[发明专利]形成降压－升压模式电源控制器的方法及其结构

说明书

技术领域

本发明一般涉及电子学，更具体地，涉及形成半导体器件的方法和结构。

背景技术

在过去，半导体工业利用各种方法和结构来实现开关电源控制器，例如脉宽调制(PWM)电源控制器。使用开关电源控制器的系统通常配置为升压系统或降压系统。一些系统被实现为降压和升压系统或者降压-升压(buck-boost)系统。在2000年12月26日授权给Dwelley等人的美国专利号6,166,527中公开了这样的降压-升压系统的一个样例。这样的降压-升压系统的一个问题是降压-升压模式的效率一般不如期望的那样高。此外，用于实现降压-升压系统的电路一般是复杂的，这导致了高成本。

因此，期望有一种开关电源控制器，其能够以降压-升压运行模式工作、具有高效率、具有较简单的实施并具有降低的成本。

附图说明

图1简要示出了具有根据本发明的降压-升压电源控制器的降压-升压电源系统的实施例；

图2简要示出了根据本发明的图1的降压-升压电源控制器的一部分的实施例；

图3为具有曲线的图，其示出根据本发明的图1的降压-升压电源系统的一些信号；

图4简要示出了包括根据本发明的图1的电源控制器的半导体器件的放大的平面视图。

为了说明的简单和明了，图中的元件不一定按照比例，并且在不同的图中相同的参考号代表相同的元件。此外，为了说明的简要，省略了众所周知的步骤和元件的说明和细节。这里使用的载流电极(current carrying electrode)是指器件的元件，例如MOS晶体管的源极或漏极、或双极晶体管的发射极或集电极、或二极管的正极或负极，其承载通过该器件的电流，控制电极是指器件的元件，例如MOS晶体管的栅极或者双极晶体管的基极，其控制通过该器件的电流。虽然这里把器件解释为确定的N沟道或P沟道器件，本领域的普通技术人员应认识到，根据本发明，互补器件也是可能的。本领域的普通技术人员应认识到，这里使用的词汇“在...期间”、“在...的时候”、以及“当...时”不是表示一旦开始操作马上就会出现反应的准确术语，而是可能会在被初始操作激起的反应之间有一些微小但合理的延迟，例如传播延迟。

具体实施方式

图1简要示出了具有电源控制器25的示例性形式的电源系统10的一部分的实施例。控制器25接收具有表示多个功能状态的多个信号电平的信号。

电源系统10一般在功率输入端子11和功率返回端子12之间接收来自体电压(bulk voltage)的功率，并且在输出节点13和端子12之间形成输出电压。负载15可以被连接成接收来自输出节点13和端子12的输出电压和负载电流。施加在端子11和12之间的体电压可以为DC电压或者整流AC电压，例如半波整流正弦波。系统10一般包括由控制器25控制以形成输出电压的感应器14。系统10一般还包括通过串联电阻器18和19示出的反馈网络，该反馈网络用于提供表示输出节点13和端子12之间的输出电压值的感测信号，例如反馈(FB)信号。感测信号在感测节点20上形成。这样的反馈(FB)网络和反馈(FB)信号对于本领域的技术人员而言是众所周知的。

在图1中所示的控制器25的示例性形式一般在电压输入26和电压返回27之间接收来自体电压的功率。输入26一般连接至端子11，而返回27一般连接至端子12。感应器14连接至控制器25的感应器输入28和29。控制器25一般包括开关控制部件49、PWM控制部件53、误差放大器55、参考发生器或参考56、内部调节器或调节器58、以及多个功率开关如第一功率晶体管35、第二功率晶体管36、第三功率晶体管37以及第四功率晶体管38。调节器58一般连接在输入26和返回27之间以接收来自输入26的输入电压。调节器58在输出59上形成用于运行控制器25的其他元件的内部运行电压，控制器25的其他元件包括开关控制部件49、PWM控制部件53、参考56以及误差放大器55。误差放大器55在感测输入32上接收感测信号例如反馈(FB)信号，以及在放大器55的输出上形成表示输出电压值和输出电压期望值之间差的误差信号。PWM控制部件53接收来自放大器55的误差信号，并响应性地形成用于运行晶体管35-38以便调节输出电压值的PWM控制(PCS)信号。PWM控制部件53可以具有对于本领域的技术人员而言公知的各种实现。在1999年1月12日授权给Jefferson Hall等人的美国专利号5,859,768中公开了一种适当的PWM控制部件的一个样例，其因此在这里通过引用被并入。在优选实施例中，部件53为固定频率电流模式PWM控制器，因此，