擇另一 種模式。便利的是直流-直流變換器電路和用于直流-直流變換的方法。電 路包括一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器控制器和一個(gè)磁滯控制器。兩個(gè)控制器在 一系列重復(fù)切換循環(huán)期間把一個(gè)輸入第 一 電壓變換成一個(gè)輸出第二電 壓。電路帶有一個(gè)用來(lái)按照經(jīng)一個(gè)電感器聯(lián)接到第二電壓上的負(fù)栽的 電流需要選擇兩個(gè)控制器之一的模式選擇電路。模式選擇開關(guān)帶有一 個(gè)用來(lái)把第二電壓與一個(gè)基準(zhǔn)電壓(地)相比較以便檢測(cè)在每個(gè)切換循 環(huán)末端處的第二電壓極性的比較器。在切換循環(huán)末端處的輸出電壓極 性是電感器狀態(tài)的一種度量。如果電感器在連續(xù)操作中，并且負(fù)載電 流在臨界電流以上，那么開關(guān)節(jié)點(diǎn)的極性是正的。如果電感器在間斷 操作中，那么開關(guān)節(jié)點(diǎn)的極性是負(fù)的。方便的是， 一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器聯(lián)接到比較器上，并且聯(lián)接到模式 選擇開關(guān)上。計(jì)數(shù)器記錄在每個(gè)切換循環(huán)末端處的第二電壓的極性， 并且在給定數(shù)量個(gè)循環(huán)期間保持該數(shù)據(jù)。如果開關(guān)節(jié)點(diǎn)的極性不改變， 那么控制器保持在已經(jīng)操作在其中的任一種模式(PWM或磁滯)中。通 過(guò)使用計(jì)數(shù)器，本發(fā)明避免對(duì)于極性單個(gè)變化的過(guò)早切換。這樣的變 化由于與持久的負(fù)載條件不相關(guān)的偽原因可能發(fā)生。像這樣，只要在 每個(gè)循環(huán)末端處的第二電壓的極性不變，計(jì)數(shù)器把模式選擇開關(guān)保持 在其當(dāng)前模式中。然而，當(dāng)極性變化，并且變化持續(xù)多于n數(shù)量個(gè)切 換循環(huán)時(shí)，那么計(jì)數(shù)器操作模式選擇開關(guān)以把操作模式切換到其它模式。如果變換器在PWM模式中操作，那么它切換到磁滯模式，反之 亦然。直流-直流變換器電路操作以^t當(dāng)在n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)期間的第 二電壓極性為正時(shí)把模式選擇開關(guān)切換到磁滯模式控制器，而當(dāng)在n 數(shù)量個(gè)切換循環(huán)期間的第二電壓的極性為負(fù)時(shí)把模式選擇開關(guān)切換到 脈沖寬度調(diào)制器控制器。有用來(lái)計(jì)數(shù)正和負(fù)循環(huán)的獨(dú)立計(jì)數(shù)器。對(duì)于 兩個(gè)計(jì)數(shù)器數(shù)量n可以相同或不同。


現(xiàn)在參照附圖舉例描述本發(fā)明，在附圖中圖la是一種單模式直流-直流變換器的示意圖。圖lb是一種雙模式直流-直流變換器的示意圖。圖2a-2c是在連續(xù)傳導(dǎo)期間變換器性能的曲線。圖2d-2f是在間斷傳導(dǎo)期間變換器性能的曲線。圖3a-3d是在PWM和磁滯操作期間本發(fā)明操作的曲線。圖4是一種模式控制直流-直流控制器的示意圖。圖5是一種模式控制直流-直流控制器的詳細(xì)示意圖。
具體實(shí)施方式
控制直流-直流變換器的操作模式的一種方法和電路基于對(duì)變換 器的切換節(jié)點(diǎn)的電壓波形差值的探測(cè)。在開關(guān)循環(huán)末端處開關(guān)節(jié)點(diǎn)電 壓的極性取決于濾波器電感器電流是連續(xù)的(因此在臨界電流以上)還 是間斷的(并且在臨界電流以下)。圖2a-2c表示其中有連續(xù)電感器電流 的狀態(tài)。以在切換節(jié)點(diǎn)上的負(fù)電壓結(jié)束切換循環(huán)。圖2d-2f表示其中 電感器電流是間斷的并且在切換循環(huán)末端處的電壓是正電壓的狀態(tài)。 在一個(gè)簡(jiǎn)單反向(buck)變換器中，只有一個(gè)二極管用于低側(cè)電流傳導(dǎo)， 在循環(huán)末端處的切換節(jié)點(diǎn)電壓將振蕩到一個(gè)比調(diào)節(jié)器的輸出電壓大的 較大電壓。在一個(gè)同步整流反向變換器中，電流反向強(qiáng)迫切換節(jié)點(diǎn)到 由同步開關(guān)的電阻確定的較小正電壓。翻到圖4，本發(fā)明的雙模式變換器100帶有一個(gè)監(jiān)視在上部與下 部金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管16、 18之間的切換節(jié)點(diǎn)20處的電 壓極性的模式控制開關(guān)50。在多個(gè)其他位置處能監(jiān)視輸出電壓的極 性。例如，熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員能把一個(gè)較小(幾毫歐)的電阻器串 聯(lián)插入在下部金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管18與地之間。圖3的頂 部表示在PWM模式和以后的磁滯模式期間的直流輸出電壓。當(dāng)變換 器在PWM模式中操作，并且負(fù)載電流減小時(shí)，電感器電流IIND逐 漸下降，并且極性信號(hào)(相位比較器)具有較寬脈沖。在模式控制開關(guān) 50中的計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)新極性脈沖的數(shù)量，并且在一行中的n個(gè)脈沖(在 這種情況下n-8)之后，模式從PWM切換到磁滯。當(dāng)電感器電流IIND 增大并且極性再次移動(dòng)時(shí)，形成從磁滯到PWM的對(duì)應(yīng)切換。計(jì)數(shù)器 的實(shí)施例和邏輯電路表示在圖5中。本發(fā)明使用n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)的有P艮存儲(chǔ)間隔。如果在n數(shù)量個(gè) 切換循環(huán)每一個(gè)末端處的切換節(jié)點(diǎn)電壓的符號(hào)保持不變，其符號(hào)用來(lái) 確定以后的操作模式。在切換節(jié)點(diǎn)上的正電壓與磁滯操作模式相對(duì)應(yīng)； 負(fù)電壓與脈沖寬度調(diào)制模式相對(duì)應(yīng)。如果在這些n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)期 間，切換節(jié)點(diǎn)的符號(hào)至少改變一次，則計(jì)數(shù)器復(fù)位，并且變換器的操 作模式保持不變。監(jiān)視過(guò)程在變換器正在操作的同時(shí)不斷地重復(fù)其本 身。圖5表示帶有用來(lái)把在電感器中的連續(xù)電流與間斷電流區(qū)分開的 計(jì)數(shù)器和級(jí)性傳感器的模式控制開關(guān)的可能實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。模 式控制開關(guān)50包括一個(gè)把切換節(jié)點(diǎn)與地相比較的比較器52。比較器 52的輸出由PWM信號(hào)計(jì)時(shí)到D型觸發(fā)器的輸入上。兩個(gè)計(jì)數(shù)器56、 57計(jì)數(shù)到八個(gè)循環(huán)， 一個(gè)計(jì)數(shù)正切換模式電壓，而另一個(gè)計(jì)數(shù)負(fù)的。 當(dāng)計(jì)時(shí)切換節(jié)點(diǎn)極性(54的Q輸出)變化時(shí)，復(fù)位計(jì)數(shù)器56、 57。在最 佳實(shí)施例中，每個(gè)計(jì)數(shù)器使用一個(gè)八計(jì)數(shù)以調(diào)用適當(dāng)?shù)牟僮髂Ｊ?。?而，計(jì)數(shù)的數(shù)量是任意的。模式控制開關(guān)50也提供一個(gè)超越磁滯至 PWM延遲或計(jì)數(shù)器的裝置，以便允許對(duì)于負(fù)載電流瞬態(tài)的快速響應(yīng)。 在模式控制開關(guān)50中的這種裝置的實(shí)施例使用一個(gè)用來(lái)監(jiān)視輸出反饋電壓和當(dāng)反饋電壓低于一個(gè)被設(shè)置成大于期望的正常波紋電壓量的基準(zhǔn)時(shí)使得離開磁滯模式立即復(fù)位MODE鎖存器的比較器58。換句 話時(shí)，從磁滯到PWM模式的八個(gè)循環(huán)的延遲經(jīng)這種裝置能完全消除。 一個(gè)PWM復(fù)位比較器58把在負(fù)栽VpB上的輸出電壓與一個(gè)基準(zhǔn)電壓 相比較。如果Vfb大于基準(zhǔn)，則把模式控制開關(guān)50立即切換到PWM 模式。設(shè)置基準(zhǔn)以探測(cè)較高輸出電壓。如果觸發(fā)電壓是假的，模式控 制開關(guān)50在n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)之后復(fù)位到磁滯模式。在操作中，本發(fā)明提供一種根據(jù)監(jiān)視在金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管16、 18的切換節(jié)點(diǎn)20和濾波器電感器上的波形而控制直流-直流變換器10的操作的方法。模式開關(guān)根據(jù)監(jiān)視在金屬氧化物半導(dǎo)體 場(chǎng)效應(yīng)晶體管16、 18的切換節(jié)點(diǎn)20和濾波器電感器22上的電壓極性 而控制直流-直流變換器10的操作模式。探測(cè)在切換循環(huán)末端處在切 換節(jié)點(diǎn)20上的電壓，并且把指示該電壓的符號(hào)的信號(hào)保存一個(gè)有限時(shí) 間間隔，它比一個(gè)切換循環(huán)長(zhǎng)并且通過(guò)實(shí)際考慮確定。如果在這個(gè)時(shí) 間間隔期間，在切換循環(huán)末端處在切換節(jié)點(diǎn)處都有相同電壓符號(hào)的幾 個(gè)切換循環(huán)，則進(jìn)行操作模式與在切換節(jié)點(diǎn)上的電壓的存儲(chǔ)符號(hào)相對(duì) 應(yīng)的決定。正電壓與磁滯操作模式相對(duì)應(yīng)。負(fù)符號(hào)與PWM操作模式 相對(duì)應(yīng)。如果在測(cè)量時(shí)間間隔期間，切換節(jié)點(diǎn)的符號(hào)至少變化一次， 則變換器的操作模式保持不變。監(jiān)視過(guò)程在變換器正在操作的同時(shí)不 斷地重復(fù)其本身。直流-直流變換器帶有一個(gè)脈沖寬度調(diào)制器PWM和一個(gè)磁滯(波 紋)調(diào)制器。對(duì)于小電流負(fù)載，選擇磁滯調(diào)制器；對(duì)于大電流負(fù)載，選 擇PWM。 一個(gè)模式開關(guān)檢測(cè)在每個(gè)切換循環(huán)末端處切換輸出電壓的 極性。如果極性從一個(gè)循環(huán)到下一個(gè)改變，則模式可以立即變到其它 模式。計(jì)數(shù)器用來(lái)記錄在每個(gè)循環(huán)末端處的極性，并且從一種模式到 另一種的切換能由計(jì)數(shù)器延遲以防止根據(jù)假輸出電壓波動(dòng)變化模式。
權(quán)利要求
1. 一種直流-直流變換器電路，包括脈沖寬度調(diào)制器控制器和磁滯模式控制器，每個(gè)控制器用來(lái)在一系列重復(fù)切換循環(huán)期間把第一電壓變換成第二電壓；模式選擇電路，用于根據(jù)耦合到第二電壓上的負(fù)載的電流要求選擇兩個(gè)控制器之一；比較器，用來(lái)把第二電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，并且在每個(gè)切換循環(huán)末端處產(chǎn)生代表第二電壓的極性信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器，被耦合到比較器和模式選擇電路，只要在每個(gè)切換循環(huán)末端處的第二電壓的極性與最后n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)相同，用來(lái)將模式選擇電路保持在其當(dāng)前模式中，以及當(dāng)切換循環(huán)末端處的第二電壓極性從前一個(gè)切換循環(huán)變化并且該極性變化持續(xù)n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)時(shí)，用來(lái)操作模式選擇電路以便選擇另一個(gè)控制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直流-直流變換器電路，其中當(dāng)在n數(shù) 量個(gè)切換循環(huán)期間的第二電壓的極性為正時(shí)，計(jì)數(shù)器操作以把模式選 擇電路切換到磁滯模式控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的直流-直流變換器電路，其中當(dāng)在n數(shù) 量個(gè)切換循環(huán)期間的第二電壓的極性為負(fù)時(shí)，計(jì)數(shù)器操作以把模式選 擇電路切換到脈沖寬度調(diào)制器控制器。
4. 一種在直流-直流變換器中在用于相對(duì)高電平的第一操作模式 和用于相對(duì)低電平的第二操作模式之間切換的方法，該方法包括在切換循環(huán)期間監(jiān)視電感器電流；以及在電感器電流連續(xù)跨越0的所選個(gè)數(shù)的切換循環(huán)經(jīng)過(guò)后，改變一 個(gè)或多個(gè)控制器的操作模式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中切換循環(huán)的所選個(gè)數(shù)為8。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中當(dāng)電感器電流的極性符號(hào)變化 時(shí)，電感器電流跨越0。
7. —種在直流-直流變換器中在用于相對(duì)高電平的第一操作模式和用于相對(duì)低電平的第二操作模式之間切換的方法，該方法包括在切換循環(huán)期間監(jiān)^L電感器電流；以及當(dāng)在8個(gè)連續(xù)的切換循環(huán)中電感器的電流都跨越0，從第一操作 模式切換到第二操作模式，其中第 一操作模式和第二操作模式之間的 切換由 一個(gè)或多個(gè)控制器控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中監(jiān)視電感器電流的步驟還包括: 監(jiān)視輸出電壓的極性。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，還包括不計(jì)數(shù)電感器電流跨越O的8個(gè)連續(xù)的切換循環(huán)，而從第二操作 模式切換到第一操作模式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中從第二操作模式到第一操作模 式的切換還包括檢測(cè)超過(guò)選定的基準(zhǔn)電壓的負(fù)載電壓反饋。
11. 一種直流-直流變換器，包括比較器，用于比較節(jié)點(diǎn)電壓和基準(zhǔn)地電壓，其中節(jié)點(diǎn)電壓用于監(jiān) 視電感器電流；一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器，被耦合到所述比較器，用于計(jì)數(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)的 電感器電流連續(xù)跨越O的切換循環(huán)的個(gè)數(shù)；以及模式選擇控制器，耦合于計(jì)數(shù)器電路以基于已經(jīng)經(jīng)過(guò)的電感器電 流連續(xù)跨越O的切換循環(huán)的個(gè)數(shù)，在控制器模式之間切換。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的直流-直流變換器，其中電感器電流在節(jié) 點(diǎn)電壓改變極性的時(shí)候跨越0。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11的直流-直流變換器，其中當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了8 個(gè)電感器電流連續(xù)跨越O的切換循環(huán)時(shí)，模式選擇控制器切換模式。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll的直流-直流變換器，其中一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù) 器進(jìn)一步包括第一計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)正極性；以及 第二計(jì)數(shù)器，用于計(jì)數(shù)負(fù)極性。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll的直流-直流變換器，其中模式選擇控制器在用于相對(duì)高電感器電平的笫一操作模式和用于相對(duì)低電感器電平的 第二操作模式之間切換。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的直流-直流變換器，進(jìn)一步包括負(fù)載電流瞬態(tài)比較器，用于當(dāng)直流-直流變換器在第二控制器模 式時(shí)，將節(jié)點(diǎn)電壓和基準(zhǔn)電壓相比較，其中如果節(jié)點(diǎn)電壓大于基準(zhǔn)電 壓，則模式選擇控制器不計(jì)數(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)的電感器電流連續(xù)跨越O的切 換循環(huán)的個(gè)數(shù)而切換到第一控制器模式。
17. —種直流-直流變換器的控制器電路，該控制器電路包括 至少一個(gè)控制器，被配置為控制所述直流-直流變換器在用于相對(duì)高負(fù)載電平的第一操作模式和用于相對(duì)低負(fù)載電平的第二操作模式 之間的操作；以及模式選擇邏輯，該模式選擇邏輯包括比較器，用于監(jiān)視指示電感器電流在切換循環(huán)中跨越O的信號(hào)，一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器，被配置為基于指示電感器電流在切換循 環(huán)中跨越O的所述信號(hào)而遞增，并且其中，該模式選擇邏輯耦合于至少一個(gè)控制器，以當(dāng)在所選數(shù)目 個(gè)連續(xù)的切換循環(huán)中電感器電流跨越O時(shí)，從第一操作模式切換到第 二操作模式。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17的控制器電路，其中所選數(shù)目個(gè)連續(xù)的切 換循環(huán)為8個(gè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17的控制器電路，其中所述至少一個(gè)控制器包括第一輸出，用于驅(qū)動(dòng)上部MOFSET;以及第二輸出，用于驅(qū)動(dòng)下部MOFSET,其中上部MOFSET和下部 MOFSET耦合于一電感器來(lái)控制電感器電流。
20. —種操作直流-直流變換器的方法，該方法包括 監(jiān)視指示電感器電流在切換循環(huán)中跨越O的信號(hào)；基于指示電感器電流在切換循環(huán)中跨越0的所述信號(hào)使計(jì)數(shù)器遞增；以及當(dāng)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了所選數(shù)目個(gè)電感器電流連續(xù)跨越O的切換循環(huán)時(shí)， 用 一個(gè)或多個(gè)控制器切換操作模式。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中切換操作模式進(jìn)一步包括 計(jì)數(shù)8個(gè)連續(xù)的電感器電流跨越0的切換循環(huán)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中切換操作模式進(jìn)一步包括 禁止用于提供相對(duì)高負(fù)載電流的第一操作模式；以及 使能用于提供相對(duì)低負(fù)載電流的第二操作模式。
23. —種直流-直流變換器，包括具有第一晶體管輸出的第一開關(guān)晶體管； 具有第二晶體管輸出的第二開關(guān)晶體管；具有耦合于第一和第二晶體管輸出的第一末端以及耦合于負(fù)載 的第二末端的電感器；以及控制電路，用于在相對(duì)高負(fù)載電流的第一操作模式和用于相對(duì)低 負(fù)載電流的第二操作模式間進(jìn)行切換，該控制電路具有被耦合來(lái)驅(qū)動(dòng) 第一開關(guān)晶體管的第一輸出以及被耦合來(lái)驅(qū)動(dòng)第二開關(guān)晶體管的第二 輸出，該控制電路還包括比較器，被耦合來(lái)監(jiān)視指示電感器電流在切換循環(huán)中跨越O的信 號(hào)，以及一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器，被耦合來(lái)基于指示電感器電流在切換循環(huán)中 跨越O的所述信號(hào)而遞增，其中當(dāng)電感器電流在所選數(shù)目個(gè)連續(xù)切換 循環(huán)中跨越O時(shí)，控制電路將操作從第一操作模式切換到第二操作模 式。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23的直流-直流變換器，其中所選數(shù)目個(gè)連續(xù) 切換循環(huán)是8個(gè)。
25. —種直流-直流變換器，包括 切換裝置，用于創(chuàng)建切換循環(huán)； 電感器裝置，耦合于所述切換裝置；控制裝置，具有第一操作模式和第二操作模式，該控制裝置被耦合來(lái)控制所述切換裝置；比較器裝置，被耦合來(lái)監(jiān)視指示電感器中的電流在切換循環(huán)期間 跨越0的信號(hào)；計(jì)數(shù)器裝置，基于指示電感器中的電流在切換循環(huán)期間跨越0的 所述信號(hào)而遞增；以及其中，所述控制器裝置用于當(dāng)流過(guò)電感器的電流在所選數(shù)目個(gè)連 續(xù)切換循環(huán)中跨越0時(shí)，控制裝置在第一操作模式和第二操作模式之 間切換。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25的直流-直流變換器，其中所選數(shù)目的連續(xù) 切換循環(huán)是8個(gè)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25的直流-直流變換器，其中控制器裝置的第 一操作模式用于相對(duì)高的負(fù)載功耗并且控制器裝置的第二操作模式用 于相對(duì)低的負(fù)載功耗。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的直流-直流變換器，其中當(dāng)在8個(gè)連續(xù)的 切換循環(huán)中流過(guò)電感器的電流都跨越O時(shí)，控制器裝置從第一操作模 式切換到第二操作模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及直流-直流變換器電路和方法。該電路包括脈沖寬度調(diào)制器控制器和磁滯模式控制器，每個(gè)控制器用來(lái)在一系列重復(fù)切換循環(huán)期間把第一電壓變換成第二電壓；模式選擇電路，根據(jù)耦合到第二電壓上的負(fù)載的電流要求選擇兩個(gè)控制器之一；比較器，用來(lái)比較第二電壓與基準(zhǔn)電壓，并且在每個(gè)切換循環(huán)末端處產(chǎn)生代表第二電壓的極性信號(hào)；以及一個(gè)或多個(gè)計(jì)數(shù)器，被耦合到比較器和模式選擇電路，只要在每個(gè)切換循環(huán)末端處的第二電壓的極性與最后n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)相同，用來(lái)將模式選擇電路保持在當(dāng)前模式中，以及當(dāng)切換循環(huán)末端處的第二電壓極性從前一個(gè)切換循環(huán)變化并且該極性變化持續(xù)n數(shù)量個(gè)切換循環(huán)時(shí)，用來(lái)操作模式選擇電路以便選擇另一個(gè)控制器。
文檔編號(hào)H02M3/158GK101277062SQ20081009855
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2001年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月3日
發(fā)明者托馬斯·喬初姆, 瓦勒蒂米爾·穆拉托夫, 羅博特·霍德金 申請(qǐng)人:英特賽爾公司