功率转换器系统中对负载转储的快速恢复响应的制作方法

专利检索2025-01-20  31


本公开涉及电力电子,并且更具体地涉及功率转换器系统和控制功率转换器系统的操作的控制电路。


背景技术:

1、在很多系统中,功率转换器用于控制系统内的电压和/或电流电平。功率转换器可以包括直流(dc)/dc降压转换器、dc/dc升压转换器、dc/dc降压/升压转换器或其他类型。例如,一些降压转换器可以包括连接到开关节点的lc电路,其中开关节点位于高侧电源开关与低侧电源开关之间。高侧电源开关和低侧电源开关由驱动器电路经由调制控制信号(诸如脉宽调制(pwm)信号、脉冲频率调制(pfm)信号、脉冲持续时间调制信号、脉冲密度调制信号或另一类型的调制控制信号)来控制。

2、特别地,控制器和/或栅极驱动器可以将调制控制信号递送到高侧电源开关的栅极和低侧电源开关的栅极以控制电源开关的接通/断开。在一些示例中,控制器中的逻辑将控制信号递送到(多个)驱动器,并且(多个)驱动器生成更高功率的驱动信号并且将其递送到电源开关的控制端子。通过控制电源开关的接通/断开,控制器可以有效地控制向位于形成半桥的高侧开关与低侧开关之间的开关节点的功率递送。以这种方式,通过控制dc/dc转换器的高侧开关和低侧开关,控制器可以使期望电平的电流和电压从dc/dc转换器输出,以便向负载或系统的另一组件提供功率。

3、一些负载对dc/dc转换器具有特定的调节目标,这可能很难满足。例如,一些微控制器或其他电子电路或器件可能需要非常严格的电压调节,同时向负载递送相对较高的安培数。满足这样的需求对于dc/dc功率转换器系统来说可能是具有挑战性的。


技术实现思路

1、本公开描述了功率转换器系统、用于控制功率转换器系统的电路、以及用于控制功率转换器系统的方法,这些能够满足非常严格的电压调节,同时向负载递送相对较高的安培数。本公开的电路、系统和技术对于处理负载转储(load dump)情况可以特别有用,例如,在负载处的电流需求改变并且导致电感器电容器(lc)递送负载转储的情况下。这些事件可能导致一些dc/dc功率转换器系统在期望的调节之外操作,从而导致调节目标的不期望的电压过冲和/或电压下冲。为了解决这样的负载转储情况,本公开的系统、设备和技术可以以偏离电源开关的普通控制方案的方式来操作功率转换器系统的电源开关。

2、根据本公开,在普通控制方案中,功率转换器系统的高侧电源开关和低侧电源开关可以被配置为以连续导通模式(ccm)和不连续导通模式(dcm)操作。然而,响应于其中来自lc电路的电流在功率转换器处引起负负载转储电流的负载转储事件,该系统可以被配置为在操作ccm之后并且在以dcm操作之前在与负载转储事件相关联的时间段内以强制ccm操作。与其中功率转换器上的电流始终为正的常规(regular)ccm模式不同,在强制ccm中,允许功率转换器上的电流变为负,以便以快速有效的方式耗散负载事件。

3、在一些示例中,本公开描述了一种功率转换器系统,该功率转换器系统包括:高侧电源开关;在开关节点处连接到高侧电源开关的低侧电源开关;连接到开关节点的lc电路;以及连接到低侧电源开关的低侧的检测器。功率转换器系统还包括被配置为根据控制方案来控制高侧电源开关和低侧电源开关的控制逻辑,在该控制方案中,功率转换器系统被配置为响应于确定低侧电源开关的低侧上的正电流而以ccm操作并且响应于确定低侧电源开关的低侧上的负电流而以dcm操作。此外,响应于其中来自lc电路的电流在检测器处引起负负载转储电流的负载转储事件,控制逻辑还被配置为控制高侧电源开关和低侧电源开关使得功率转换器系统被配置为在以dcm操作之前在与负载转储事件相关联的时间段内以强制ccm操作。

4、在一些示例中,本公开描述了一种被配置为控制功率转换器系统的电路,该电路包括高侧电源开关、在开关节点处连接到高侧电源开关的低侧电源开关、连接到开关节点的lc电路、以及连接到低侧电源开关的低侧的检测器。该电路包括被配置为根据普通方案来控制高侧电源开关和低侧电源开关的控制逻辑,在该普通方案中,功率转换器系统被配置为响应于确定低侧电源开关的低侧上的正电流而以ccm操作并且响应于确定低侧电源开关的低侧上的负电流而以dcm操作,其中响应于其中来自lc电路的电流在检测器处引起负负载转储电流的负载转储事件,控制逻辑还被配置为控制高侧电源开关和低侧电源开关使得功率转换器系统被配置为在以dcm操作之前在与负载转储事件相关联的时间段内以强制ccm操作。

5、在一些示例中,本公开描述了一种控制功率转换器系统的方法,该功率转换器系统包括高侧电源开关、在开关节点处连接到高侧电源开关的低侧电源开关、连接到开关节点的lc电路、以及连接到低侧电源开关的低侧的检测器。该方法可以包括:根据控制方案来控制高侧电源开关和低侧电源开关使得功率转换器系统被配置为响应于确定低侧电源开关的低侧上的正电流而以ccm操作;根据控制方案来控制高侧电源开关和低侧电源开关使得功率转换器系统被配置为响应于确定低侧电源开关的低侧上的负电流而以dcm操作;以及响应于其中来自lc电路的电流在检测器处引起负负载转储电流的负载转储事件,控制高侧电源开关和低侧电源开关使得功率转换器被配置为在以dcm操作之前在与负载转储事件相关联的时间段内以强制ccm操作。

6、一个或多个示例的细节在以下附图和说明书中阐述。其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求中很清楚。



技术特征:

1.一种功率转换器系统,包括:

2.根据权利要求1所述的功率转换器系统,其中:

3.根据权利要求1所述的功率转换器系统,其中所述功率转换器系统被配置为用比大约5安培大的输出电流在大约0.7伏与1.2伏之间调节所述开关节点。

4.根据权利要求1所述的功率转换器系统,其中所述控制逻辑包括对负电流事件的实例进行计数的计数器,其中所述功率转换器电路被配置为基于计数值来从所述强制ccm改变为所述dcm。

5.根据权利要求4所述的功率转换器系统,其中所述功率转换器系统被配置为基于所述计数值达到n而从所述强制ccm改变为所述dcm,其中n是大于3的正整数。

6.根据权利要求4所述的功率转换器系统,还包括序列检测器,其中所述功率转换器系统被配置为基于所述序列检测器检测到所述计数值的特定序列而从所述强制ccm改变为所述dcm。

7.根据权利要求1所述的功率转换器系统,其中所述检测器包括标识零电流事件的零电流检测器电路,其中所述检测器被配置为基于所述过零事件来确定所述低侧电源开关的所述低侧处的所述正电流或所述负电流。

8.根据权利要求7所述的功率转换器系统,其中所述控制逻辑被配置为基于所述零电流事件来标识所述负载转储事件。

9.根据权利要求1所述的功率转换器系统,其中所述功率转换器系统还包括调节控制回路,其中所述调节控制回路包括误差放大器,所述误差放大器被配置为响应于检测到所述负载转储事件而向所述控制逻辑输出force_ccm_logic信号。

10.一种被配置为控制功率转换器系统的电路,所述电路包括

11.根据权利要求10所述的电路,其中所述电路包括一个或多个驱动器,所述一个或多个驱动器被配置为基于来自所述控制逻辑的控制信号来向所述低侧电源开关和所述高侧电源开关提供脉冲调制pm信号。

12.根据权利要求10所述的电路,其中:

13.根据权利要求10所述的电路,其中所述功率转换器系统被配置为用比大约5安培大的输出电流在大约0.7伏与1.2伏之间调节所述开关节点。

14.根据权利要求10所述的电路,其中所述控制逻辑包括对负电流事件的实例进行计数的计数器,其中所述控制逻辑被配置为基于计数值来将所述功率转换器系统从所述强制ccm改变为所述dcm。

15.根据权利要求14所述的电路,其中所述控制逻辑被配置为基于所述计数值达到n而将所述功率转换器系统从所述强制ccm改变为所述dcm,其中n是大于3的正整数。

16.根据权利要求14所述的电路,还包括序列检测器,其中所述控制逻辑被配置为基于所述序列检测器检测到所述计数值的特定序列而将所述功率转换器系统从所述强制ccm改变为所述dcm。

17.根据权利要求10所述的电路,其中所述功率转换器系统的所述检测器包括标识零电流事件的零电流检测器电路,其中所述检测器被配置为基于所述过零事件来确定所述低侧电源开关的所述低侧处的所述正电流或所述负电流。

18.根据权利要求17所述的电路,其中所述控制逻辑被配置为基于所述零电流事件来标识所述负载转储事件。

19.根据权利要求10所述的电路,其中所述功率转换器系统还包括调节控制回路,其中所述调节控制回路包括误差放大器,所述误差放大器被配置为响应于检测到所述负载转储事件而向所述控制逻辑输出force_ccm_logic信号。

20.一种控制功率转换器系统的方法,所述功率转换器系统包括:高侧电源开关、在开关节点处连接到所述高侧电源开关的低侧电源开关、连接到所述开关节点的电感器电容器lc电路、以及连接到所述低侧电源开关的低侧的检测器,所述方法包括:


技术总结
本公开的各实施例涉及功率转换器系统中对负载转储的快速恢复响应。本公开描述了用于控制功率转换器的技术,诸如将低侧开关实现为所谓的有源二极管的闭环同步降压转换器。根据本公开,响应于其中来自LC电路的电流在功率转换器处引起负负载转储电流的负载转储事件,该系统可以被配置为在以普通CCM操作之后并且在以不连续导通模式(DCM)操作之前在与负载转储事件相关联的时间段内以强制连续导通模式(CCM)操作。与其中功率转换器上的电流始终为正的普通CCM模式不同,在强制CCM中,允许功率转换器上的电流变为负,以便以快速有效的方式耗散负载事件。

技术研发人员:L·斯坎多拉
受保护的技术使用者:英飞凌科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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