[发明专利]用于控制DC-DC电压转换器的功率级的装置和方法

说明书

所描述实例包含用于确定用以驱动DC到DC电压转换器(200)的功率级(210)的脉宽调制PWM信号(245)的值的方法和设备，所述DC到DC电压转换器(200)具有耦合于所述功率级(210)与可耦合到负载的输出节点(216)之间的输出电感器(212)。维持用于确定用以驱动所述功率级(210)的PWM信号(245)的值的控制方案(260、265、270、275)。监测当前驱动所述功率级(210)的所述PWM信号(245)的值。监测流过所述输出电感器(212)的电感器电流的值。监测提供给所述负载的负载电流的值。基于当前驱动所述功率级(210)的所述PWM信号(245)的所述值、所述电感器电流的所述值以及所述负载电流的所述值，选择所述控制方案(260、265、270、275)中的一个。所述所选择的控制方案用以确定用以驱动所述功率级(210)的PWM信号(245)的值。

背景技术

将电子装置集成到汽车、工业和消费者平台上的不断增长的需求需要更复杂的电力转换和分配设计。这些电子装置通常包含嵌入式处理器、存储器和从一个电池源操作的其它电子组件。DC到DC电压转换器用于将不同电压供应到不同电子装置。

开关式DC到DC电压转换器由于其在宽电压输入范围内的高效率而为常用的。在当代低功率开关式DC到DC转换器中，通过脉宽调制(PWM)达成电压调节。在脉宽调制中，控制电路产生矩形脉冲波，其驱动内部晶体管(或同步装置中的晶体管)，从而以通常在数兆赫兹的范围内的设定频率快速开关晶体管。此类DC到DC电压转换器的输出电压与驱动脉冲的占空比成比例。电压或电流反馈控制环允许PWM控制器输出响应于负载改变而调节输出电压。

例如中央处理单元(CPU)、存储器模块和专用集成电路(ASIC)的组件需要在快速高电流瞬态条件下维持紧密调节的输出电压的电源。为达成此调节，多个DC到DC转换器并入有极大输出电容。然而，并入此类大输出电容是成本高的并且限制功率密度。

发明内容

本公开的说明性方面是针对用于控制DC到DC电压转换器的功率级的控制电路。所述控制电路包含多个控制块和多路复用器。每一控制块实施不同控制方案以将脉宽调制(PWM)信号提供到对应控制块的输出。多路复用器具有多个多路复用器输入、至少一个选择线以及输出。多路复用器输入中的每一个耦合到控制块输出中的一个。至少一个选择线被耦合成接收关于DC到DC电压转换器的开关周期的当前相位的信息。所述多路复用器输出耦合到DC到DC电压转换器的功率级以驱动功率级。

本公开的其它说明性方面是针对确定用以驱动DC到DC电压转换器的功率级的PWM信号的值的方法。DC到DC电压转换器具有耦合于功率级与可耦合到负载的输出节点之间的输出电感器。依据所述方法，维持用于确定用以驱动功率级的PWM信号的值的多个控制方案。监测当前驱动功率级的PWM信号的值。监测流过输出电感器的电感器电流的值。监测提供给负载的负载电流的值。基于当前驱动功率级的PWM信号的值、电感器电流的值以及负载电流的值，选择多个控制方案中的一个。所选择的控制方案用以确定用以驱动功率级的PWM信号的值。

本公开的其它说明性方面是针对一种DC到DC电压转换器，其包含功率级、输出级和控制电路。功率级包含电压输入和开关晶体管。所述开关晶体管具有第一端、第二端和第三端。第一端的电压电平部分地控制从所述第二端到所述第三端的电流流动。第二端耦合到电压输入。输出级包含输出电感器和输出电容器。输出电感器耦合于开关晶体管的第三端与可耦合到负载的电压输出之间。输出电容器耦合于电压输出与地之间。控制电路包含多个控制块和多路复用器。每一控制块实施不同控制方案以将PWM信号提供到对应控制块的输出。多路复用器具有多个多路复用器输入、至少一个选择线和多路复用器输出。多路复用器的每一输入耦合到控制块输出中的一个。至少一个选择线被耦合成接收关于DC到DC电压转换器的开关周期的当前相位的信息。多路复用器输出耦合到开关晶体管的第一端以驱动开关晶体管。

附图说明

图1是表示说明性DC到DC电压转换器的示意性电路图。

图2是表示说明性DC到DC电压转换器的示意性框图，其示出控制功能性的细节。