提供dc-dc轉換器連續溫度補償的裝置、電源和方法

2023-05-27 08:16:06

專利名稱：提供dc-dc轉換器連續溫度補償的裝置、電源和方法
技術領域：
本發明一般涉及電子電路和部件，尤其涉及新穎並改進的電流感應和校正電 路，具有對降壓(buck)型DC-DC轉換器的輸出開關MOSFET的溫度變化的可編程的、 連續的補償。
背景技術：
集成電路(IC)的電能通常由一個或多個直流(DC)電源提供，諸如降壓型、基於 脈寬調製(PWM)、圖1所示類型的DC-DC轉換器。如這裡所示的，控制器10向PWM 信號提供給(MOSFET柵極)驅動器20，用於控制耦合了負載的一對電子電源開關裝 置的打開和關閉。在所示的DC-DC轉換器中，這些電源開關裝置表述為上(或高側) 電源麗OSFET (或NFET)裝置30和下(或低側)電源NFET裝置40，它們的漏極-源極 電流通路串聯在一對電源軌道之間(例如，VIN和接地(GND))。由從驅動器20施加到其柵極上的上柵極開關信號UGATE打開和關閉上NFET裝 置30，而由來自驅動器20的下柵極開關信號LGATE打開和關閉下NFET裝置40。 上NFET和下NFET之間的共用節點35經由電感器50 (它通常包括變壓器繞組)耦合 到負載存儲電容器60，該電容器60耦合到基準電壓端(GND)。電感器50和電容器 60之間的連接55用作輸出節點，所需(調節的)DC輸出電壓Vout從該輸出節點施 加到負載65(示為耦合到GND)。輸出節點連接55還被反饋到控制器內的誤差放大器電路(未示出)，誤差放大 器用於調節與基準電壓源有關的轉換器輸出DC電壓。此外，共用節點35還耦合到 控制器10內的電流感應電路15，如必要，控制器響應於該電流感應電路15調整 P麗信號，以便保持轉換器的DC輸出在預定的一組參數內。為此，控制器可以結合美國專利6246200中描述的類型的電流感應電路，該 R. Ishara等人的公布於2001年6月12日的美國專利的標題為"Synchronous-Rectified DC to DC converter with Improved Current Sensing(採用改進電流 感應的同步整流DC到DC轉換器)"轉讓給本申請的受讓人，且在此全文併入以供 參考。如這裡所描述的，控制器通過電流感應或定標電阻37監控流經下NFET40 的源極-漏極電流，該定標電阻互連於節點35和電流感應電路15之間。電流感應電路用於監控流經定標電阻37的電流ISENSE。該電流是從共用節點35 流到電感器50的輸出電流1。ut乘以下NFET40的通態電阻Rw與定標電阻器37的 電阻R"之比的乘積，因此與輸出電流1。ut成正比。負載電流L，即流經電感器50 的電流Is。基本等於輸出電流1。ut減去流經定標電阻37的電流ISENSE。由於R。s4。。w與R37之比通常相對較小，電流I，e將明顯小於輸出電流I。ut，從而輸 出電流I。ut和負載電流L將具有基本類似的量，使得I，se表示負載電流。選擇定標電阻37的電阻值以便提供負載電流L的值和/或下NFET40的通態電阻R脫，的值的 電流預定值。因此，通過選擇電阻37有效地相對於下NFET40的通態電阻R。s，的 值來 <定標，諸如電壓降、限流或斷開(trip)和結合入DC/DC轉換器的電流平衡的 靈敏性或量。此外，下NFET40的通態電阻R。s翻上的電壓降(通常是負的)在轉換器 內調節而不要負電壓電源。此外，由於下NFET40的通態電阻R鵬。。n隨溫度變化，定 標電阻37必須選擇為具有一溫度係數，該係數補償NFET40的工作狀態。這可以通 過用電阻和正溫度係數熱敏電阻的網絡代替定標電阻37來實現。如圖2中詳細示出的，控制器的電流感應電路15包括感應放大器200，其第一、 非倒相(+)輸入201耦合到控制器的感應-埠 11而其第二、倒相(-)輸入202耦合 到控制器感應+埠 12。感應-埠 11耦合到NFET40的接地端，同時感應+埠 12 經由定標電阻37耦合到共用節點35。感應放大器200的輸出203耦合到NFET210 的柵極213， NFET210的漏極-源極通路耦合在感應+埠 12和採樣保持電路220 的輸入端221之間。採樣保持電路220包括PFET240和250，它們與電容器260和輸入採樣開關電路耦合。操作中，感應放大器200和NFET210(它用作受控阻抗)用來連續將控制器的感 應+埠 11驅動向接地電位。這迫使連接到控制器感應+埠 11的電流反饋電阻 37的末端處於接地電位，而其連接到共用節點35的末端具有負電壓。共用輸出節 點35處的負電壓將等於輸出電流I,和下NFET40的漏極和源極之間的通態電阻 R。s,的乘積。來自採樣保持電路220的電流流入NFET210的漏極並從NFET210的源極流出進 入感應+埠 11。同樣從相反方向流入感應+埠 11的是電流Iw，如上所述該電 流Is,表示負載電流Il。為了將感應+埠 11保持在接地電位，感應放大器200將流經NFET210並流入感應+埠 11的電流調節成基本等於ISENSE。由於Is,表示 負載電流L，所以由感應放大器200控制的經由NFET210流入感應+埠 11的電流 也表示負載電流L。在控制器10內，當NFET210處於其通態(導通)時，採樣控制電路周期性地將 採樣控制信號提供給採樣保持電路220。響應於該採樣控制信號，採樣保持電路220 採樣流經NFET210的電流，並經由節點236將採樣的值存儲在電容器260上。因此， 通過採樣保持電路220獲得的採樣的電流值也表示負載電流L。該感應電流的採樣 值從採樣保持電路的輸出埠 223耦合到監控輸出節點55的控制器的誤差放大器 電路。如以上指出的，將共用節點35耦合到控制器的感應+埠 11的定標電阻37必 須具有補償下NFET40的通態電阻Rw的工作狀態(它隨溫度變化並可以高達常規 工作範圍上的百分之40)的溫度係數。結果，通常採用某種形式的複雜且昂貴的反 饋網絡來取代電阻37。發明內容根據本發明，通過新穎且改進的電流感應和校正電路成功解決了上述溫度變化 問題，該電路包括可編程的溫度補償電路並被配置成結合入DC-DC轉換器，諸如以 上圖1和2中所示類型的降壓型架構。本發明每個實施例的前端部分包括以上參考圖2描述的感應放大器、NFET和採樣保持部件。除了向採樣保持輸出端提供採樣感應電流，採樣保持電路的輔助輸出 還向具有可編程電阻的編程電阻器提供採樣感應電流的拷貝。編程電阻器產生的電壓耦合到各高溫補償(HIGHtc)和低溫補償(LOWtc)輔助感應放大器。HIGHtc輔助感應放大器的輸出控制HIGHtc NFET，其漏極-源極通路耦合到 HIGHtc定標電阻。在LOWtc輔助感應放大器的輸出處LOWtc NFET的源極-漏極通 路中HIGHtc定標電阻比LOWtc定標電阻的電阻溫度係數高。HIGHtc NFET的源極-漏極通路耦合到電流鏡像，它將HIGHtc NFET的源極-漏極通路中的電流的拷貝提 供給用作電流感應和校正電路的輸出的求和節點。該求和節點組合HIGHtc和LOWtc 電流以及感應電流來產生"溫度校正的"輸出電流，它被耦合到控制器的誤差放大 電路以取代感應電流。由於HIGHtc定標電阻的溫度係數大於LOWtc定標電阻的溫度係數，同LOWtc 電阻與編程電阻的電阻之比相比，HIGHtc電阻與編程電阻的電阻之比將具有與溫 度的更大斜率。結果，隨著溫度的增加，流入輸出節點的HIGHtc電流的貢獻將比流出輸出節點的LOWtc電流的貢獻降低得更快，從而溫度增加時組合的校正電流將 降低。對於溫度高於HIGHtc/LOWtc電流相等溫度時，其中在上述電流相等溫度處 HIGHtc和LOWtc電阻相等，則校正電流與感應電流之比將小於1. 0;對於溫度低於 該電流相等溫度時，校正電流與感應電流之比將大於l.O。 g卩，校正電流和感應電 流的溫度補償關係是校正電流與感應電流之比沿著所述預定溫度之外的溫度處的 確定曲線。應注意，溫度補償量由編程電阻設定。在第二實施例中，第一實施例被修改成用附加增益級代替電流鏡像，它將複製 的HIGHtc電流提供給輸出/求和節點。這提供了對電阻的導熱係數的給定值的更多 與溫度的關係。根據本發明的第一方面，提供一種用於產生經調整的DC輸出電壓的裝置，包 括DC-DC轉換器，它耦合到電源電壓並用來產生從所述電源電壓派生出的經調整 的輸出電壓，所述DC-DC轉換器具有產生PWM開關信號的PWM發生器，所述PWM 開關信號可開關地控制包含串聯耦合在所述電源電壓第一和第二電源端之間的第 一和第二電子電源開關裝置的開關電路的操作，所述第一和第二電源電子開關裝置 的共用節點經由電感器元件耦合到輸出電壓端；以及控制器，用於控制所述PWM 發生器的操作。所述控制器包括感應放大器單元，它具有至少一個輸入和一個輸 出，電流反饋電阻器，電耦合於所述共用節點和所述感應放大器單元的第二輸入之 間，可變阻抗，具有耦合到所述感應放大器單元的所述輸出的控制輸入並具有耦合 到所述感應放大器單元的所述第二輸入的第一節點，所述可變阻抗被配置成響應於 所述感應放大器單元的所述輸出來改變阻抗，採樣保持的電路，它耦合到所述可變 阻抗的第二節點，並用於根據流經所述可變阻抗的電流提供感應電流，以及感應電 流校正電路，它耦合於所述感應電流提供電路，並用來向所述P麵發生器提供校正 電流，該校正電流與所述感應電流有預定的溫度補償關係。根據本發明的第二方面，提供一種電源，包括降壓型PWMDC-DC轉換器電路， 它具有輸入、高側輸出和低側輸出；高側開關，它耦合於第一電壓電源端和共用輸 出節點之間並用於響應於所述高側輸出來控制流經所述高側開關的電流；低側開 關，它耦合於所述共用輸出節點和第二電壓電源端之間並用於響應於所述低側輸出 來控制流經所述低側開關的電流；感應放大器單元，它具有第一輸入、第二輸入和 輸出，所述第二輸入耦合到所述第二電壓電源端；電流反饋電阻，它電耦合於所述 共用輸出節點和所述感應放大器單元的所述第一輸入之間；可變阻抗部件，它具有 電連接到所述感應放大器單元的所述輸出的控制輸入以及耦合於所述感應放大器單元的所述第一輸入的第一節點，所述可變阻抗部件被配置成響應於所述感應放大 器單元的所述輸出而改變阻抗；採樣保持的電路，它耦合到所述可變阻抗部件的第 二節點並用於根據流經所述可變阻抗部件的電流提供感應電流；以及感應電流校正 電路，它耦合於所述感應電流提供電路和所述降壓型PWMDC-DC轉換器，並用於向 所述降壓型PWM DC-DC轉換器的所述輸入提供校正電流，該校正電流與所述感應電 流有預定的溫度補償關係。根據本發明的第三方面，提供一種控制DC-DC轉換器的操作的方法，其中，所 述DC-DC轉換器耦合到電源電壓，並用於產生從所述電源電壓派生出的調整的輸出 電壓，所述DC-DC轉換器包括P麗生成器，它產生PWM開關信號，該開關信號開 關地控制包含串聯耦合在所述電源電壓第一和第二電源端之間的第一和第二電子 電源開關裝置的開關電路的操作，所述第一和第二電子電源開關裝置的共用節點經 由電感器元件耦合到輸出電壓端，以及控制器，它用於控制所述PWM發生器的操作， 所述控制器包括感應放大器單元，它具有耦合到所述第一電源端的第一輸入、第二 輸入和輸出；電流反饋電阻器，耦合於所述共用節點和所述感應放大器單元的所述 第二輸入之間；可變阻抗，具有耦合到所述感應放大器單元的所述輸出的控制輸入，所述可變阻抗被配置成響應於所述感應放大器單元的所述輸出來改變阻抗，並提供 流經所述可變阻抗作為感應電流的電流。所述方法包括以下步驟產生校正電流， 該校正電流與所述感應電流有預定的溫度補償關係；以及將所述校正電流耦合到所 述控制器，從而所述控制器根據所述校正電流控制所述PWM發生器的操作。


圖l示出常規降壓型、基於脈寬調製(PWM)的DC-DC轉換器；圖2示出用於圖1的DC-DC轉換器的控制器的電流感應電路；圖3示出根據本發明第一實施例的電路感應和可編程溫度補償電路；圖4示出對於圖3的電流感應和可編程溫度補償電路的實施例的程序電阻的大量不同電阻值RpB。國，溫度範圍(-20° C至lj+125。 C)上溫度補償電流1 與感應電流Is,E之比之間的關係；圖5示出根據本發明第二實施例的電流感應和可編程溫度補償電路，其中圖3的實施例被修改成結合了附加增益級來代替電流鏡像電路，該電流鏡像電路用於將複製的電流分量IH皿。提供給輸出節點。
具體實施方式
在描述本發明的電流感應電路的大量實施例之前，應注意本發明主要存在於常規DC電源電路和控制部件的結構中，且它們被集成在一起以便實現以上簡述類型 的溫度補償的電源架構，其中上述電流感應電路提供對降壓型DC-DC轉換器的輸出 開關MOSFET的工作溫度變化的可編程、連續補償。還應理解，本發明體現於各種其它的實施中，並不應僅限於這裡所示出和描述 的那些實例。例如，雖然附圖的非限制電流實現示出MOSFET器件的使用，但可以 理解，本發明不限於此，且可以由可選的等效電路裝置配置，諸如場效應電晶體。 將描述的實施實例僅旨在提供和本發明有關的那些具體情況，從而不以細節模糊揭 示內容，這些細節是受益於該描述內容的本技術領域內的熟練技術人員顯而易見 的。整個文本和附圖中，相同的數字表示相同的部件。現在注意圖3，示出了根據本發明的電流感應和校正電路的第一實施例，它包 含可編程的溫度補償電路並被配置成結合入上述圖1和2中所示類型的降壓型 DC-DC轉換器。圖3的溫度補償電流感應和校正電路的前端部分在虛線300內示出， 並包含圖2中示出的感應放大器、NFET和採樣保持部件。這樣，就不再描述這些 部件，除非必須說明本發明的架構和操作。在溫度補償的感應放大器的前端電路300內，採樣保持電路220的採樣值存儲 節點224連接到採樣值存儲電容器260，它可開關地(經由開關單元231)耦合到輸 入節點221，從而它可以接收和存儲感應電流的採樣值。節點224還耦合到輸出 PM0SFET250的柵極，該輸出PM0SFET250將採樣感應電流Is,提供給採樣保持輸出 端223，且節點224還附加地耦合到輔助輸出PM0SFET227的柵極，該輔助輸出 PM0SFET227將採樣感應ISENSE電流的拷貝提供給輔助輸出端228。輔助輸出端228提供的該ISENSE電流的拷貝耦合到編程電阻310，該電阻接地並 具有可編程的電阻rPRWRAM。(理想地，編程電阻310的溫度係數是0或非常接近0)。 編程電阻用於改變確定曲線的斜率，諸如圖4所示的，它表示校正的或溫度補償的 電流與感應電流Ise,之比。節點228處編程電阻310的電壓耦合到第一輔助感應放大器320的第一、非倒 相(+)輸入321和第二輔助感應放大器330的第一、非倒相(+)輸入331。第一輔助 感應放大器320的第二、倒相(-)輸入322耦合到第一、'HIGHtc'定標電阻325 與NFET340的源極-漏極電流通路之間的節點324。NFET340的柵極耦合到第一輔助感應放大器320的輸出323。與接地耦合的定 標電阻325具有第一預定定標電阻值rHIeHt。，它用於降低預定溫度以上的溫度處合 成的、溫度補償的或者校正的輸出電流I皿，ed與I皿e電流之比。在本實例中，定標電阻325的電阻的溫度係數高於以下將描述的第二定標電阻335的電阻的溫度系 數。NFET340的源極-漏極通路耦合到電流鏡像PFET350的源極-漏極通路，它基準 於VCC電壓軌道(rail) 。 NFET340由第一輔助感應放大器320控制以產生感應電流 Is,E的第一分數或成比例的形式作為第一溫度補償電流IHKHt。，它與感應電流ISENSE 以及第二溫度補償電流Ium。組合以實現溫度補償的輸出電流I RRECTED，如以下將描 述的。PFET350和PFET360 —起耦合於電流鏡像配置中，PFET360的源極-漏極通路基 準於VCC電壓軌道並經由輸出節點365耦合到NFET370的源極-漏極通路。結果， 電流鏡像PFET360的源極-漏極通路鏡面反射'高'溫度係數補償電流IH賺。(流經 定標電阻325和PFET350的源極-漏極通路)並將該電流耦合到輸出節點365。輸出節點365與採樣保持電路220的輸出埠 223共同耦合，其中"校正後" 的感應電流I咖咖TED從輸出節點365產生。NFET370的源極-漏極通路耦合到第二 吒OWtc，定標電阻335和NFET370的源極-漏極電流通路之間的節點334。定標電 阻335與接地耦合。節點334耦合到第二輔助放大器330的倒相(-)輸入332。如 以上指出的，在本實例中，定標電阻335的電阻的溫度係數小於定標電阻325的電 阻的溫度係數。與NFET340類似，NFET370由第二輔助感應放大器330的輸出控制以產生感應 電流I皿E的第二成比例形式作為第二溫度補償電流1,。。在輸出埠 365處該第 二溫度補償電流與感應電流Iw以及第一溫度補償電流Iw組合以實現溫度校正的輸出電流I CORRECTED o在操作中，輔助輸出228提供的電流Is,的拷貝流經編程電阻310以產生編程 電阻上的電壓Vrp咖腳。該電壓施加到每個輔助感應放大器320和330的非倒相(+) 輸入上。響應於該電壓，第一輔助放大器320驅動NFET340的柵極，以產生流經定 標電阻325的源極-漏極電流IHieHt。；以類似的方式，第二輔助放大器330驅動 NFET370的柵極，以產生流經定標電阻335的源極-漏極電流Il。《。。根據編程電阻310(電流1，sE流經該電阻)的電阻(rp^nJ和定標電阻325(電流 I國t。流經該電阻)的電阻r國t。之比，經過NFET340的漏極-源極電流I國t。的值與電 流Is匿成比例。即，IHIGHte=ISENSE*(r /rHIGHte)。同樣，根據編程電阻310的電阻 (rpB。。RAM)和定標電阻335(電流1,。流經該電阻)的電阻rf之比，經過NFET370的漏極-源極電流Il,c的值與電流ISENSE成比例。艮卩，Il脆c = ISENSE* (rPR0,/rL0Wtc)。對於特定的工作溫度(諸如25。 C)，兩個電流lH皿。和If被設定在相同的值。由於電流鏡像PFET360用於在PFET350的源極-漏極通路中根據NFET340的操作來 鏡像溫度補償電流Iw，輸出節點365被提供了三個電流分量1-來自採樣保持 電路220的埠 223的感應電流Is匿；2-由PFET360鏡像的電流I國te;以及3-由 NFET370產生的電流I,c。根據這三個電流分量相對於輸出節點365的電流方向， 合成的溫度補償輸出電流1 。可以定義成IcORRECTED 二 I SENSE—iLOWtc+ImGHtc ，IcORRECTED=工sense氺(l一 (I>R0GRAm/IloWtc) + (rpR。gram/rHIGHtc))。該溫度補償電流Im,eTED代替感應電流I，sE耦合到控制器的誤差放大器電路，如上所述。圖4包含確定曲線的系列，它們描繪了對於編程電阻器310的大量不同電阻值RP 且兩個電流Lu,和Imwt。在上述值25。
C處相等的情況下，常規工作溫度範圍(-20° C到+125。 C)上溫度補償或校正電流IcD與感應電流Is,E的溫度補償關 系(即比率)。如這裡所示出的，對於兩個電流I,。和I,相等的溫度(25。 C)，從上述 1 CORRECTED 的等式可以知道，I CORRECTED 與Is,之比，即I CORRECTED/1 SENSE 1 0 cj由於電阻器325的電阻的溫度係數大於電阻器335的電阻的溫度係數，所以電 阻器325的電阻與編程電阻器310的電阻之比將比電阻器335的電阻與編程電阻器 310的電阻之比更加快速地隨溫度而增加。結果，隨著溫度增加，進入節點365的 電流分量1,t。的貢獻將比離開節點365的電流L,的貢獻更快速地降低，從而合成的電流I CORRECTED 將減小。因此，對於比電流相等(I H腿c二 IlOWU:)溫度局的溫度，ICORRECTEd/Isense將小於 1. 0， 而對於比電流相等(lH皿^:Ut。)溫度低的溫度，Ic^ECTED/I鄉SE將高於1.0，如圖所示。圖5示出本發明的電流感應電路的第二實施例，其中圖3的第一實施例被修改成結合了附加增益級來代替用於將複製的電流分量IW提供給輸出節點的電流鏡像電路。特別是，第一實施例的PFET350和360替換成具有驅動PFET520的第三輔 助放大器510的增益級500。放大器510的非倒相(+)輸入512耦合到節點514，它 共同連接到基準於VCC的定標電阻530和NFET340。定標電阻530具有電阻rL。wtc2。 放大器510的倒相(-)輸入511耦合到節點515，它共同連接到基準於VCC的定標 電阻540和PFET520。定標電阻540具有電阻rHIGHtc2。該修改的架構以與電流鏡像PMOSFET350和360相同的方式工作，但根據溫度 改變PMOSFET520的電流輸出。電阻rH,。2具有比電阻rL。wt。2高的電阻的導熱係數。在某些基準溫度處，諸如電 阻r國t。與電阻r隨。相等的溫度處，如上所述，電阻rH鵬。2與電阻r隨。2相等。在該溫度處，經過電阻rHIGHte325和麗0SFET340進入電阻rLWte2530的電流由PMOSFET520 複製並經由r國w2540。隨著溫度增加到這點之上，r訓^/r賺e2之比增加，相反地流 出PM0SFET520的電流降低。流出PM0SFET520的電流，或者I國"，變成等於工SENSE氺(RpR0GRAm/RhIGH1x) * (Ru)Wtc2/RHIGHtc2)。如上所述，流出NM0SFET370的電流，或I隱"是15隱*(RPR。GRAM/RLWtc)。校正的電流是ISENSE+I HIGHtc I隱c，或iSENSE (l+R PROGRAM (R匕0Wtc2/ (RHIGHtc氺RHIGHtc2) _ ( 1/R匕OWtc))。這提供了與第一實施例相比隨溫度的更高的變化率，艮P: iSENSE (l+R PROGRAM (a/R HIGHtc )-(1/R LOWtc乂 / / o應注意，可以添加用於熱增益的附加增加的附加增益級，諸如增益級500.該溫度補償電流I,ECTED取代感應電流ISE,耦合到控制器的誤差放大器電路，如 上所述。如從以上描述中可以理解的，通過本發明的電流感應電路成功地解決了 DC-DC轉換器的共用埠到控制器感應埠之間之間不能安裝採樣定標電阻以對轉換器中下NFET的通態電阻的溫度響應情況(它可以高達常規工作範圍上的百分之40)提 供補償的問題，該電路感應電路提供了對降壓型DC-DC轉換器的輸出開關MOSFET 的溫度變化的可編程連續補償。通過將通過耦合到DC-DC轉換器的共用MOSFET節點的感應電阻器感應的採樣 電流的拷貝耦合到與高和低輔助感應放大器耦合的預定編程和定標電阻，其中高和 低輔助感應放大器驅動有關的'高'溫度係數('hightc')和M氏'溫度係數 ('lowtc，)，受控'hightc，和'lowtc，電流通路，則作為感應電流和受控'hightc' 以及'lowtc'電流的組合產生校正的電流。根據這三個電流分量相對於輸出節點 的電流方向，合成的溫度補償輸出電流L:。^(:TED可以定義成IcORRECTED = I SENSE一 IlOWU+ I HIGHtc ， 或根據電阻 IcORRECTED= IsENSE氺(l一 (^VroGRAm/lYoWtc) + (IVroGRAm/fHIGHtc))。因此， iCORRECTED 與Is,之比可以寫成I CORRECTED/1 SENSE = l一 (rpROGRMl/IYoWtc) + (rpROGRAfcl/rHIGHtc)。在第二實施例中，插入附加增益級替代用於將複製的電流分量IH皿。提供給輸出節點的電流鏡像電路，從而根據溫度改變PMOSFET的輸出電流。校正電流是IsENSE+lHIGHtc一Iu)Wtc，或者ISENSE(1+R PROGRAM (Ru)Wtc2/ (RHIGHtc*RHIGHtc2*) - (1/Ru)Wtc))。如以上所述，這提供了與第一實施例相比隨溫度的更高的變化率，艮P: 丄SENSE (l+R PROGRAM (a/R HIGHtc )-(1/R LOWtc/ 乂 乂 o溫度補償電流I,ECTED耦合到控制器的誤差放大器電路以便跟蹤轉換器的低MOSFET的漏極-源極電阻中的溫度變化。雖然已示出並描述了根據本發明的幾個實施例，但可以理解，本發明不限於此 且其易由本技術領域內熟練的技術人員進行各種變化和修改。因此，本人不希望限 於這裡所示出和描述的細節，而是覆蓋所有這些變化和修改，如本技術領域內的普 通技術人員顯而易見的。
權利要求
1.一種用於產生經調整的直流DC輸出電壓的裝置，其特徵在於，包括DC-DC轉換器，它耦合到電源電壓並用來產生從所述電源電壓派生出的經調整的輸出電壓，所述DC-DC轉換器具有產生PWM開關信號的PWM發生器，所述PWM開關信號可開關地控制包含串聯耦合在所述電源電壓第一和第二電源端之間的第一和第二電子電源開關裝置的開關電路的操作，所述第一和第二電子電源開關裝置的共用節點經由電感器元件耦合到輸出電壓端；以及控制器，用於控制所述PWM發生器的操作，所述控制器包括感應放大器單元，它具有至少一個輸入和一個輸出，電流反饋電阻器，電耦合於所述共用節點和所述感應放大器單元的第二輸入之間，可變阻抗，具有耦合到所述感應放大器單元的所述輸出的控制輸入並具有耦合到所述感應放大器單元的所述第二輸入的第一節點，所述可變阻抗被配置成響應於所述感應放大器單元的所述輸出來改變阻抗，用於提供感應電流的電路，耦合到所述可變阻抗的第二節點，並用於根據流經所述可變阻抗的電流提供感應電流，以及感應電流校正電路，它耦合於所述用於提供感應電流的電路，並用來向所述PWM發生器提供校正電流，該校正電流與所述感應電流有預定的溫度補償關係。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述校正電流與所述感應電流 的所述預定溫度補償關係是，在預定溫度處所述校正電流與所述感應電流之比 等於1，而在所述預定溫度之外的溫度處所述校正電流與所述感應電流之比具 有非1的值。
3. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述校正電流與所述感應電流 的所述預定溫度補償關係是在預定溫度之外的溫度處所述校正電流與所述感 應電流之比遵循確定的曲線。
4. 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述第一電子電源開關裝置包 括M0SFET，且所述確定的曲線跟蹤根據所述MOSFET的漏極-源極電阻隨溫度的變化所構成的曲線。
5. 如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述感應電流校正電路包括編 程元件，它用於改變所述確定曲線的斜率。
6. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述校正電流與所述感應電流 的所述預定溫度補償關係是在預定溫度處所述校正電流等於所述感應電流，而 在所述預定溫度以上的溫度處所述校正電流與所述感應電流之比小於1，而在 所述預定溫度以下的溫度處所述校正電流與所述感應電流之比大於1。
7. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述感應電流校正電路包括編 程元件，它建立所述校正電流和所述感應電流之間的所述預定溫度補償關係。
8. 如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述用於提供感應電流的電路 用於生成第一和第二感應電流，它們每一個都表示所述感應電流，以及所述用於提供感應電流的電路包括第一感應電流通路，它用於處理所述第一感應電流以產生所述第一感應 電流的第一和第二成比例形式，以及第二感應電流通路，它與所述第一感應電流通路耦合，並用於將所述第 二感應電流與所述第一感應電流的所述第一和第二成比例形式組合以產生所 述校正電流。
9. 如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述第一感應電流通路用於根 據可編程的電路元件處理所述第一感應電流以產生所述第一感應電流的第一 和第二成比例形式。
10. 如權利要求9所述的裝置，其特徵在於，所述第一感應電流通路包括所 述可編程電路元件，以及第一和第二輔助放大器電路，該第一和第二輔助放大 器電路耦合到所述可編程電路元件以產生所述第一感應電流的所述第一和第 二成比例形式。
11. 如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，所述第一感應電流通路包括 電流方向電路，它與所述第一和第二輔助放大器電路中的一個相耦合併用於向 所述第一感應電流的所述第一和第二成比例形式中的一個提供所述第二感應 電流的電流方向。
12. 如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述電流方向電路包括電流鏡像電路，它耦合到所述第一輔助放大器電路並用於向所述第一感應電流的所 述第一成比例形式提供所述第二感應電流的所述電流方向。
13. 如權利要求11所述的裝置，其特徵在於，所述電流方向電路包括第三 輔助放大器電路，它耦合到所述第一輔助放大器電路並用於向所述第一感應電 流的所述第一成比例形式提供所述第二感應電流的所述電流方向。
14. 如權利要求l所述的裝置，其特徵在於，所述校正電流為所述感應電流 和第一補償電流、第二補償電流的組合。
15. —種電源，其特徵在於，包括降壓型P麗DC-DC轉換器電路，它具有輸入、高側輸出和低側輸出；高側開關，它耦合於第一電壓電源端和共用輸出節點之間並用於響應於所述高側輸出來控制流經所述高側開關的電流；低側開關，它耦合於所述共用輸出節點和第二電壓電源端之間並用於響應 於所述低側輸出來控制流經所述低側開關的電流；感應放大器單元，它具有第一輸入、第二輸入和輸出，所述第二輸入耦合 到所述第二電壓電源端；電流反饋電阻，它電耦合於所述共用輸出節點和所述感應放大器單元的所 述第一輸入之間；可變阻抗部件，它具有電連接到所述感應放大器單元的所述輸出的控制輸 入以及耦合於所述感應放大器單元的所述第一輸入的第一節點，所述可變阻抗 部件被配置成響應於所述感應放大器單元的所述輸出而改變阻抗；用於提供感應電流的電路，它耦合到所述可變阻抗部件的第二節點並用於 根據流經所述可變阻抗部件的電流提供感應電流；以及感應電流校正電路，它耦合於所述用於提供感應電流的電路和所述降壓型 PWM DC-DC轉換器，並用於向所述降壓型PWM DC-DC轉換器的所述輸入提供校 正電流，該校正電流與所述感應電流有預定的溫度補償關係。
16. 如權利要求15所述的電源，其特徵在於，所述校正電流與所述感應電 流的所述預定溫度補償關係是，在預定溫度外的溫度處所述校正電流與所述感 應電流之比遵循確定的曲線。
17. 如權利要求16所述的電源，其特徵在於，所述低側開關包括MOSFET，且所述確定的曲線跟蹤根據所述MOSFET的漏極-源極電阻隨溫度的變化所構成 的曲線。
18. 如權利要求17所述的電源，其特徵在於，所述感應電流校正電路包括 編程元件，它用於改變所述確定的曲線的斜率。
19. 如權利要求15所述的電源，其特徵在於，所述校正電流與所述感應電 流的所述預定溫度補償關係是，在預定溫度處所述校正電流等於所述感應電 流，在所述預定溫度以上的溫度處所述校正電流與所述感應電流之比小於1， 而在所述預定溫度以下的溫度處所述校正電流與所述感應電流之比大於1。
20. 如權利要求15所述的電源，其特徵在於，所述校正電流為所述感應電 流和第一補償電流、第二補償電流的組合。
21. —種用於補償電流中溫度變化的方法，所述方法包括 從另一電路接收電流；提供至少兩個補償電流；將所述至少兩個補償電流和所述已接收電流混合，從而已接收電流被改變 以補償溫度變化，其中所述至少兩個補償電流之間的關係影響所述已接收電流 的改變；以及輸出已改變的已接收電流代替已接收電流。
22. 如權利要求21所述方法，其特徵在於，進一步包括在一期望的溫度將 所述至少兩個補償電流設置為等於同一個值，以定義所述至少兩個補償電流之 間的關係。
23. 如權利要求21所述方法，其特徵在於，提供至少兩個補償電流包括從 所述已接收的電流中獲得所述至少兩個補償電流。
24. 如權利要求23所述方法，其特徵在於，從所述已接收的電流中獲得所 述至少兩個補償電流包括將所述已接收電流以已知溫度係數通過電阻器，從而將所述已接收電流轉 變成電壓，以及將已轉變電壓通過至少兩個電阻器，所述至少兩個電阻器的每一個具有已 知的不同溫度係數，從而將所述已轉變的電壓轉變成所述至少兩個補償電流。
全文摘要
本發明揭示了一提供DC-DC轉換器連續溫度補償的裝置、電源和方法。本發明的用於產生經調整的直流DC輸出電壓的裝置包括DC-DC轉換器和控制器，所述控制器包括感應放大器單元、電流反饋電阻器、可變阻抗、用於提供感應電流的電路，以及感應電流校正電路。本發明的電源包括降壓型PWM DC-DC轉換器電路、高側開關、低側開關、感應放大器單元、電流反饋電阻、可變阻抗部件、用於提供感應電流的電路，以及感應電流校正電路。本發明的用於補償電流中溫度變化的方法包括從另一電路接收電流；提供至少兩個補償電流；將所述至少兩個補償電流和所述已接收電流混合；以及輸出已改變的已接收電流代替已接收電流。
文檔編號H02M3/155GK101335487SQ200810125920
公開日2008年12月31日 申請日期2002年12月3日 優先權日2001年12月14日
發明者R·伊沙姆 申請人:英特賽爾美國股份有限公司