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同步调节中的电流阈值检测

阅读：1095发布：2020-08-21

IPRDB可以提供同步调节中的电流阈值检测专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及同步调节中的电流阈值检测。一种同步调节器控制器包括耦合在第一节点和第二节点之间的同步开关。所述控制器还包括第一分压器，第一分压器包括：第一电阻装置，耦合在第一节点和第三节点之间；和第二电阻装置，耦合在第三节点和第二节点之间。所述控制器还包括比较器，比较器具有：第一输入，耦合到第一节点；和第二输入，耦合到第四节点。所述控制器还包括：电流源，被布置为向第四节点提供电流。控制器还包括：第三电阻装置，耦合在第三节点和第四节点之间。，下面是同步调节中的电流阈值检测专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种装置，包括：

同步调节器控制器，包括：

同步开关，被布置为接收电感器电流；

第一分压器，与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分，其中所述第一分压器包括第一电阻装置和耦合到第一电阻装置的第二电阻装置；

比较电路，被布置为确定电感器电流是否已达到阈值，其中所述比较电路包括：第三电阻装置，被布置为通过将第二电阻装置上的电压偏移来提供差动比较电压；

第一电流源，被布置为向第三电阻装置提供电流，从而第二电阻装置上的电压的偏移对应于所述阈值；和比较器，被布置为通过基于所述差动比较电压执行比较来确定电感器是否已达到所述阈值。

2.如权利要求1所述的装置，其中所述同步开关包括至少一个功率晶体管。

3.如权利要求1所述的装置，其中同步装置、第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置全都位于同一个集成电路上。

4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置每个包括晶体管。

5.如权利要求1所述的装置，其中所述第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置每个包括晶体管，所述晶体管被布置为在同步开关接通的同时在欧姆区域中操作。

6.如权利要求1所述的装置，其中所述同步调节器控制器还包括具有输出的驱动器电路，其中第一电阻装置、第二电阻装置、第三电阻装置和同步开关每个包括场效应晶体管，所述场效应晶体管包括耦合到驱动器电路的输出的栅极。

7.如权利要求1所述的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，所述同步调节器控制器还包括控制电路，所述控制电路被布置为根据调制控制来控制驱动器电路接通和断开同步开关并且被布置为在比较器输出信号生效时控制驱动器电路断开同步开关。

8.如权利要求1所述的装置，还包括：功率晶体管，被布置为用作高侧开关。

9.如权利要求1所述的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，并且其中比较器和电流源被配置，从而当过零检测事件发生时，比较器输出信号生效。

10.如权利要求1所述的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，并且其中比较器和电流源被配置，从而当过载事件发生时，比较器输出信号生效。

11.如权利要求1所述的装置，其中所述比较电路还被布置为确定电感器电流是否已达到第二阈值，并且其中所述比较电路还包括：第四电阻装置，被布置为提供基于第二阈值的第二差动比较信号；和第二比较器，被布置为通过基于所述第二差动比较电压执行比较来确定电感器是否已达到第二阈值。

12.如权利要求1所述的装置，其中所述同步开关包括第一指状物和第二指状物。

13.如权利要求12所述的装置，其中所述同步调节器控制器还包括耦合到同步开关的第二指状物的第二分压器，并且其中第二分压器包括第四电阻装置和第五电阻装置，并且其中所述比较电路还包括耦合到第二分压器和比较器的第六电阻装置。

14.一种方法，包括：

驱动同步开关，所述同步开关被布置为接收电感器电流；

使用分压器，所述分压器与同步开关并联地布置以感测所述电感器电流的一部分；

通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压；以及基于所述差动比较电压执行比较。

15.如权利要求14所述的方法，还包括：

当同步开关接通时，在欧姆区域中将第一电阻装置偏置；以及当同步开关接通时，在欧姆区域中将第二电阻装置偏置，其中所述分压器包括第一电阻装置和第二电阻装置。

16.如权利要求14所述的方法，还包括：

基于所述比较来输出比较输出信号；

根据脉冲调制控制来接通和断开同步开关；以及当所述比较器输出信号生效时，断开同步开关。

17.如权利要求16所述的方法，其中完成执行所述比较，从而当过零检测事件发生时，比较器输出信号生效。

18.如权利要求16所述的方法，其中完成执行所述比较，从而当过载事件发生时，比较器输出信号生效。

19.一种装置，包括：

用于驱动同步开关的设备，所述同步开关被布置为接收电感器电流；

用于使用分压器的设备，所述分压器与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分；

用于通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压的设备；和用于基于所述差动比较电压执行比较的设备。

20.如权利要求19所述的装置，还包括：

用于基于所述比较来输出比较输出信号的设备；

用于根据调制控制来接通和断开同步开关的设备；和用于当比较器输出信号生效时断开同步开关的设备。

说明书全文

同步调节中的电流阈值检测

技术领域

[0001] 本公开涉及同步调节器，并且更具体地讲涉及同步调节器控制器中的过零检测和过载保护。

背景技术

[0002] 过零检测(ZCD)是一些同步集成DC/DC功率转换器(特别地，DC/DC降压转换器(Buck))中的子系统。由于巨大的效率下降，与DCM (不连续导电模式)相比，通常在中负载/低负载范围中不期望强制的CCM (连续导电模式)操作。

[0003] 过载检测(OVL)也在同步集成DC/DC功率转换器中起作用。OVL在降压转换器的低侧电源开关上提供限流机制，并且在降压转换器具有短路到地的输出的情况下防止电流逃逸。

[0004] 许多传统同步转换器不使用过零检测，而是替代地使用强制的CCM，因为过零检测的复杂性能够潜在地引入风险、准确性问题和临界控制。

发明内容

[0005] 通常，本公开涉及一种方法和装置，其中一种同步调节器控制器包括耦合在第一节点和第二节点之间的同步开关。所述控制器还包括第一分压器，第一分压器包括：第一电阻装置，耦合在第一节点和第三节点之间；和第二电阻装置，耦合在第三节点和第二节点之间。所述控制器还包括比较器，比较器具有：第一输入，耦合到第一节点；和第二输入，耦合到第四节点。所述控制器还包括：电流源，被布置为向第四节点提供电流。控制器还包括：第三电阻装置，耦合在第三节点和第四节点之间。

[0006] 在一些示例中，一种装置包括同步调节器控制器，该同步调节器控制器包括：同步开关，被布置为接收电感器电流；第一分压器，与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分，其中所述第一分压器包括第一电阻装置和耦合到第一电阻装置的第二电阻装置；比较电路，被布置为确定电感器电流是否已达到阈值，其中比较电路包括：第三电阻装置，被布置为通过将第二电阻装置上的电压偏移来提供差动比较电压；第一电流源，被布置为向第三电阻装置提供电流，从而第二电阻装置上的电压的偏移对应于所述阈值；和比较器，被布置为通过基于差动比较电压执行比较来确定电感器是否已达到所述阈值。

[0007] 在一些示例中，一种方法包括：驱动同步开关，所述同步开关被布置为接收电感器电流；使用分压器，所述分压器与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分；通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压；以及基于差动比较电压执行比较。

[0008] 在一些示例中，一种装置包括：用于驱动同步开关的设备，所述同步开关被布置为接收电感器电流；用于使用分压器的设备，所述分压器与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分；用于通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压的设备；和用于基于差动比较电压执行比较的设备。

[0009] 以下在附图和描述中阐述本公开的一个或多个示例的细节。通过描述和附图并且通过权利要求，本公开的其它特征、目的和优点将会变得清楚。

附图说明

[0010] 参照下面的附图描述本公开的非限制性和非穷举示例。

[0011] 图1是图示同步调节器控制器的示例的方框图。

[0012] 图2是图示包括图1的同步调节器控制器的同步调节器的示例的方框图。

[0013] 图3是图示可由图1的同步调节器控制器和/或图2的同步调节器的示例采用的过程的示例的流程图。

[0014] 图4是图示图1的同步调节器控制器的示例的方框图，其中电阻装置是在欧姆区域中偏置的MOSFET。

[0015] 图5是图示图4的同步调节器控制器的等效电路的方框图。

[0016] 图6是图示图4的同步调节器控制器的示例的方框图，其中同步开关包括多个功率晶体管。

[0017] 图7是图示图6的同步调节器控制器的示例的方框图，其中同步开关的每个分开的功率晶体管具有它自己的相应感测电路。

[0018] 图8是图示既包括过零检测又包括过载保护的图4的同步调节器控制器的示例的方框图。

[0019] 图9是图示图4的比较器的示例的方框图。

[0020] 图10是图示根据本公开的各方面的包括开关电容器架构的图4的比较器示例的方框图。

具体实施方式

[0021] 将参照附图详细地描述本公开的各种示例，其中贯穿几个视图，相同的参考数字代表相同的零件和组件。对各种示例的参考不限制本公开的范围，本公开的范围仅由在此所附的权利要求的范围限制。另外，在本说明书中阐述的任何示例不旨在是限制性的，并且仅阐述本公开的许多可能的示例中的一些示例。

[0022] 贯穿说明书和权利要求，下面的术语采用至少明确地在本文中关联的含义，除非上下文另外指出。以下识别的含义未必限制术语，而是仅仅为术语提供说明性示例。“a（一）”、“an（一个）”和“the（该）”的含义包括复数引用，并且“在...中”的含义包括“在...中”和“在…上”。如在本文中所使用，短语“在一个实施例中”或“在一个示例中”未必指代同一实施例或示例，尽管它可指代同一实施例或示例。类似地，如在本文中所使用，短语“在一些实施例中”或“在一些示例中”当被多次使用时未必指代相同的实施例或示例，尽管它可指代相同的实施例或示例。如在本文中所使用，术语“或”是包括性的“或”操作符，并且等同于术语“和/或”，除非上下文清楚地另外指出。术语“部分地基于”、“至少部分地基于”或“基于”不是排他性的，并且允许基于未描述的另外的因素，除非上下文清楚地另外指出。在合适的情况下，术语“栅极”旨在是既包括“栅极”又包括“基极”的通用术语；术语“源极”旨在是既包括“源极”又包括“发射极”的通用术语；并且术语“漏极”旨在是既包括“漏极”又包括“集电极”的通用术语。术语“耦合”至少意指连接的物品之间的直接电气连接或通过一个或多个无源或有源中间装置的间接连接。术语“信号”意指至少一个电流、电压、电荷、温度、数据或其它信号。

[0023] 图1是图示同步调节器控制器101的示例的方框图。同步调节器控制器101包括同步开关110、分压器120和比较电路160。分压器120包括电阻装置131和电阻装置132。比较电路160包括比较器140、电流源150、电阻装置133。

[0024] 同步开关110耦合在节点N1和节点N2之间。电阻装置131耦合在节点N2和节点N3之间。电阻装置132耦合在节点N3和节点N1之间。比较器140具有耦合到节点N1的第一输入、耦合到节点N4的第二输入和耦合到节点N5的输出。电流源140被布置为向节点N4提供阈值电流ITHRSH。电阻装置133耦合在节点N3和节点N4之间。

[0025] 电阻装置131、132和133未必总是用作电阻装置，而是在一些示例中，在同步开关110接通时被偏置以用作欧姆装置。在图1中图示的示例中，比较器140按照一种特定极性示出；然而，在一些示例中，比较器140的极性相对于图1中照字面示出的极性颠倒。

[0026] 同步开关110被布置为接收电感器电流IL。比较电路160被布置为确定电感器电流IL是否已达到阈值。例如，在一些示例中，比较电路160被布置为确定电流IL是否已达到零。在一些示例中，比较电路160被布置为确定电流IL是否已达到过载阈值。在一些示例中，比较电路160具有比图1中示出的部件多的部件，并且被布置为确定电流IL是否已达到两个或更多个阈值中的任何一个阈值。例如，在一些示例中，比较电路160被布置为确定电流IL是否已达到零或过载阈值。

[0027] 分压器120被布置为感测电感器电流IL的一部分。在操作中，差动电压Vd出现在节点N1和N3之间的电阻装置132上。结合阈值电流Ithrsh，电阻装置133将电压Vd偏移以在节点N1和N4之间提供差动比较电压Vd_off。电流源150被布置为向节点N4提供阈值电流Ithresh，从而所述偏移(也就是说，差动比较Vd_off相对于电压Vd的偏移)对应于所述阈值。比较器140被布置为通过比较在节点N1的电压与在节点N4的电压来确定电感器电流IL是否已达到所述阈值。

[0028] 在开关调节器中，存在一个或多个“主开关”，所述一个或多个“主开关”接通和断开以执行开关调节。输出信号被整流以便提供DC输出信号。存在两种类型的开关调节器：异步整流调节器(也被简单地称为异步调节器)和同步整流调节器(也被简单地称为同步调节器)。异步整流器通常使用二极管执行整流。同步整流器使用开关执行整流。执行整流的开关可被称为“同步开关”(或者在同步开关是FET的情况下，称为“同步FET”)以区别同步开关与执行调节的主开关。在同步降压转换器中，存在高侧开关和低侧开关，高侧开关是主开关，低侧开关是同步开关。在同步升压转换器中，存在高侧开关和低侧开关，高侧开关是同步开关，低侧开关是主开关。使用H桥拓扑的降压-升压转换器具有两个主开关和两个同步开关。同步调节器可被用作开关模式电源(SMPS)的一部分。

[0029] 同步调节器能够在连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)两者下操作。当电感器电流在整个开关周期期间连续时，同步调节器在CCM下操作，并且当电感器电流在开关周期的某个部分期间不连续时，同步调节器在DCM下操作。在同步调节器的DCM模式下，电感器电流不被允许下降至低于零，并且因此，当电感器电流达到零时，电感器电流保持在零，直至电感器电流上升至高于零。相比之下，在CCM模式下，电感器电流从不下降至零并且因此在整个开关周期期间是连续的。通过允许电感器电流下降至低于零，当电感器电流下降至零时在CCM模式下操作将会是可能的，但这将会导致较差的效率，因此替代地，当电感器电流在开关周期期间下降至零时，同步转换器通常在DCM模式下操作。

[0030] 对于当电感器电流在开关周期期间下降至零时在DCM模式下操作的同步调节器，使用过零检测，以使得同步开关可被用于防止电感器电流下降至低于零。对于在同步调节器中使用的过零检测，合适的功能、良好的准确性和快速的响应时间是重要的参数。

[0031] 图1代表未必示出存在于功率转换器101中的所有部件或连接的部分同步调节器控制器101的各种开放式示例。图1中没有连接的节点未必是浮动节点，并且图1中未示出的装置并不旨在指示能够必然在没有这种装置的情况下完成完整的功能。相反，图1是旨在包括许多不同示例的开放式附图，其中以下更详细地图示和讨论几个这种示例。

[0032] 图2是图示包括同步调节器控制器201的同步调节器200(驱动负载275)的方框图，同步调节器控制器201可被用作图1的同步调节器控制器101的示例。同步调节器控制器201还包括开关控制电路280、驱动器电路270和驱动器电路272。同步调节器200还包括主开关211、电感器L1和输出电容器L1。图2中图示的同步调节器200的特定示例是同步降压调节器，所述同步降压调节器提供调节的输出电压Vout，输出电压Vout又驱动负载275。

[0033] 在操作中，电感器L1提供电感器电流IL。此外，电容器Cout是用于同步调节器200的输出电容器。开关控制电路280被布置为部分地基于电压Vout或反馈信号提供开关控制信号SCTL和同步开关控制信号SSCTL，其中所述反馈信号部分地基于电压Vout。在一个实施例中，驱动器电路272被布置为从开关控制信号SCTL提供驱动器输出信号VM，并且驱动器270被布置为从同步开关控制信号SSCTL提供信号VGATE。另外，主开关211被配置为响应于信号VM而接通和断开，并且同步开关210被配置为响应于信号VGATE而接通和断开。在一些示例中，同步开关210和主开关211每个均包括功率晶体管。

[0034] 开关控制电路280被布置为从输出电压Vout或基于输出电压Vout的反馈信号提供信号SCTL以控制调节。在一个示例中，同步调节器200是PWM降压调节器控制器，并且开关控制电路280包括误差放大器和脉宽调制电路。

[0035] 开关控制电路280还被布置为至少部分地基于比较器输出信号ZCD_OUT和输出电压Vout(或基于Vout的反馈信号)提供同步开关控制信号SSCTL。在一些示例中，在正常操作条件下，信号SSCTL被提供作为信号SCTL的逻辑相反信号，以使得主开关211和同步开关210可被控制，以使得每当主开关211断开时同步开关210接通，反之亦然。然而，存在这样的状况：开关控制电路280可提供信号SSCTL，以使得情况并非如此。例如，在一些示例中，开关控制电路280可实现先断后通方案，以使得当主开关211断开时，在同步开关210接通之前，存在轻微延迟。另外，在一些示例中，当信号ZCD_OUT生效(assert)时，开关控制电路280提供信号SSCTL以断开同步开关210。

[0036] 虽然图2示出降压转换器拓扑，但可采用任何合适的同步转换器架构。例如，可采用升压转换器、降压-升压转换器、split-pi转换器、CUK转换器、SEPIC转换器、zeta转换器、隔离DC/DC拓扑、AC/DC拓扑等。此外，虽然以上讨论了PWM控制，但可采用任何合适的形式的控制，包括例如PFM (脉冲频率调制)和PDM (脉冲密度调制)。

[0037] 图3是图示可由同步调节器控制器101和/或图2的同步调节器200的示例采用的过程390的示例的流程图。驱动器电路(例如，图2的驱动器270)驱动被布置为接收电感器电流(例如，图1或图2的电感器电流IL)的同步开关(例如，图1的同步开关110或图2的同步开关210) (391)。与同步开关并联地布置的分压器(例如，图1的分压器120)感测电感器电流的一部分(392)。电阻装置(例如，图1的131-133)和电流源(例如，图1的电流源140)通过将分压器的一部分上的电压(Vd)偏移来提供差动比较电压(Vd_off) (393)。比较器140被布置为基于差动比较电压执行比较(394)。

[0038] 图4是图示同步调节器控制器401的示例的方框图，同步调节器控制器401可被用作图1的同步调节器控制器101的示例。同步开关410包括功率MOSFET MPOW。MOSFET MS1-MS3分别是图1的电阻装置131-133的示例。同步调节器控制器401还包括驱动器电路470。

[0039] 驱动器电路470被布置为向晶体管MPOW和MS1-MS3的栅极输出驱动电压VGATE。在同步开关410根据由同步调节器控制器401提供的控制将要接通的同时，驱动器电路470在高电压电平VDrive输出信号VGATE，所述高电压电平VDrive使晶体管MPOW和MS1-MS3在它们的欧姆区域中被偏置，以使得它们每个用作电阻。

[0040] 增强模式MOSFET具有三个不同操作模式：截止模式、欧姆模式和饱和模式。操作模式取决于在MOSFET的三个端子的电压。在欧姆模式下操作的MOSFET或任何装置用作电阻器或用作电阻，因为它遵守欧姆定律，也就是说，所述装置上的电压与通过所述装置的电流成比例。

[0041] 分压器420被布置为功率晶体管MPOW的分区，所述功率晶体管MPOW被布置为感测总电感器电流IL的定义的部分。

[0042] 在一些示例中，比较器460的输出被用于过零检测，以使得当过零检测事件发生时，比较器输出信号ZCD_OUT生效。在其它示例中，比较器460的输出被用于过载检测，以使得当过载事件发生时，比较器输出信号ZCD_OUT生效。如以下更详细所讨论，调节器控制器401的一些示例包括用于过零检测的一个比较器和用于过载检测的另一比较器。

[0043] 在一些示例中，晶体管MPOW和MS1-MS3全都位于同一个集成电路上，并且全都在一起匹配。在一个示例中，晶体管MPOW和MS1-MS3中的每一个是nMOSFET，所述晶体管MPOW和MS1-MS3被偏置以用作欧姆装置，每个晶体管具有电阻，所述电阻由下面的方程近似给出：Ron=1/(2 μ_n/C_OX W/L (V_GS-V_TH ) )。

[0044] 称为Vpow的MPOW上的电压降(漏极至源极电压)经由MS1和MS2被分割，导致电压降Vd。同时，电压降出现在MS3上，与参考电流ITHRSH相关。在一个特定过零检测示例中，当电压Vd (MS1的漏极至源极电压)在相反符号的情况下等于MS3的漏极至源极电压时，比较器改变它的输出逻辑状态。在其它示例中，同步调节器控制器401替代地被配置用于过载检测。

[0045] 根据图4中描绘的示例中的比较器极性，在以上讨论的特定过零检测示例中，如果比较器输出ZCD_OUT被设置为低逻辑状态(对于ZCD_OUT生效为高的示例)并且电流IL减小(负载电流Iload增加)，则一旦Vd在相反符号的情况下等于MS3的漏极至源极电压，ZCD_OUT就将会移动到高逻辑状态。在这个示例中，比较器改变它的状态时的IL被设计为小(但仍然为正)。

[0046] 在一个过载检测示例中，当比较器输出ZCD_OUT被设置为高逻辑状态并且电流IL增加(Iload减小)时，一旦Vd在相反符号的情况下等于MS3的漏极至源极电压，ZCD_OUT就将会移动到低逻辑状态。在这个示例中，比较器改变它的状态时的IL正常被设计为大(正)。

[0047] 在一些示例中，当信号ZCD_OUT生效时，控制电路(例如，图2的控制电路280)使驱动器电路470控制同步开关410断开，并且保持断开，直至下一个开关周期开始。在过零检测的情况下，这使同步调节器控制器401在DCM模式下而非在强制的CCM下操作，这导致增加的效率。在过载检测的这种情况下，这保护同步开关410和外部部件以免在过载状况期间损害。另外，当信号ZCD_OUT在过载情况下生效时，信号ZCD_OUT的生效由控制电路280用作故障状况的指示。

[0048] 如以上所讨论，当信号ZCD_OUT生效时，控制电路可控制同步开关410断开，并且不允许同步开关410转变为接通，直至下一个开关周期开始。另外，在一些示例中，在信号ZCD_OUT生效之后，控制电路在下一个开关周期的开始重置比较器440，以使得信号ZCD_OUT在下一个开关周期的开始返回到并非生效的逻辑电平。

[0049] 虽然以上讨论了MOSFET，但晶体管MPOW和MS1-MS3可包括任何合适的装置，包括例如JFET。

[0050] 图5是图示图4的同步调节器控制器401的等效电路501的方框图。

[0051] 等效电路501可被用于获得设计公式。因子N可被视为MPOW的宽高比W/L和MS1的宽高比W/L之比。如果MS1和MPOW具有相同的长度L，则N是MPOW的宽度和MS1的宽度之比。这同样适用于M和K因子。

[0052] 在下面获得在比较器触发点(当比较器改变它的输出状态时，也就是说，当在它的输入的差动电压是0时)的IL和ITHRSH之间的关系。Vd+K∙Ron∙I_THRSH=0  (1)
N/(M+N+1)∙I_(load_zcd )∙Ron+N(M+1)/(M+N+1)∙I_THRSH∙Ron=-K∙I_THRSH∙Ron  (2)I_(load_zcd)=-I_THRSH [K(M+N+1)/N+(M+1)]=-I_THRSH∙α_ZCD  (3)
α_ZCD=(K(M+N+1))/N+(M+1)  (4)。

[0053] 在多数示例中，与第一项相比，第二项是可忽略的。因此，可应用下面的简化：α_ZCD≅(K(M+N+1))/N≅(K(M+N))/N (5) 。

[0054] αZCD（也在其完整表达式中）仅取决于M、N和K，所述M、N和K可以是整数或分数，并且它们的公差(准确性)仅取决于相同类型的装置之中的匹配准确性，这通常在现代硅工艺中被很好地控制。

[0055] 因此，由呈现的系统设置的静态阈值独立于过程变化、温度和FET过驱动电压。另外，提出的解决方案能够被视为是无损的，因为这种检测不导致任何效率下降。

[0056] 这个示例中的所有处理部分(ITHRSH、比较器)位于低电压部分中，允许使用更高性能的装置(即，在匹配方面)。因此，可实现与高电压/噪声部分的分离。

[0057] 在一些示例中，可在效率控制环路中调整和控制参考电流ITHRSH。

[0058] 图6是图示同步调节器控制器601的示例的方框图，同步调节器控制器601可被用作图4的同步调节器控制器401的示例。在同步调节器控制器601中，同步开关610包括多个功率晶体管(例如，功率晶体管MPOW(1)、MPOW(2)和MPOW(3))。驱动器电路670被布置为输出多个驱动电压(例如，VGATE(1)-VGATE(3))，每个驱动电压用于同步开关610中的每个相应功率晶体管。

[0059] 在一些示例中，可基于正在使用同步开关610中的哪些晶体管来调整电流ITHRSH。在一些示例中，电流ITHRSH是最大电流的固定百分比。

[0060] 在图示的示例中，多个功率装置(n个功率装置)可接通或断开。给定接通的装置的数量non (1 ≤ n_on ≤ n)，方程(4)变为：α_ZCD=n_on [(K(M+N+1/n_on))/N+(M+1/n_on)] (6)。

[0061] 在简化之后(参见以上)：α_ZCD≅n_on [(K(M+N))/N] (7)。

[0062] 图7是图示同步调节器控制器701的示例的方框图，同步调节器控制器701可被用作图6的示例同步调节器控制器601。在同步调节器控制器701中，同步开关的每个分开的功率晶体管(例如，MPOW(1)-MPOW(n))具有它自己的相应感测电路(例如，MS1(1)、MS2(1)和MS3(1)至MS1(n)、MS2(n)和MS3(n))。在一些示例中，每个分开的功率晶体管是同步开关的分开的指状物。在各种示例中，驱动电压VGATE(1)-VGATE(n)可彼此相同，或者彼此不同，并且同步调节器控制器701基本上独立于具有不同电压的VGATE电压而操作以及基本上独立于过程和温度。

[0063] 通过作用于参考电流源740以及采用修剪规程，同步调节器控制器701的一些示例具有可编程阈值。尽管阈值基本上独立于过程、温度和驱动器电压，但仍然存在要考虑的装置不匹配。在一些示例中，针对装置不匹配而调整参考电流源740。

[0064] 图8是图示同步调节器控制器801的示例的方框图，同步调节器控制器801可被用作图4的同步调节器控制器401的示例。同步调节器控制器401还包括比较器842和晶体管MS4。同步调节器控制器801既包括过零检测又包括过载保护。

[0065] 在一些示例中，通过重复功率装置感测(晶体管MS1和MS2)以及具有偏置ITHRESH的参考晶体管MS3和相关比较器，同步调节器控制器801提供ZCD和OVL检测。

[0066] 通过修改晶体管MS3和MS4以及它们的偏置电流ITHRSH_K和ITHRSH_J的比率，能够选择用于TH1和TH2、ZCD和OVL的两个阈值。

[0067] 第一阈值由比较器输出TH1_OUT识别，所述第一阈值被用于过零检测：I_(load_TH1)=-I_THRSH [K+(1+M)N/(1+M+N)] (1+M+N)/N=-I_THRSH [K (1+M+N)/N+(1+M)] (7)。

[0068] 第二阈值与比较器输出TH2_OUT相关，所述第二阈值被用于过载检测：I_(load_TH2)=-I_THRSH [(J+K) (1+M+N)/N+(1+M)]=-I_THRSH J (1+M+N)/N-I_
(load_TH1) (8)。

[0069] 通过借助于使用单个功率装置感测以及利用单个偏置电流ITHRSH修改J和K，所述两个电流阈值能够因此被独立地决定(settle)以创建ZCD和OVL。

[0070] 图9是图示比较器940的示例的方框图，比较器940可被用作图4的比较器440的示例。比较器940包括共源共栅级941和输出级942。共源共栅级941包括晶体管MC1、晶体管MC2、电流源956和电流源957。在一些示例中，晶体管MC1和MC2是两个相同的N-FET，被用于检测两个输入信号IN-和IN+之间的差动电压。输出级942被布置为响应于在晶体管MC2的漏极的电压而输出比较器输出信号ZCD_OUT。比较器940是比较器440的连续时间解决方案的示例。

[0071] 图10是图示比较器1040的示例的方框图，比较器1040可被用作图4的比较器440的示例。比较器1040是比较器440的离散时间解决方案的示例。

[0072] 比较器1040包括利用自动归零技术的开关电容器架构，所述自动归零技术允许用于阈值检测的高准确性。在一些示例中，完全差动结构可被实现以提高系统的敏感性。在一些示例中，通过将系统接通/断开阶段用于第一阶段(偏移捕获/自动归零)和第二阶段(比较)，用作转换器开关频率的相同的时钟可被用于开关电容器架构，其中当过零检测和/或过载检测正在运行时，发生断开阶段。

[0073] 以下描述本公开的一些示例。

[0074] 示例1.一种装置包括同步调节器控制器，该同步调节器控制器包括：同步开关，被布置为接收电感器电流；第一分压器，与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分，其中所述第一分压器包括第一电阻装置和耦合到第一电阻装置的第二电阻装置；比较电路，被布置为确定电感器电流是否已达到阈值，其中比较电路包括：第三电阻装置，被布置为通过将第二电阻装置上的电压偏移来提供差动比较电压；第一电流源，被布置为向第三电阻装置提供电流，从而第二电阻装置上的电压的偏移对应于所述阈值；和比较器，被布置为通过基于差动比较电压执行比较来确定电感器是否已达到所述阈值。

[0075] 示例2.示例1的装置，其中所述同步开关包括至少一个功率晶体管。

[0076] 示例3.示例1-2的任何组合的装置，其中同步装置、第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置全都位于同一个集成电路上。

[0077] 示例4.示例1-3的任何组合的装置，其中所述第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置每个包括晶体管。

[0078] 示例5.示例1-4的任何组合的装置，其中所述第一电阻装置、第二电阻装置和第三电阻装置每个包括晶体管，所述晶体管被布置为在同步开关接通的同时在欧姆区域中操作。

[0079] 示例6.示例1-5的任何组合的装置，其中所述同步调节器控制器还包括具有输出的驱动器电路，其中第一电阻装置、第二电阻装置、第三电阻装置和同步开关每个包括场效应晶体管，所述场效应晶体管包括耦合到驱动器电路的输出的栅极。

[0080] 示例7.示例1-6的任何组合的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，同步调节器控制器还包括控制电路，所述控制电路被布置为根据调制控制来控制驱动器电路接通和断开同步开关，并且在比较器输出信号生效时控制驱动器电路断开同步开关。

[0081] 示例8.示例1-7的任何组合的装置，还包括：功率晶体管，被布置为用作高侧开关。

[0082] 示例9.示例1-8的任何组合的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，并且其中比较器和电流源被配置，从而当过零检测事件发生时，比较器输出信号生效。

[0083] 示例10.示例1-9的任何组合的装置，其中所述比较器被布置为在比较器的输出提供比较器输出信号，并且其中比较器和电流源被配置，从而当过载事件发生时，比较器输出信号生效。

[0084] 示例11.示例1-10的任何组合的装置，其中所述比较电路还被布置为确定电感器电流是否已达到第二阈值，并且其中比较电路还包括：第四电阻装置，被布置为提供基于第二阈值的第二差动比较信号；和第二比较器，被布置为通过基于第二差动比较电压来执行比较而确定电感器是否已达到第二阈值。

[0085] 示例12.示例1-11的任何组合的装置，其中所述同步开关包括第一指状物和第二指状物。

[0086] 示例13.示例12所述的装置，其中所述同步调节器控制器还包括耦合到同步开关的第二指状物的第二分压器，并且其中第二分压器包括第四电阻装置和第五电阻装置，并且其中比较电路还包括耦合到第二分压器和比较器的第六电阻装置。

[0087] 示例14.一种方法，包括：驱动同步开关，所述同步开关被布置为接收电感器电流；使用分压器，所述分压器与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分；通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压；以及基于差动比较电压来执行比较。

[0088] 示例15.示例14的方法，还包括：当同步开关接通时，在欧姆区域中将第一电阻装置偏置；以及当同步开关接通时，在欧姆区域中将第二电阻装置偏置，其中所述分压器包括第一电阻装置和第二电阻装置。

[0089] 示例16.示例14-15的任何组合的方法，还包括：基于所述比较来输出比较输出信号；根据脉冲调制控制来接通和断开同步开关；以及当比较器输出信号生效时，断开同步开关。

[0090] 示例17.示例16的方法，其中完成执行所述比较，从而当过零检测事件发生时，比较器输出信号生效。

[0091] 示例18.示例16-17的任何组合的方法，其中完成执行所述比较，从而当过载事件发生时，比较器输出信号生效。

[0092] 示例19.一种装置，包括：用于驱动同步开关的设备，所述同步开关被布置为接收电感器电流；用于使用分压器的设备，所述分压器与同步开关并联地布置以感测电感器电流的一部分；用于通过将分压器的一部分上的电压偏移来提供差动比较电压的设备；和用于基于差动比较电压执行比较的设备。

[0093] 示例20.示例19的装置，还包括：用于基于所述比较来输出比较输出信号的设备；用于根据调制控制来接通和断开同步开关的设备；和用于当比较器输出信号生效时断开同步开关的设备。

[0094] 已描述各种示例。这些和其它示例落在下面的权利要求的范围内。

标题	发布/更新时间	阅读量
阈值电压分析-专利编号CN106537159B	2020-05-11	107
振幅阈值检测器-专利编号CN106357244B	2020-05-13	900
振幅阈值检测器-专利编号CN106533400B	2020-05-11	1104
阈值结账-专利编号CN1637752A	2020-05-11	115
传感器阈值电路-专利编号CN101548158B	2020-05-12	260
振幅阈值检测器-专利编号CN106533400A	2020-05-12	913
亚阈值CMOS基准源-专利编号CN102176185B	2020-05-12	441
多阈值比较电路-专利编号CN103219969B	2020-05-13	1090
内置阈值比较器-专利编号CN107800412A	2020-05-13	947
轮胎阈值阀-专利编号CN2328540Y	2020-05-11	381

同步调节中的电流阈值检测

同步调节中的电流阈值检测

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