[发明专利]在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器

说明书

根据一个或多个示例性实施方案的一个方面，提供了一种用于在连续导电模式下具有校准的纹波注入的降压转换器的恒定导通时间控制器。该恒定导通时间控制器可包括脉宽调制器(PWM)比较器、误差放大器、导通时间发生器、MOSFET驱动器和注入信号发生器；该脉宽调制器比较器生成导通时间请求；该误差放大器将平均反馈电压调节到内部基准电压并且将反馈节点纹波信号传递到该PWM比较器的输入端；该导通时间发生器输出导通时间信号，该导通时间信号基于该导通时间请求来控制该降压转换器的导通时间；该MOSFET驱动器基于该导通时间发生器的该输出来驱动该降压转换器；该注入信号发生器耦接到该导通时间发生器，其中该注入信号发生器可包括第一开关和第二开关、固定信号发生器以及偏置电流源。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月16日提交的美国临时专利申请号62/874,713的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本公开涉及利用连续导电模式(CCM)，在具有校准的纹波注入的恒定导通时间(COT)降压(Buck)转换器/稳压器中的预偏置启动。

背景技术

每当需要直流电压降压时，常常使用降压开关转换器(降压转换器)。降压转换器可分为两类：同步和异步。图1示出了现有技术的同步降压转换器。如果图1中的Q2被二极管替换，则其变成为异步降压转换器。同步降压转换器允许反向电流，而异步降压转换器不允许反向电流流动。

每当通过低端MOSFET(图1中的Q2)检测到反向电流(从漏极端子到源极端子的电流)时，可通过关断该低端MOSFET而将同步降压转换器作为异步降压转换器来操作，这改善了非常轻的负载效率。

在转换器被启用之前，降压转换器的输出电压通常为0V。预偏置启动是特殊场景，其中在转换器被启用之前，外部电压存在于转换器的输出端处。这是系统中的多个电力轨在其输出端之间具有寄生二极管的情况。在这种情况下，重要的是确保在其输出端上存在电压的转换器在通过这些寄生二极管启用时不从另一电力轨吸收电流。

传统上，同步降压转换器在异步模式(也称为不连续导电模式)下操作，并且仅当内部基准电压超过其反馈引脚上存在的电压时才开始切换，以确保正确的预偏置启动(即，进行预偏置启动而无需从另一电力轨吸收电流)。当降压转换器在异步模式下操作时，其不允许反向电流，因此其并不从预偏置转换器输出的另一电力轨吸收电流。确保正确的预偏置启动有时还需要附加电路，以在转换器开始切换时限制任何初始负平均电流。

发明内容

根据一个或多个示例性实施方案的一个方面，提供了一种用于降压转换器的恒定导通时间控制器。该恒定导通时间控制器可包括脉宽调制器(PWM)比较器、误差放大器、导通时间发生器、MOSFET驱动器和注入信号发生器；该脉宽调制器比较器生成导通时间请求；该误差放大器将平均反馈电压调节到内部基准电压并且将反馈节点纹波信号传递到该PWM比较器的输入端；该导通时间发生器输出导通时间信号，该导通时间信号基于该导通时间请求来控制该降压转换器的导通时间；该MOSFET驱动器基于该导通时间发生器的该输出来驱动该降压转换器；该注入信号发生器耦接到该导通时间发生器，其中该注入信号发生器可包括第一开关和第二开关、固定信号发生器以及偏置电流源。

第一开关可耦接到第二开关，并且第一开关和第二开关可耦接到固定信号发生器，并且耦接到注入信号发生器的输出端。偏置电流源可耦接在第一开关和第二开关与所述注入信号发生器的输出端之间，并且误差放大器可基于注入信号发生器的输出来接收反馈电压。

注入信号发生器可包括与门，该与门具有输出端、第一输入端和第二输入端，该输出端耦接到第二开关，该第一输入端经由反相器耦接到固定信号发生器，该第二输入端耦接到从PWM比较器接收导通时间请求的触发器。

该触发器可包括输入端子、时钟端子和清零端子，该输入端子耦接到供电电压，该时钟端子耦接到PWM比较器的输出端，该清零端子耦接到控制器的使能信号。