[go: up one dir, main page]

CN107508462B - 针对负载的切换控制器和方法 - Google Patents

针对负载的切换控制器和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107508462B
CN107508462B CN201710557690.4A CN201710557690A CN107508462B CN 107508462 B CN107508462 B CN 107508462B CN 201710557690 A CN201710557690 A CN 201710557690A CN 107508462 B CN107508462 B CN 107508462B
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
terminal
controller
system controller
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710557690.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107508462A (zh
Inventor
李淼
罗强
方烈义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Angbao Integrated Circuit Co ltd
Original Assignee
Angbao Electronics (shanghai) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Angbao Electronics (shanghai) Co Ltd filed Critical Angbao Electronics (shanghai) Co Ltd
Priority to CN201710557690.4A priority Critical patent/CN107508462B/zh
Priority to US15/660,717 priority patent/US10193510B1/en
Priority to TW106132482A priority patent/TWI647557B/zh
Publication of CN107508462A publication Critical patent/CN107508462A/zh
Priority to US16/206,677 priority patent/US10756687B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN107508462B publication Critical patent/CN107508462B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
    • H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
    • H03F1/3211—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in differential amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/165—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches by feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/166—Soft switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of DC power input into DC power output
    • H02M3/02—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC
    • H02M3/04—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters
    • H02M3/10—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H02M3/1584—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel
    • H02M3/1586—Conversion of DC power input into DC power output without intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load with a plurality of power processing stages connected in parallel switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027—Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

公开了针对负载的切换控制器和方法。例如，系统控制器包括被配置为接收输入电压的第一控制器端子。输入电压与输入电压幅度相关联。另外，系统控制器包括被配置为接收控制电压的第二控制器端子、以及被配置为向负载输出输出电压的第三控制器端子。另外，系统控制器包括被配置为从第一控制器端子接收输入电压并生成供电电压的供电电压生成器。供电电压与供电电压幅度相关联。系统控制器还包括被配置为接收供电电压并生成斜坡电压的斜坡电压生成器。

Description

针对负载的切换控制器和方法
技术领域
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了针对负载的切换控制器和方法。
背景技术
功率晶体管已经被广泛使用在各种电子系统中。在这些系统中，通常对功率晶体管的启动过程期间的电压斜坡坡度和最大输出电流有要求。如果启动过程过快，则启动过程期间的输出电流会变大，使得电子系统的负载会由于功率晶体管的低导通电阻而被冲击甚至损坏。
图1是示出包括用于控制输出电压的斜坡坡度的离散组件的传统系统的简化示意图。系统100包括功率MOSFET 110、晶体管120、电阻130、132、134和136、电容140和142、电阻性负载150、以及电容性负载160。系统100依靠功率MOSFET 110的米勒平台(Millerplateau)来控制输出电压的斜坡坡度。
通常，需要基于功率MOSFET 110的器件参数来调节电阻130、132、134和136、以及电容140和142的大小。如图1所示，系统100使用相对较大数量的电阻和电容。另外，系统100通常无法在系统100的启动过程期间响应于负载的短路而有效地保护该系统的各种组件、或者避免对于这些组件的火损。
因此，非常期望改善与功率晶体管有关的技术。
发明内容
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供了针对负载的切换控制器和方法。仅通过示例，本发明的一些实施例已经被应用于功率晶体管。但是将认识到，本发明具有更广的应用范围。
根据一个实施例，用于提供至少输出电压的系统控制器包括被配置为接收输入电压的第一控制器端子。输入电压与输入电压幅度相关联。另外，系统控制器包括被配置为接收控制电压的第二控制器端子、以及被配置为向负载输出输出电压的第三控制器端子。而且，系统控制器包括被配置为从第一控制器端子接收输入电压并生成供电电压的供电电压生成器。供电电压与供电电压幅度相关联。并且，系统控制器包括被配置为接收供电电压并生成斜坡电压的斜坡电压生成器。如果控制电压处于第一逻辑电平，则在第一持续时间期间斜坡电压以第一变化速率从零增大到供电电压幅度，并且在第二持续时间期间输出电压以第二变化速率从零增大到输入电压幅度。第二变化速率等于第一变化速率乘以预定常数。
根据另一实施例，用于提供至少输出电压的系统控制器包括被配置为接收输入电压的第一控制器端子、被配置为接收控制电压的第二控制器端子、被配置为输出输出电压的第三控制器端子、以及被偏置到预定电压的第四控制器端子。另外，系统控制器包括晶体管，该晶体管包括栅极端子、漏极端子、以及源极端子。漏极端子连接到第一控制器端子，并且源极端子连接到第三控制器端子。系统控制器还包括第一电阻，该第一电阻包括第一电阻端子和第二电阻端子。第一电阻端子连接到第三控制器端子。系统控制器还包括第二电阻，该第二电阻包括第三电阻端子和第四电阻端子。第三电阻端子连接到第二电阻端子，并且第四电阻端子连接到第四控制器端子。另外，系统控制器包括第三电阻，该第三电阻包括第五电阻端子和第六电阻端子。第五电阻端子被配置为接收与输出电压有关的第一电压，并且第六电阻端子连接到晶体管的栅极端子。系统控制器还包括被配置为生成斜坡电压的斜坡电压生成器、以及包括第一放大器端子、第二放大器端子、以及第三放大器端子的跨导运算放大器。第一放大器端子被配置为从第二电阻端子和第三电阻端子接收第二电压，第二放大器端子被配置为从斜坡电压生成器接收斜坡电压，并且第三放大器端子连接到第六电阻端子和晶体管的栅极端子。
根据又一实施例，用于提供至少输出电流的系统控制器包括被配置为接收输入电压的第一控制器端子、以及被配置为输出输出电流的第二控制器端子。另外，系统控制器还包括第一晶体管，该第一晶体管包括第一栅极端子、第一漏极端子、以及第一源极端子。第一漏极端子被配置为接收输入电压，并且第一源极端子连接到第二控制器端子。系统控制器还包括第二晶体管，该第二晶体管包括第二栅极端子、第二漏极端子、以及第二源极端子。第二源极端子连接到第二控制器端子。系统控制器还包括第一电阻，该第一电阻包括第一电阻端子和第二电阻端子。第一电阻端子被配置为接收输入电压，并且第二电阻端子与第一电压相关联并且连接到第二漏极端子。系统控制器还包括第二电阻，该第二电阻包括第三电阻端子和第四电阻端子。第三电阻端子被配置为接收第二电压，并且第四电阻端子连接到第一晶体管的第一栅极端子和第二晶体管的第二栅极端子。系统控制器还包括跨导运算放大器，该跨导运算放大器包括第一放大器端子、第二放大器端子、以及第三放大器端子。第三放大器端子连接到第四电阻端子、第一晶体管的第一栅极端子、以及第二晶体管的第二栅极端子。跨导运算放大器被配置为：至少基于与输入电压和第一电压相关联的信息，生成经放大的电流；以及响应于输入电压减去第一电压大于预定偏移电压，生成通过第三放大器端子流入跨导运算放大器的经放大的电流。
根据再一实施例，用于保护的系统控制器包括被配置为接收输入电压的第一控制器端子、被配置为接收控制电压的第二控制器端子、被配置为输出输出电压的第三控制器端子、以及被偏置到预定电压的第四控制器端子。系统控制器还包括第一晶体管，该第一晶体管包括第一栅极端子、第一漏极端子、以及第一源极端子。第一漏极端子连接到第一控制器端子，并且第一源极端子连接到第三控制器端子。系统控制器还包括第一电阻，该第一电阻包括第一电阻端子和第二电阻端子。第一电阻端子连接到第三控制器端子。系统控制器还包括第二电阻，该第二电阻包括第三电阻端子和第四电阻端子。第三电阻端子连接到第二电阻端子，并且第四电阻端子连接到第四控制器端子。系统控制器还包括比较器，该比较器包括第一比较器端子、第二比较器端子、以及第三比较器端子。第一比较器端子被配置为从第二电阻端子和第三电阻端子接收第一电压，并且第二比较器端子被配置为接收参考电压。第三比较器端子被配置为输出比较信号。另外，系统控制器包括被配置为接收比较信号的逻辑控制器。逻辑控制器进一步被配置为，在比较信号指示在从系统控制器的启动过程开始的预定持续时间之后第一电压保持小于参考电压的情况下，生成切断第一晶体管并终止启动过程的保护信号。
根据再一实施例，用于提供至少输出电压的方法包括接收输入电压。该输入电压与输入电压幅度相关联。另外，该方法包括接收控制电压，输出输出电压，并且至少部分地基于输入电压生成供电电压。供电电压与供电电压幅度相关联。另外，该方法包括接收供电电压，并且至少部分地基于供电电压生成斜坡电压。如果控制电压处于第一逻辑电平，则在第一持续时间期间斜坡电压以第一变化速率从零增大到供电电压幅度，并且在第二持续时间期间输出电压以第二变化速率从零增大到输入电压幅度。第二变化速率等于第一变化速率乘以预定常数。
取决于实施例，可以实现一个或多个益处。参考下面的详细描述和附图，将完全理解这些益处和本发明的各种附加目标、特征和优点。
附图说明
图1是示出包括用于控制输出电压的斜坡坡度的离散组件的传统系统的简化示意图。
图2是示出根据本发明实施例的切换控制器的简化示意图。
图3是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器的电压控制模块的简化示意图。
图4是示出根据本发明实施例的作为时间函数的、由图2和图3中所示的电压控制模块生成的斜坡电压和输出电压的变化的简化示意图。
图5是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器的电流控制模块的简化示意图。
图6是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器的保护模块的简化示意图。
具体实施方式
本发明的某些实施例涉及集成电路。更具体地，本发明的一些实施例提供针对负载的切换控制器和方法。仅通过示例，本发明的一些实施例已经被应用于功率晶体管。但是将认识到，本发明具有更广的应用范围。
图2是示出根据本发明实施例的切换控制器的简化示意图。该示意图仅是示例，而不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到很多变形、替换、和修改。切换控制器200包括控制器端子202、204、206和208。另外，切换控制器200包括晶体管210和212、电阻220、222、224和226、跨导运算放大器230和232、电压调节器234、电荷泵240、斜坡电压生成器242、比较器244、逻辑控制器246、以及电压生成器248。
例如，切换控制器200是芯片，控制器端子202、204、206和208是引脚。在另一示例中，晶体管210(例如，功率MOSFET)包括栅极端子1210、漏极端子1212、以及源极端子1214，晶体管212包括栅极端子1216、漏极端子1218、以及源极端子1219。在又一示例中，电阻220包括电阻端子1220和1221，电阻222包括电阻端子1222和1223，电阻224包括电阻端子1224和1225，并且电阻226包括电阻端子1226和1227。在又一示例中，跨导运算放大器230包括放大器端子1230、1232和1234，并且跨导运算放大器232包括放大器端子1236、1238和1240。在又一示例中，比较器244包括比较器端子1244、1246和1248。
如图2中所示，根据某些实施例，切换控制器200通过控制器端子202接收输入电压310，通过控制器端子208接收控制信号390，并且通过控制器端子204输出输出电压392和输出电流394。例如，输入电压310由电容280的一个端子接收，并且电容280的另一端子接地。在另一示例中，输出电压392等于晶体管210的源极电压，并且还等于晶体管212的源极电压。在又一示例中，输出电压392和输出电流394由负载接收，该负载包括电阻性负载292和/或电容性负载294。在又一示例中，控制器端子206被偏置到接地电压。
在一个实施例中，通过控制器端子202，输入电压310被电压生成器248和晶体管210的漏极端子接收。例如，作为响应，电压生成器248生成供电电压320，该供电电压被斜坡电压生成器242接收。在另一实施例中，通过控制器端子208，控制电压390被电荷泵240接收，电荷泵240还接收输出电压392。在又一实施例中，控制电压390还被逻辑控制器246接收。
根据某些实施例，电荷泵240响应于控制电压390而生成斜坡电压340。在一个实施例中，如果控制电压390处于逻辑高电平，则斜坡电压340等于输出电压392与预定电压变化之和，如以下等式所示：
Vcp＝Vout+ΔVc (等式1)
其中，Vcp表示斜坡电压340，Vout表示输出电压392。另外，△Vc表示大于晶体管210的阈值电压且大于晶体管212的阈值电压的预定电压变化。
例如，预定电压变化大于零。在另一示例中，输出电压392等于晶体管210的源极电压且等于晶体管212的源极电压；因此，等式1变为：
Vcp-Vsource＝ΔVc (等式2)
其中，Vsource表示晶体管210的源极电压，并且表示晶体管212的源极电压。另外，Vcp表示斜坡电压340。另外，△Vc表示大于晶体管210的阈值电压且大于晶体管212的阈值电压的预定电压变化。
在另一示例中，选择大于晶体管210的阈值电压且大于晶体管212的阈值电压的预定电压变化；因此，如果斜坡电压340等于晶体管210的栅极电压且等于晶体管212的栅极电压，则晶体管210和晶体管212二者均导通。
在另一实施例中，如果控制电压390处于逻辑低电平，则斜坡电压340等于以下等式示出的输出电压392：
Vcp＝Vout (等式3)
其中，Vcp表示斜坡电压340，Vout表示输出电压392。
例如，输出电压392等于晶体管210的源极电压且等于晶体管212的源极电压；因此，等式1变为：
Vcp-Vsource＝0 (等式4)
其中，Vout表示晶体管210的源极电压且表示晶体管212的源极电压。另外，Vcp表示斜坡电压340。
在另一示例中，晶体管210的阈值电压和晶体管212的阈值电压都大于零；因此，如果斜坡电压340等于晶体管210的栅极电压且等于晶体管212的栅极电压，则晶体管210和晶体管212二者都切断，输出电压392通过控制器端子206和电阻224和226偏置到接地电压，并且输出电流394等于零。
根据一个实施例，斜坡电压生成器242生成斜坡电压243。例如，斜坡电压243在恒定持续时间(例如，Tramp)期间从零伏增大到供电电压320。在另一示例中，斜坡电压243被跨导运算放大器232接收。
根据另一实施例，斜坡电压生成器242使用恒定电流生成斜坡电压243，以在斜坡电压243增大时对大电容进行充电。在又一实施例中，斜坡电压生成器242使用脉冲电流生成斜坡电压243，以在斜坡电压243增大时对小电容进行充电。例如，小电容的使用可以减小电容的物理尺寸从而节省成本。
在一个实施例中，电阻224和226形成分压器，该分压器接收输出电压392并输出电压322。例如，电压322被跨导运算放大器232接收。在另一示例中，跨导运算放大器232至少部分地基于电压322和斜坡电压243生成经放大的电流330。在又一示例中，如果电压322大于斜坡电压243，则经放大的电流330流入跨导运算放大器232。在再一示例中，如果电压322小于斜坡电压243，则经放大的电流330流出跨导运算放大器232。
在另一实施例中，电流352流过电阻220和晶体管212。例如，电阻220包括处于输入电压310的一个电阻端子、以及处于电压350的另一个电阻端子。在另一示例中，电压350被电压调节器234接收，作为响应，电压调节器生成如下等式示出的电压351：
V351＝V350+ΔVL (等式5)
其中，V351表示电压351，V350表示电压350。另外，△VL表示由电压调节器234提供的预定偏移电压。
在又一实施例中，输入电压310和电压351被跨导运算放大器230接收，该跨导运算放大器230生成经放大的电流332。在又一示例中，如果输入电压310大于电压351，则经放大的电流332流入跨导运算放大器230。在又一示例中，如果输入电压310小于电压351，则经放大的电流332流出跨导运算放大器230。
根据一个实施例，流入跨导运算放大器232的经放大的电流330和流入跨导运算放大器230的经放大的电流332被用来通过电阻222调节栅极电压342。例如，如果控制电压390处于逻辑高电平并且斜坡电压340是根据等式1确定的，则对栅极电压342的这种调节确保了输出电压392以恒定变化速率增大，并且确保了输出电流394的最大幅度不会超过预定阈值。在另一示例中，栅极电压342被晶体管210的栅极端子1210接收，栅极电压342还被晶体管212的栅极端子1216接收。在又一示例中，晶体管210的栅极端子1210和晶体管212的栅极端子1216直接连接。
根据另一实施例，比较器244接收电压322和参考电压324，并且生成比较信号326。例如，比较信号326被逻辑控制器246接收。在另一示例中，如果比较信号326指示在从切换控制器200的启动过程开始的预定持续时间之后电压322保持小于参考电压324，则逻辑控制器246切断晶体管210和212并且终止启动过程。
根据一些实施例，切换控制器200包括电压控制模块(例如，图3中所示的电压控制模块410)、电流控制模块(例如，图5中所示的电流控制模块420)、以及保护模块(例如，图6中所示的保护模块430)。
图3是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器200的电压控制模块的简化示意图。该示意图仅是示例，其不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到很多变形、替代、和修改。电压控制模块410包括晶体管210和212、电阻222、224和226、跨导运算放大器232、电荷泵240、以及斜坡电压生成器242。
在一个实施例中，斜坡电压生成器242生成斜坡电压243。例如，斜坡电压243在恒定持续时间(例如，Tramp)期间从零伏增大到供电电压320。在另一示例中，斜坡电压243被跨导运算放大器232接收。
在另一实施例中，电阻224和226形成分压器，该分压器接收输出电压392并输出电压322。例如，电压322被跨导运算放大器232接收。在另一示例中，跨导运算放大器232至少部分地基于电压322和斜坡电压243生成经放大的电流330。在又一示例中，如果电压322大于斜坡电压243，则经放大的电流330流入跨导运算放大器232。在再一示例中，如果电压322小于斜坡电压243，则经放大的电流330流出跨导运算放大器232。
根据一个实施例，电荷泵240响应于控制电压390而生成斜坡电压340。例如，如果控制电压390处于逻辑低电平，则斜坡电压340等于输出电压392。在另一示例中，如果控制电压390处于逻辑高电平，则斜坡电压340等于输出电压392和预定电压之和。
根据另一实施例，流入跨导运算放大器232的经放大的电流330被用来通过电阻222调节栅极电压342。例如，栅极电压342被如下确定：
Vgate＝Vcp-Ip_cv×Rfb (等式6)
其中，Vgate表示栅极电压342，Vcp表示斜坡电压340。另外，Ip_cv表示流入跨导运算放大器232的经放大的电流330，Rfb表示电阻222的电阻值。
根据又一实施例，栅极电压342被晶体管210和212接收。例如，如果控制电压390处于逻辑高电平并且斜坡电压340等于输出电压392和预定电压之和(根据等式1)，则栅极电压342导通晶体管210和212。在另一示例中，如果控制电压390处于逻辑高电平并且斜坡电压340等于输出电压392与预定电压之和(根据等式1)，则栅极电压342使用负反馈控制环路来确保输出电压392以预定速率增大。
图4是示出根据本发明实施例的作为时间函数的、由图2和图3中所示的电压控制模块410生成的斜坡电压243和输出电压392的变化的简化示意图。该示意图仅是示例，而不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到很多变形、替代、和修改。波形440表示在控制电压390处于逻辑高电平且斜坡电压340等于输出电压392与预定电压之和(根据等式1)的情况下作为时间函数的斜坡电压243，波形450表示在控制电压390处于逻辑高电平且斜坡电压340等于输出电压392与预定电压之和(根据等式1)的情况下作为时间函数的输出电压392。
在一个实施例中，在恒定持续时间(例如，Tramp)期间，斜坡电压243从零伏增大到电压320(例如，AVDD)。例如，如波形440所示，在恒定持续时间(例如，Tramp)期间，斜坡电压243以恒定变化速率(例如，Sramp)增大。在另一实施例中，在恒定持续时间(例如，Tout)期间，输出电压392从零伏增大到输入电压310(例如，Vin)。例如，如波形450所示，在恒定持续时间(例如，Tout)期间，输出电压392以恒定变化速率(例如，Sout)增大。
根据一个实施例，在恒定持续时间(例如，Tout)期间，当输出电压392随时间改变时，输出电压392和斜坡电压243具有以下关系：
Figure BDA0001346229000000101
其中，Vout表示输出电压392，Vramp表示斜坡电压243。另外，R1表示电阻224的电阻值，R2表示电阻226的电阻值。
根据另一实施例，在恒定持续时间(例如，Tout)期间，当输出电压392随时间改变时，输出电压392的恒定变化速率和斜坡电压243的恒定变化速率具有以下关系：
Sout＝Sramp×MR (等式8A)
Figure BDA0001346229000000102
其中，Sout表示输出电压392的恒定变化速率，Sramp表示斜坡电压243的恒定变化速率。另外，MR表示预定常数。R1表示电阻224的电阻值，R2表示电阻226的电阻值。
根据又一实施例，如等式8A和8B中所示，在恒定持续时间(例如，Tout)期间，当输出电压392随时间改变时，输出电压392的恒定变化速率(例如，Sout)由斜坡电压243的恒定变化速率(例如，Sramp)、电阻224的电阻值(例如，R1)、以及电阻226的电阻值(例如，R2)决定。例如，输出电压392的恒定变化速率(例如，Sout)不随着电阻性负载292的不同幅度和/或电容性负载294的不同幅度改变。在另一示例中，可以根据等式7调节输出电压392的恒定改变速率，使得输出电压392的恒定改变速率可以满足系统要求。
图5是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器200的电流控制模块的简化示意图。该示意图仅是示例，而不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到很多变形、替代、和修改。电流控制模块420包括晶体管210和212、电阻220和222、跨导运算放大器230、电压调节器234、以及电荷泵240。
如图5中所示，根据一些实施例，晶体管210的源极和晶体管212的源极直接连接，晶体管210的漏极和晶体管212的漏极直接连接，并且晶体管210的栅极和晶体管212的栅极直接连接。
在一个实施例中，流过晶体管210的电流382和流过晶体管212的电流352具有以下关系：
I1＝K×I2 (等式9)
其中，I1表示电流382，I2表示电流352。另外，K表示晶体管210的宽度与晶体管212的宽度之间的比值。
在另一实施例中，如下确定输出电流394：
Iout＝I1+I2+I3 (等式10)
其中，Iout表示输出电流394。另外，I1表示电流382，I2表示电流352，I3表示流过电阻224和226的电流386。
例如，使用等式9，等式10变为：
Iout＝(K+1)×I2+I3 (等式11)
在另一示例中，电阻224的电阻值和电阻226的电阻值大，电流386小，使得：
Iout＝(K+1)×I2+I3≈(K+1)×I2 (等式12)
其中，Iout表示输出电流394。另外，I2表示电流352，K表示晶体管210的宽度与晶体管212的宽度之间的比值。
在另一实施例中，电流352流过电阻220和晶体管212。例如，电阻220包括处于输入电压310的一个电阻端子、以及处于电压350的另一个电阻端子。在另一示例中，电压350被电压调节器234接收，作为响应，电压调节器234生成如等式5所示的电压351。
在又一示例中，输入电压310和电压351被跨导运算放大器230接收，该跨导运算放大器230生成经放大的电流332。在又一示例中，如果输入电压310大于电压351，则经放大的电流332流入跨导运算放大器230。在另一示例中，如果输入电压310小于电压351，则经放大的电流332流出跨导运算放大器230。
在又一实施例中，输入电压310比电压350大以下电压差：
ΔV＝Rs×I2 (等式13)
其中，△V表示等于输入电压310减去电压350的电压差。另外，Rs表示电阻220的电阻值，I2表示电流352。
例如，基于等式5和13，如果满足等式14，则经放大的电流332流入跨导运算放大器230：
ΔV＞ΔVL (等式14)
其中，△V表示等于输入电压310减去电压350的电压差，△VL表示由电压调节器234提供的预定偏移电压。
在另一示例中，基于等式5和13，如果满足等式15，则经放大的电流332流出跨导运算放大器230：
ΔV＜ΔVL (等式15)
其中，△V表示等于输入电压310减去电压350的电压差，△VL表示由电压调节器234提供的预定偏移电压。
根据一个实施例，流入跨导运算放大器230的经放大的电流332被用来通过电阻222调节栅极电压342。例如，如下确定栅极电压342：
Vgate＝Vcp-Ip_cc×Rfb (等式16)
其中，Vgate表示栅极电压342，Vcp表示斜坡电压340。另外，Ip_cc表示流入运算放大器239的经放大的电流332，Rfb表示电阻222的电阻值。
根据另一实施例，栅极电压342被晶体管210和212接收。例如，如果控制电压390处于逻辑高电平且斜坡电压340等于输出电压392与预定电压之和(根据等式1)，则栅极电压342导通晶体管210和212。在另一示例中，如果控制电压390处于逻辑高电平且斜坡电压340等于输出电压392与预定电压之和(根据等式1)，则栅极电压342使用负反馈控制环路来确保输出电流394的最大幅度不超过预定阈值(例如，Ithreshold)。在又一示例中，如下确定预定阈值(例如，Ithreshold)：
Figure BDA0001346229000000131
其中，Ithreshold表示输出电流394的最大幅度的预定阈值。另外，△VL表示由电压调节器234提供的预定偏移电压，Rs表示电阻220的电阻值。而且，K表示晶体管210的宽度与晶体管212的宽度之间的比值。
图6是示出根据本发明实施例的图2中所示的切换控制器200的保护模块的简化示意图。该示意图仅是示例，而不应该不适当地限制权利要求的范围。本领域普通技术人员将认识到很多变形、替代、和修改。保护模块430包括电阻220和222、比较器244、以及逻辑控制器246。
根据一个实施例，如果输入电压310变得大于欠压锁定阈值，则切换控制器200开始检测控制信号390。例如，在输入电压310变得大于欠压锁定阈值后，如果控制信号390从逻辑低电平变为逻辑高电平，则切换控制器200的启动过程开始。在另一示例中，逻辑控制器246检测控制信号390从逻辑低电平变为逻辑高电平，控制信号390从逻辑低电平变为逻辑高电平指示切换控制器200的启动过程开始。
在一个实施例中，比较器244接收电压322和参考电压324，并且生成比较信号326。例如，比较信号326被逻辑控制器246接收。在另一示例中，如果比较信号326指示在从切换控制器200的启动过程开始的预定持续时间之后电压322保持小于参考电压324，则逻辑控制器246生成切断晶体管210和212并终止启动过程的的信号334。在另一实施例中，保护模块430被用来检测电阻性负载292和/或电容性负载294的异常情况，并且在检测到异常情况时保护该系统。例如，电阻性负载292和/或电容性负载294的异常情况是与电阻性负载292和/或电容性负载294有关的短路。
根据一些实施例，如图2中所示，为了考虑流入跨导运算放大器232的经放大的电流330、以及流入运算放大器239的经放大的电流332，修改等式6和16以使它们变为等式18：
Vgate＝Vcp-(Ip_cv+Ip_cc)×Rfb (等式18)
其中，Vgate表示栅极电压342，Vcp表示斜坡电压340。另外，Ip_cv表示流入跨导运算放大器232的经放大的电流330，Ip_cc表示流入运算放大器239的经放大的电流332。Rfb表示电阻222的电阻值。
本发明的某些实施例提供了一种生成输出电压(例如，输出电压392)的系统控制器(例如，切换控制器200)，该输出电压以不随电阻性负载(例如，电阻性负载292)和/或电容性负载(例如，电容性负载294)改变的速率增大。例如，输出电压(例如，输出电压392)以适应斜坡电压(例如，斜坡电压243)的改变速率的速率增大(例如，如等式8A和8B所示)。在另一示例中，对斜坡电压的改变速率的这种适应是在没有使用外部电容的条件下实现的。
本发明的一些实施例提供了生成输出电流(例如，输出电流394)并且确保输出电流(例如，输出电流394)的最大幅度不超过预定阈值的系统控制器(例如，切换控制器200)。本发明的某些实施例提供了在系统的启动过程期间出现异常负荷(例如，短路负荷)的情况下向系统提供保护的系统控制器(例如，切换控制器200)。
根据另一实施例，用于提供至少输出电压的系统控制器(例如，切换控制器200)包括被配置为接收输入电压(例如，输入电压310)的第一控制器端子(例如，控制器端子202)。输入电压与输入电压幅度相关联。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被配置为接收控制电压(例如，控制电压390)的第二控制器端子(例如，控制器端子208)、以及被配置为向负载输出输出电压(例如，输出电压392)的第三控制器端子(例如，控制器端子204)。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被配置为从第一控制器端子接收输入电压并生成供电电压(例如，供电电压320)的供电电压生成器(例如，电压生成器248)。供电电压与供电电压幅度相关联。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被配置为接收供电电压并生成斜坡电压(例如，斜坡电压243)的斜坡电压生成器(例如，斜坡电压生成器242)。如果控制电压处于第一逻辑电平，则在第一持续时间(例如，Tramp)期间斜坡电压以第一改变速率(例如，Sramp)从零增大到供电电压幅度，并且在第二持续时间(例如，Tout)期间输出电压以第二改变速率(例如，Sout)从零增大到输入电压幅度。第二改变速率等于第一改变速率乘以预定常数(例如，如等式8A和8B所示)。例如，系统控制器(例如，切换控制器200)是根据图2、图3、和/或图4实现的。
在另一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被偏置到预定电压的第四控制器端子(例如，控制器端子206)。在又一示例中，如果控制电压处于第二逻辑电平，则输出电压等于预定电压。在另一示例中，预定电压是接地电压。在再一示例中，第二改变速率不随负载改变。在又一示例中，负载包括电阻性负载(例如，电阻性负载292)。在再一示例中，负载包括电容性负载(例如，电容性负载294)。在又一示例中，负载包括电容性负载(例如，电容性负载294)和电阻性负载(例如，电阻性负载292)。
根据又一实施例，用于提供至少输出电压的系统控制器(例如，切换控制器200)包括被配置为接收输入电压(例如，输入电压310)的第一控制器端子(例如，控制器端子202)、被配置为接收控制电压(例如，控制电压390)的第二控制器端子(例如，控制器端子208)、被配置为输出输出电压(例如，输出电压392)的第三控制器端子(例如，控制器端子204)、以及被偏置到预定电压的第四控制器端子(例如，控制器端子206)。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括晶体管(例如，晶体管210)，该晶体管包括栅极端子(例如，栅极端子1210)、漏极端子(例如，漏极端子1212)、以及源极端子(例如，源极端子1214)。漏极端子连接到第一控制器端子，源极端子连接到第三控制器端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第一电阻(例如，电阻224)，该第一电阻包括第一电阻端子(例如，电阻端子1224)和第二电阻端子(例如，电阻端子1225)。第一电阻端子连接到第三控制器端子。而且，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第二电阻(例如，电阻226)，该第二电阻包括第三电阻端子(例如，电阻端子1226)和第四电阻端子(例如，电阻端子1227)。第三电阻端子连接到第二电阻端子，第四电阻端子连接到第四控制器端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第三电阻(例如，电阻222)，该第三电阻包括第五电阻端子(例如，电阻端子1223)和第六电阻端子(例如，电阻端子1222)。第五电阻端子被配置为接收与输出电压有关的第一电压(例如，斜坡电压340)，第六电阻端子连接到晶体管的栅极端子。再者，系统控制器(例如，切换控制器200)包括被配置为生成斜坡电压(例如，斜坡电压243)的斜坡电压生成器(例如，斜坡电压生成器242)、以及包括第一放大器端子(例如，放大器端子1238)、第二放大器端子(例如，放大器端子1240)、以及第三放大器端子(例如，放大器端子1236)的跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器232)。第一放大器端子被配置为从第二电阻端子和第三电阻端子接收第二电压(例如，电压322)，第二放大器端子被配置为从斜坡电压生成器接收斜坡电压，并且第三放大器端子连接到第六电阻端子和晶体管的栅极端子。例如，系统控制器(例如，切换控制器200)是根据图2和/或图5实现的。
在另一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被配置为接收控制电压和输出电压并生成第一电压的电荷泵(例如，电荷泵240)。在又一示例中，电荷泵(例如，电荷泵240)进一步被配置为：响应于控制电压处于第一逻辑电平，生成等于输出电压与预定电压变化(例如，预定电压变化△Vc)之和的第一电压，该预定电压变化大于零；以及响应于控制电压处于第二逻辑电平，生成等于输出电压的第一电压。
在又一示例中，预定电压是接地电压。在又一示例中，第二电压等于输出电压乘以预定常数(例如，预定常数MR)，该预定常数至少由第一电阻的第一电阻值(例如，电阻值R1)和第二电阻的第二电阻值(例如，电阻值R2)确定。在又一示例汇中，跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器232)被配置为，响应于第二电压大于斜坡电压，生成通过第三放大器端子流入跨导运算放大器的经放大的电流。在又一示例中，跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器232)进一步被配置为，响应于第二电压小于斜坡电压，生成通过第三放大器端子流出跨导运算放大器的经放大的电流。
根据又一实施例，用于提供至少输出电流的系统控制器(例如，切换控制器200)包括被配置为接收输入电压(例如，输入电压310)的第一控制器端子(例如，控制器端子202)、以及被配置为输出输出电流(例如，输出电流394)的第二控制器端子(例如，控制器端子204)。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第一晶体管(例如，晶体管210)，该第一晶体管包括第一栅极端子(例如，栅极端子1210)、第一漏极端子(例如，漏极端子1212)、以及第一源极端子(例如，源极端子1214)。第一漏极端子被配置为接收输入电压，第一源极端子连接到第二控制器端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第二晶体管(例如，晶体管212)，该第二晶体管包括第二栅极端子(例如，栅极端子1216)、第二漏极端子(例如，漏极端子1218)、以及第二源极端子(例如，源极端子1219)。第二源极端子连接到第二控制器端子。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括第一电阻(例如，电阻220)，该第一电阻包括第一电阻端子(例如，电阻端子1220)和第二电阻端子(例如，电阻端子1221)。第一电阻端子被配置为接收输入电压，第二电阻端子与第一电压(例如，电压350)相关联并且连接到第二漏极端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第二电阻(例如，电阻222)，该第二电阻包括第三电阻端子(例如，电阻端子1223)和第四电阻端子(例如，电阻端子1222)。第三电阻端子被配置为接收第二电压(例如，斜坡电压340)，第四电阻端子连接到第一晶体管的第一栅极端子和第二晶体管的第二栅极端子。而且，系统控制器(例如，切换控制器200)包括跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器230)，该跨导运算放大器包括第一放大器端子(例如，放大器端子1232)、第二放大器端子(例如，放大器端子1234)、以及第三放大器端子(例如，放大器端子1230)。第三放大器端子连接到第四电阻端子、第一晶体管的第一栅极端子、以及第二晶体管的第二栅极端子。跨导运算放大器被配置为：至少基于与输入电压和第一电压相关联的信息生成经放大的电流；以及响应于输入电压减去第一电流大于预定偏移电流(例如，预定偏移电流△VL)，生成通过第三放大器端子流入跨导运算放大器的经放大的电流。例如，系统控制器(例如，切换控制器200)是根据图2和/或图5实现的。
在另一示例中，跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器230)进一步被配置为：响应于输入电压减去第一电压小于预定偏移电压，生成通过第三放大器端子流出跨导运算放大器的经放大的电流。在又一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)还包括：电压调节器，被配置为从第二电阻端子和第二漏极端子接收第一电压并生成第三电压(例如，电压351)。第三电压等于第一电压与预定偏移电压之和。
在又一示例中，跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器230)进一步被配置为在第一放大器端子接收输入电压，并且在第二放大器端子接收第三电压。在又一示例中，跨导运算放大器(例如，跨导运算放大器230)进一步被配置为：响应于输入电压大于第三电压，生成通过第三放大器端子流入跨导运算放大器的经放大的电流；以及响应于输入电压小于第三电压，生成通过第三放大器端子流出跨导运算放大器的经放大的电流。
在又一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)进一步包括被配置为接收控制电压(例如，控制电压390)的第三控制器端子(例如，控制器端子208)。在又一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)被配置为，在控制电压处于第一逻辑电平的情况下，避免输出电流的最大幅度超过预定阈值。在又一示例中，第二控制器端子(例如，控制器端子204)进一步被配置为输出输出电压(例如，输出电压392)。
在又一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)还包括：电荷泵(例如，电荷泵240)，被配置为接收控制电压和输出电压并生成第二电压。在又一示例中，电荷泵(例如，电荷泵240)进一步被配置为：响应于控制电压处于第一逻辑电平，生成等于输出电压与预定电压变化(例如，预定电压变化△Vc)之和的第二电压，预定电压变化大于零；以及响应于控制电压处于第二逻辑电平，生成等于输出电压的第二电压。
根据又一实施例，用于保护的系统控制器(例如，切换控制器200)包括被配置为接收输入电压(例如，输入电压310)的第一控制器端子(例如，控制器端子202)、被配置为接收控制电压(例如，控制电压390)的第二控制器端子(例如，控制器端子208)、被配置为输出输出电压(例如，输出电压392)的第三控制器端子(例如，控制器端子204)、以及被偏置到预定电压的第四控制器端子(例如，控制器端子206)。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第一晶体管(例如，晶体管210)，该第一晶体管包括第一栅极端子(例如，栅极端子1210)、第一漏极端子(例如，漏极端子1212)、以及第一源极端子(例如，源极端子1214)。第一漏极端子连接到第三控制器端子，第一源极端子连接到第三控制器端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第一电阻(例如，电阻224)，该第一电阻包括第一电阻端子(例如，电阻端子1224)和第二电阻端子(例如，电阻端子1225)。第一电阻端子连接到第三控制器端子。另外，系统控制器(例如，切换控制器200)包括第二电阻(例如，电阻226)，该第二电阻包括第三电阻端子(例如，电阻端子1226)和第四电阻端子(例如，电阻端子1227)。第三电阻端子连接到第二电阻端子，第四电阻端子连接到第四控制器端子。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括比较器(例如，比较器244)，该比较器包括第一比较器端子(例如，比较器端子1246)、第二比较器端子(例如，比较器端子1248)、以及第三比较器端子(例如，比较器端子1244)。第一比较器端子被配置为从第二电阻端子和第三电阻端子接收第一电压(例如，电压322)，并且第二比较器端子被配置为接收参考电压(例如，参考电压324)。第三比较器端子被配置为输出比较信号(例如，比较信号326)。系统控制器(例如，切换控制器200)还包括被配置为接收比较信号的逻辑控制器(例如，逻辑控制器246)。逻辑控制器(例如，逻辑控制器246)进一步被配置为：在比较信号指示在从系统控制器(例如，切换控制器200)的启动过程开始的预定持续时间之后第一电压保持小于参考电压的情况下，生成切断第一晶体管并终止启动过程的保护信号。例如，系统控制器(例如，切换控制器200)是根据图2和/或图6实现的。
在另一示例中，第四控制器端子(例如，控制器端子206)被偏置到接地电压。在又一示例中，系统控制器(例如，切换控制器200)还包括第二晶体管(例如，晶体管212)，该第二晶体管包括第二栅极端子(例如，栅极端子1216)、第二漏极端子(例如，漏极端子1218)、以及第二源极端子(例如，源极端子1219)。第二源极端子连接到第三控制器端子(例如，控制器端子204)，并且第二栅极端子连接到第一栅极端子(例如，栅极端子1210)。
在又一示例中，逻辑控制器(例如，逻辑控制器246)进一步被配置为：在比较信号指示在从系统控制器(例如，切换控制器200)的启动过程开始的预定持续时间之后第一电压保持小于参考电压的情况下，生成切断第二晶体管的保护信号。在又一示例中，比较器(例如，比较器244)被配置为：在参考电压(例如，参考电压324)在幅度上小于第一电压(例如，电压322)的情况下，生成第一逻辑电平的比较信号(例如，比较信号326)；以及在参考电压(例如，参考电压324)在幅度上大于第一电压(例如，电压322)的情况下，生成第二逻辑电平的比较信号(例如，比较信号326)。在又一示例中，第一逻辑电平是逻辑低电平，第二逻辑电平是逻辑高电平。
在又一示例中，逻辑控制器(例如，逻辑控制器246)进一步被配置为：接收控制电压(例如，控制电压390)；以及至少部分地基于控制信号检测系统控制器(例如，切换控制器200)的启动过程的开始。在又一示例中，逻辑控制器(例如，逻辑控制器246)进一步被配置为：检测控制电压(例如，控制电压390)从第一逻辑电平变为第二逻辑电平；以及响应于检测到控制电压从第一逻辑电平变为第二逻辑电平，确定系统控制器(例如，切换控制器200)的启动过程开始。在又一示例中，第一逻辑电平是逻辑低电平，第二逻辑电平是逻辑高电平。
根据又一实施例，用于提供至少输出电压的方法包括接收输入电压(例如，输入电压310)。输入电压与输入电压幅度相关联。另外，该方法包括：接收控制电压(例如，控制电压390)，输出输出电压(例如，输出电压392)，并且至少部分地基于输入电压生成供电电压(例如，供电电压320)。供电电压与供电电压幅度相关联。另外，该方法包括：接收供电电压，并且至少部分地基于供电电压生成斜坡电压(例如，斜坡电压243)。如果控制电压处于第一逻辑电平，则在第一持续时间(例如，Tramp)期间斜坡电压以第一改变速率(例如，Sramp)从零增大到供电电压幅度，并且在第二持续时间(例如，Tout)期间输出电压以第二改变速率(例如，Sout)从零增大到输入电压幅度。第二改变速率等于第一改变速率乘以预定常数(例如，如等式8A和8B所示)。例如，该方法是根据图2、图3、和/或图4实现的。
在另一示例中，如果控制电压处于第二逻辑电平，输出电压等于预定电压。在又一示例中，预定电压是接地电压。
例如，本发明的各种实施例的一些或所有组件分别或者组合起来是使用一个或多个软件组件、一个或多个硬件组件、和/或软件和硬件组件的一个或多个组合实现的。在另一示例中，本发明的各种实施例的一些或所有组件分别或者与至少另一组件组合起来是由一个或多个电路(例如，一个或多个模拟电路和/或一个或多个数字电路)实现的。在又一示例中，本发明的各种实施例和/或示例可以结合在一起。
尽管已经描述了本发明的具体实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，存在等同于所描述的实施例的其他实施例。因此，应该理解的是，本发明不限于具体阐述的实施例，而仅受所附权利要求的范围的限制。

Claims (37)

1.一种用于提供至少输出电压的系统控制器，该系统控制器包括：
第一控制器端子，被配置为接收输入电压，该输入电压与输入电压幅度相关联；
第二控制器端子，被配置为接收控制电压；
第三控制器端子，被配置为向负载输出输出电压；
供电电压生成器，被配置为从所述第一控制器端子接收所述输入电压并生成供电电压，该供电电压与供电电压幅度相关联；以及
斜坡电压生成器，被配置为接收所述供电电压并生成斜坡电压，其中
如果所述控制电压处于第一逻辑电平，则
在第一持续时间期间，所述斜坡电压以第一恒定变化速率从零增大到所述供电电压幅度，并且
在第二持续时间期间，所述输出电压以第二恒定变化速率从零增大到所述输入电压幅度，
其中，所述第二恒定变化速率等于所述第一恒定变化速率乘以预定常数。
2.如权利要求1所述的系统控制器，还包括：
被偏置到预定电压的第四控制器端子。
3.如权利要求2所述的系统控制器，其中，如果所述控制电压处于第二逻辑电平，则所述输出电压等于所述预定电压。
4.如权利要求3所述的系统控制器，其中，所述预定电压是接地电压。
5.如权利要求1所述的系统控制器，其中，所述第二恒定变化速率不随所述负载改变。
6.如权利要求5所述的系统控制器，其中，所述负载包括电阻性负载。
7.如权利要求5所述的系统控制器，其中，所述负载包括电容性负载。
8.如权利要求7所述的系统控制器，其中，所述负载还包括电阻性负载。
9.一种用于提供至少输出电压的系统控制器，该系统控制器包括：
第一控制器端子，被配置为接收输入电压；
第二控制器端子，被配置为接收控制电压；
第三控制器端子，被配置为输出输出电压；
第四控制器端子，被偏置到预定电压；
晶体管，包括栅极端子、漏极端子、以及源极端子，所述漏极端子连接到所述第一控制器端子，所述源极端子连接到所述第三控制器端子；
第一电阻，包括第一电阻端子和第二电阻端子，所述第一电阻端子连接到所述第三控制器端子；
第二电阻，包括第三电阻端子和第四电阻端子，所述第三电阻端子连接到所述第二电阻端子，所述第四电阻端子连接到所述第四控制器端子；
第三电阻，包括第五电阻端子和第六电阻端子，所述第五电阻端子被配置为接收与所述输出电压有关的第一电压，所述第六电阻端子连接到所述晶体管的所述栅极端子；
斜坡电压生成器，被配置为生成斜坡电压；
跨导运算放大器，包括第一放大器端子、第二放大器端子、以及第三放大器端子，所述第一放大器端子被配置为从所述第二电阻端子和所述第三电阻端子接收第二电压，所述第二放大器端子被配置为从所述斜坡电压生成器接收所述斜坡电压，所述第三放大器端子连接到所述第六电阻端子和所述晶体管的所述栅极端子。
10.如权利要求9所述的系统控制器，还包括：
电荷泵，被配置为接收所述控制电压和所述输出电压并生成所述第一电压。
11.如权利要求10所述的系统控制器，其中，所述电荷泵进一步被配置为：
响应于所述控制电压处于第一逻辑电平，生成等于所述输出电压与预定电压变化之和的所述第一电压，所述预定电压变化大于零；以及
响应于所述控制电压处于第二逻辑电平，生成等于所述输出电压的所述第一电压。
12.如权利要求9所述的系统控制器，其中，所述预定电压是接地电压。
13.如权利要求12所述的系统控制器，其中，所述第二电压等于所述输出电压乘以预定常数，所述预定常数至少取决于所述第一电阻的第一电阻值和所述第二电阻的第二电阻值。
14.如权利要求9所述的系统控制器，其中，所述跨导运算放大器被配置为，响应于所述第二电压大于所述斜坡电压，生成通过所述第三放大器端子流入所述跨导运算放大器的经放大的电流。
15.如权利要求14所述的系统控制器，其中，所述跨导运算放大器进一步被配置为，响应于所述第二电压小于所述斜坡电压，生成通过所述第三放大器端子流出所述跨导运算放大器的经放大的电流。
16.一种用于提供至少输出电流的系统控制器，该系统控制器包括：
第一控制器端子，被配置为接收输入电压；
第二控制器端子，被配置为输出输出电流；
第一晶体管，包括第一栅极端子、第一漏极端子、以及第一源极端子，所述第一漏极端子被配置为接收所述输入电压，所述第一源极端子连接到所述第二控制器端子；
第二晶体管，包括第二栅极端子、第二漏极端子、以及第二源极端子，所述第二源极端子连接到所述第二控制器端子；
第一电阻，包括第一电阻端子和第二电阻端子，所述第一电阻端子被配置为接收所述输入电压，所述第二电阻端子与第一电压相关联并且连接到所述第二漏极端子；
第二电阻，包括第三电阻端子和第四电阻端子，所述第三电阻端子被配置为接收第二电压，所述第四电阻端子连接到所述第一晶体管的所述第一栅极端子和所述第二晶体管的所述第二栅极端子；
跨导运算放大器，包括第一放大器端子、第二放大器端子、以及第三放大器端子，所述第三放大器端子连接到所述第四电阻端子、所述第一晶体管的所述第一栅极端子、以及所述第二晶体管的所述第二栅极端子；
其中，所述跨导运算放大器被配置为：
至少基于与所述输入电压和所述第一电压相关联的信息，生成经放大的电流；以及
响应于所述输入电压减去所述第一电压大于预定偏移电压，生成通过所述第三放大器端子流入所述跨导运算放大器的经放大的电流。
17.如权利要求16所述的系统控制器，其中，所述跨导运算放大器进一步被配置为，响应于所述输入电压减去所述第一电压小于所述预定偏移电压，生成通过所述第三放大器端子流出所述跨导运算放大器的经放大的电流。
18.如权利要求16所述的系统控制器，还包括：
电压调节器，被配置为从所述第二电阻端子和所述第二漏极端子接收所述第一电压并生成第三电压，所述第三电压等于所述第一电压与所述预定偏移电压之和。
19.如权利要求18所述的系统控制器，其中，所述跨导运算放大器进一步被配置为：
在所述第一放大器端子接收所述输入电压；以及
在所述第二放大器端子接收所述第三电压。
20.如权利要求19所述的系统控制器，其中，所述跨导运算放大器进一步被配置为：
响应于所述输入电压大于所述第三电压，生成通过所述第三放大器端子流入所述跨导运算放大器的经放大的电流；以及
响应于所述输入电压小于所述第三电压，生成通过所述第三放大器端子流出所述跨导运算放大器的经放大的电流。
21.如权利要求16所述的系统控制器，还包括：
第三控制器端子，被配置为接收控制电压。
22.如权利要求21所述的系统控制器，被配置为：
在所述控制电压处于第一逻辑电平的情况下，避免所述输出电流的最大幅度超过预定阈值。
23.如权利要求21所述的系统控制器，其中，所述第二控制器端子进一步被配置为输出输出电压。
24.如权利要求23所述的系统控制器，还包括：
电荷泵，被配置为接收所述控制电压和所述输出电压并生成所述第二电压。
25.如权利要求24所述的系统控制器，其中，所述电荷泵进一步被配置为：
响应于所述控制电压处于第一逻辑电平，生成等于所述输出电压与预定电压变化之和的所述第二电压，所述预定电压变化大于零；以及
响应于所述控制电压处于第二逻辑电平，生成等于所述输出电压的所述第二电压。
26.一种用于保护的系统控制器，该系统控制器包括：
第一控制器端子，被配置为接收输入电压；
第二控制器端子，被配置为接收控制电压；
第三控制器端子，被配置为输出输出电压；
第四控制器端子，被偏置到预定电压；
第一晶体管，包括第一栅极端子、第一漏极端子、以及第一源极端子，所述第一漏极端子连接到所述第一控制器端子，所述第一源极端子连接到所述第三控制器端子；
第一电阻，包括第一电阻端子和第二电阻端子，所述第一电阻端子连接到所述第三控制器端子；
第二电阻，包括第三电阻端子和第四电阻端子，所述第三电阻端子连接到所述第二电阻端子，所述第四电阻端子连接到所述第四控制器端子；
比较器，包括第一比较器端子、第二比较器端子、以及第三比较器端子，所述第一比较器端子被配置为从所述第二电阻端子和所述第三电阻端子接收第一电压，所述第二比较器端子被配置为接收参考电压，所述第三比较器端子被配置为输出比较信号；
逻辑控制器，被配置为接收所述比较信号；
其中，所述逻辑控制器进一步被配置为，在所述比较信号指示在从所述系统控制器的启动过程开始的预定持续时间之后所述第一电压保持小于所述参考电压的情况下，生成切断所述第一晶体管并终止所述启动过程的保护信号。
27.如权利要求26所述的系统控制器，其中，所述第四控制器端子被偏置到接地电压。
28.如权利要求26所述的系统控制器，还包括：
第二晶体管，包括第二栅极端子、第二漏极端子、以及第二源极端子，其中，所述第二源极端子连接到所述第三控制器端子，并且所述第二栅极端子连接到所述第一栅极端子。
29.如权利要求28所述的系统控制器，其中，所述逻辑控制器进一步被配置为，在所述比较信号指示在从所述系统控制器的所述启动过程开始的所述预定持续时间之后所述第一电压保持小于所述参考电压的情况下，生成切断所述第二晶体管的所述保护信号。
30.如权利要求26所述的系统控制器，其中，所述比较器被配置为：
如果所述参考电压在幅度上小于所述第一电压，则生成处于第一逻辑电平的所述比较信号；以及
如果所述参考电压在幅度上大于所述第一电压，则生成处于第二逻辑电平的所述比较信号。
31.如权利要求30所述的系统控制器，其中：
所述第一逻辑电平是逻辑低电平；并且
所述第二逻辑电平是逻辑高电平。
32.如权利要求26所述的系统控制器，其中，所述逻辑控制器进一步被配置为：
接收所述控制电压；以及
至少部分地基于所述控制信号，检测所述系统控制器的所述启动过程的开始。
33.如权利要求32所述的系统控制器，其中，所述逻辑控制器进一步被配置为：
检测所述控制电压从第一逻辑电平变到第二逻辑电平；以及
响应于检测到所述控制电压从所述第一逻辑电平变到所述第二逻辑电平，确定所述系统控制器的启动过程开始。
34.如权利要求33所述的系统控制器，其中：
所述第一逻辑电平是逻辑低电平；并且
所述第二逻辑电平是逻辑高电平。
35.一种用于提供至少输出电压的方法，该方法包括：
接收输入电压，该输入电压与输入电压幅度相关联；
接收控制电压；
输出输出电压；
至少部分地基于所述输入电压生成供电电压，该供电电压与供电电压幅度相关联；
接收所述供电电压；以及
至少部分地基于所述供电电压生成斜坡电压，其中
如果所述控制电压处于第一逻辑电平，则
在第一持续时间期间，所述斜坡电压以第一恒定变化速率从零增大到所述供电电压幅度；并且
在第二持续时间期间，所述输出电压以第二恒定变化速率从零增大到所述输入电压幅度，
其中，所述第二恒定变化速率等于所述第一恒定变化速率乘以预定常数。
36.如权利要求35所述的方法，其中，在所述控制电压处于第二逻辑电平的情况下，所述输出电压等于所述预定电压。
37.如权利要求36所述的方法，其中，所述预定电压是接地电压。
CN201710557690.4A 2017-07-10 2017-07-10 针对负载的切换控制器和方法 Active CN107508462B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710557690.4A CN107508462B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 针对负载的切换控制器和方法
US15/660,717 US10193510B1 (en) 2017-07-10 2017-07-26 Switching controllers and methods for loads
TW106132482A TWI647557B (zh) 2017-07-10 2017-09-21 針對負載的切換控制器和方法
US16/206,677 US10756687B2 (en) 2017-07-10 2018-11-30 Switching controllers and methods for loads

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710557690.4A CN107508462B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 针对负载的切换控制器和方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107508462A CN107508462A (zh) 2017-12-22
CN107508462B true CN107508462B (zh) 2020-01-07

Family

ID=60679622

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710557690.4A Active CN107508462B (zh) 2017-07-10 2017-07-10 针对负载的切换控制器和方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10193510B1 (zh)
CN (1) CN107508462B (zh)
TW (1) TWI647557B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107508462B (zh) 2017-07-10 2020-01-07 昂宝电子（上海）有限公司 针对负载的切换控制器和方法
US10432175B2 (en) * 2018-01-10 2019-10-01 Texas Instruments Incorporated Low quiescent current load switch
CN108227816B (zh) * 2018-01-26 2019-03-08 武汉新芯集成电路制造有限公司 低电压降落稳压器
US11444532B2 (en) * 2019-12-26 2022-09-13 Intel Corporation Non-linear clamp strength tuning method and apparatus
US11375451B2 (en) 2020-10-02 2022-06-28 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Target wake time synchronization across virtual access points
US11563430B2 (en) * 2020-10-30 2023-01-24 Texas Instruments Incorporated Transistor diagnostic circuit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104937847A (zh) * 2012-11-15 2015-09-23 密克罗奇普技术公司 斜率补偿模块
CN104967328A (zh) * 2015-07-15 2015-10-07 昂宝电子（上海）有限公司 用于调节电源变换系统的输出电流的系统和方法
CN105429463A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 英飞凌科技奥地利有限公司 开关模式功率变换器中的动态电压转换控制
CN105634279A (zh) * 2016-03-25 2016-06-01 东南大学 一种提高单电感多输出电源变换器负载瞬态响应的方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2556612B2 (ja) 1990-08-29 1996-11-20 日本電気アイシーマイコンシステム株式会社 バレルシフタ回路
US5714809A (en) * 1995-10-12 1998-02-03 International Business Machines Corporation Soft switching circuit with current-mode control
US6922044B2 (en) 2002-09-06 2005-07-26 Intersil Americas Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
JP4678215B2 (ja) 2005-03-15 2011-04-27 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
US7339425B2 (en) * 2006-08-03 2008-03-04 Elite Semiconductor Memory Technology, Inc. Class-D audio amplifier with half-swing pulse-width-modulation
CN102246220B (zh) 2008-12-09 2014-10-29 伊格尼斯创新公司 用于发射型显示器的低功率电路和驱动方法
TWI379499B (en) 2009-06-01 2012-12-11 Richtek Technology Corp Switching regulator and control circuit thereof, and method for determining on-time in switching regulator
US20120049826A1 (en) 2010-08-31 2012-03-01 Intersil Americas Inc. System and method of adaptive slope compensation for voltage regulator with constant on-time control
US8488338B2 (en) 2010-10-01 2013-07-16 System General Corporation Controller with valley switching and limited maximum frequency for quasi-resonant power converters
US8941365B2 (en) 2011-08-16 2015-01-27 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to improve power factor at light-load
US9190899B2 (en) 2011-09-28 2015-11-17 General Electric Company Power factor correction (PFC) circuit configured to control high pulse load current and inrush current
US8786377B2 (en) 2011-11-21 2014-07-22 Intersil Americas LLC System and method of maintaining gain linearity of variable frequency modulator
US9419527B2 (en) 2012-03-07 2016-08-16 Dialog Semiconductor Inc. Regulation for power supply mode transition to low-load operation
JP5966606B2 (ja) 2012-05-17 2016-08-10 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
CN103683918B (zh) 2012-09-25 2017-09-01 富士电机株式会社 开关电源装置
US9244473B2 (en) * 2013-05-08 2016-01-26 Intersil Americas LLC Current ramping during multiphase current regulation
US9722490B2 (en) * 2013-09-05 2017-08-01 Intersil Americas LLC Smooth transition of a power supply from a first mode, such as a pulse-frequency-modulation (PFM) mode, to a second mode, such as a pulse-width-modulation (PWM) mode
JP6679851B2 (ja) * 2015-07-17 2020-04-15 富士電機株式会社 力率改善コンバータ
CN107508462B (zh) 2017-07-10 2020-01-07 昂宝电子（上海）有限公司 针对负载的切换控制器和方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104937847A (zh) * 2012-11-15 2015-09-23 密克罗奇普技术公司 斜率补偿模块
CN105429463A (zh) * 2014-09-11 2016-03-23 英飞凌科技奥地利有限公司 开关模式功率变换器中的动态电压转换控制
CN104967328A (zh) * 2015-07-15 2015-10-07 昂宝电子（上海）有限公司 用于调节电源变换系统的输出电流的系统和方法
CN105634279A (zh) * 2016-03-25 2016-06-01 东南大学 一种提高单电感多输出电源变换器负载瞬态响应的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20190013784A1 (en) 2019-01-10
TW201908905A (zh) 2019-03-01
TWI647557B (zh) 2019-01-11
US20190165745A1 (en) 2019-05-30
US10193510B1 (en) 2019-01-29
US10756687B2 (en) 2020-08-25
CN107508462A (zh) 2017-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107508462B (zh) 针对负载的切换控制器和方法
TWI643436B (zh) 開關調節器及電子機器
US8253404B2 (en) Constant voltage circuit
US8283906B2 (en) Voltage regulator
US7294994B2 (en) Power supply
US9270162B2 (en) Switching regulator and electronic device
US20120062198A1 (en) Regulator and dc/dc converter
US20120313609A1 (en) Current limiting circuit
CN106797214B (zh) 驱动电路及半导体模块
TW201914218A (zh) 切換調整器
US7554315B2 (en) Method and apparatus for adjusting a reference
US7236905B2 (en) Test apparatus and power supply circuit
US9166468B2 (en) Voltage regulator circuit with soft-start function
US8593120B2 (en) Voltage regulator
US8582267B2 (en) System and method to limit in-rush current
KR20100083871A (ko) 저전압 레귤레이터의 과전류 보호회로
KR20080000542A (ko) 스위칭 레귤레이터
US20160170425A1 (en) Power control circuit
US20180212691A1 (en) Semiconductor integrated circuit, semiconductor system, and electric source voltage control method
KR20130032287A (ko) 과전류 제한 장치를 포함하는 ｌｄｏ 전원 장치
JP5640441B2 (ja) 直流電源装置およびレギュレータ用半導体集積回路
US7741821B2 (en) Start-up circuit and method for high voltage power distribution circuit
KR20110022136A (ko) 입력전압 검출회로
TWM302193U (en) Voltage ergulator capable of avoiding input voltage drop
JP2003294815A (ja) 電池アラーム回路のアラームレベル自動補正システム及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 201203 Shanghai Pudong New Area Zhangjiang High-tech Park, No. 168 Huatuo Road, Building 3 Commercial Center

Patentee after: Angbao Integrated Circuit Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 201203 Shanghai Pudong New Area Zhangjiang High-tech Park, No. 168 Huatuo Road, Building 3 Commercial Center

Patentee before: On-Bright Electronics (Shanghai) Co.,Ltd.

Country or region before: China