[发明专利]用于基于电感器电流控制升压开关式调节器的电路和方法

说明书

本公开关于用于基于电感器电流控制升压开关式调节器的电路和方法。输入电压耦合至电感器的第一端子，且电感器的第二端子交替地耦合在参考电压和经升压的输出电压之间。输入电压进一步耦合至积分器电路的第一端子，且积分器电路的第二端子可以交替地耦合在参考电压和经升压的输出电压，例如，用于产生对应于电感器中电流的电压。本发明电路可以在升压开关式调节器中用于电压控制或电流控制模式或者两者。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年7月21日提交的美国专利申请No.14/805,209的优先权，该申请在此出于所有目的通过全文引用的方式将其内容并入本文。

技术领域

本公开涉及电子电路、系统和设备，并特别地涉及用于基于电感器电流控制升压开关式调节器的电路和方法。

背景技术

开关式调节器是用于提供和/或转换已调节电压的非常高效的技术。这种调节器使用一个或多个电感器并且切换以在当电流流过电感器时所产生的磁场中存储能量。使用开关以选择性地耦合参考电压至电感器以增大电感器中能量或者允许能量流至输出端，例如。因此，开关式调节器有时称作“切换器”、“转换器”(例如升压转换器或降压转换器)。

图1示出了示例性的升压开关式调节器。在升压开关式调节器中，输入电压通常小于输出电压。另一方面，降压调节器具有大于输出电压的输入电压。存在各种开关式调节器，其在电感器中存储能量并且使用开关传输能量。在该示例中，恒定的(例如直流，“DC”)输入电压Vin耦合至电感器L 101的一个端子。电感器101的另一端子通过第一开关102耦合至参考电压(在此，接地)并且通过第二开关103耦合至输出端子以产生恒定的已调节输出电压Vout。

升压开关式调节器按如下方式操作。当开关102闭合(短路)并且开关103断开(开路)时，电感器101的第二端子耦合接地，并且跨越电感器101的端子施加正电压Vout。因此，在标注为的该第一阶段期间，电感器中的电流IL增大，并且能量存储在电感器中。当开关102断开且开关103闭合时，瞬时的电感器电流保持不变，并且该电感器电流流动至输出端子并且进入负载，负载在此表示为电阻器Ro。在标注为的该第二阶段期间，跨电感器的电压极性反转，因为Vout大于升压转换器中的Vin。因此，在该操作阶段期间，电感器电流IL减小。开关102和103可以在特定时间段或循环期间导通和截断，以交替地在电感器中充电和放电。在一些应用中，开关103导通(闭合)和开关102截断(断开)的时间可以使得在开关循环结束之前从电感器101通过开关103流动的电感器电流IL从正数值斜坡下降至较低的正数值。在一些应用中，循环和反向电压(Vout-Vin)可以使得电感器电流IL和流过开关103的电流改变极性并且从正(也即流至输出端)变为负(从输出端流至输入端)，诸如在其中调节器可以汇集电流的强制连续导通模式(CCM)操作中。

由使用控制电路104实施的反馈回路控制已调节输出电压Vout。在该示例中，控制电路104感测输出电压Vout和电感器电流IL，以通过控制在每个循环期间开关102和103导通和截断的时间而调节输出电压Vout。

与开关式调节器相关联的一个问题关于在非常低的占空比下使用电流控制系统(称作电流控制)。例如，维持具有非常小占空比(例如2％)的良好调节的电流模式PWM控制可以是非常有挑战性的。在一些情形中，可以需要强制CCM以维持低波动和负电流。因此，如上所述，升压开关式调节器可以具有在切换循环期间改变极性的电感器电流。这种极性的改变引起控制电路尝试实施电流控制方案的问题。

发明内容