專利名稱：帶便于驅(qū)動(dòng)器與變換器電路配合使用的控制接口的驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及電壓變換器，更具體地說(shuō)，涉及具有智能或自適應(yīng)接口的驅(qū)動(dòng)器，這種接口允許驅(qū)動(dòng)器用于采用不同類型或配置的變換器電路、如降-升壓和回掃直流-直流變換器電路的各種直流(DC)-直流(DC)變換器中，而不需要修改驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
直流(DC)-直流(DC)變換器是電子電路領(lǐng)域中眾所周知的。直流-直流變換器通常用來(lái)從一種直流電壓電平變換到另一種直流電壓電平。它們用于各種環(huán)境中。例如，直流-直流變換器用于向微處理器和其它邏輯器件提供電源電壓，并且還用在許多電子系統(tǒng)中以提供電源電壓，例如，在盤驅(qū)動(dòng)器中，變換器向音圈電機(jī)和主軸電機(jī)提供所需電壓。電壓源可以是電池，比如在筆記本或手持計(jì)算機(jī)或者電子裝置中那樣，或者可以是提供諸如1至36V直流電壓的另一種電源。直流-直流變換器用于把這種電源或輸入電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)載(即微處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等)所需的一種或多種調(diào)節(jié)后的輸出直流電壓。例如，當(dāng)電源提供12V或其它電源電壓時(shí)，集成電路(IC)上的許多邏輯器件在變換器提供的1.2V、3.6V和5V電壓下工作。直流-直流變換器可作為集成電路(IC)的組成部分來(lái)提供，例如在具有微處理器的IC上或者在獨(dú)立的IC上，或者作為其它應(yīng)用中的標(biāo)準(zhǔn)電路的組成部分來(lái)提供。
存在各種各樣的直流-直流變換器設(shè)計(jì)，例如脈寬調(diào)制(PWM)變換器和脈沖頻率調(diào)制(PFM)變換器，但是各直流-直流變換器一般包括變換器電路和驅(qū)動(dòng)器。變換器電路把輸入或電源電壓轉(zhuǎn)換成所需的輸出或負(fù)載電壓。驅(qū)動(dòng)器用于向變換器電路提供控制信號(hào)，以便調(diào)節(jié)變換器電路產(chǎn)生的輸出或負(fù)載電壓。目前有許多變換器電路用于直流-直流變換器。兩種常見的變換器電路根據(jù)其工作方式和電路部件配置而稱為回掃變換器和降-升壓變換器。其它變換器電路包括升壓變換器和降壓變換器。
為了驅(qū)動(dòng)這些變換器，設(shè)計(jì)了包括各種電路和部件的驅(qū)動(dòng)器。例如，驅(qū)動(dòng)器的常見實(shí)現(xiàn)包括產(chǎn)生用于調(diào)節(jié)變換器電路輸出的參考電壓的模塊或器件、對(duì)變換器電路輸出進(jìn)行抽樣的反饋部分、根據(jù)參考電壓和反饋信號(hào)產(chǎn)生誤差信號(hào)的電路、根據(jù)誤差信號(hào)對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制器(例如PWM變換器中的脈寬調(diào)制器)、附加控制部件(例如用于限定調(diào)制器信號(hào)的最大占空度的部件、用于限定變換器電路中晶體管電流的限流器件以及用于根據(jù)輸入功率電平接通和斷開驅(qū)動(dòng)器中電路的電壓保持電路)以及用于組合其它部件的信號(hào)并向變換器電路提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)以調(diào)節(jié)變換器電路輸出的邏輯電路。
為了設(shè)計(jì)或構(gòu)建直流-直流變換器，驅(qū)動(dòng)器與變換器電路類型之一配對(duì)。在一些情況下，驅(qū)動(dòng)器是與變換器電路分開制造的，例如在兩個(gè)獨(dú)立的IC中。但是，驅(qū)動(dòng)器通常配置成驅(qū)動(dòng)單一類型的變換器電路，不能用于多個(gè)變換器應(yīng)用。例如，可設(shè)計(jì)和制造驅(qū)動(dòng)器以便與包括P溝道開關(guān)晶體管的降-升壓變換器電路配合使用或配對(duì)。換句話說(shuō)，該驅(qū)動(dòng)器配置成提供驅(qū)動(dòng)或輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)這種特定類型的晶體管。不經(jīng)過(guò)修改，這種專門配置的驅(qū)動(dòng)器無(wú)法與包括N溝道開關(guān)晶體管的回掃變換器電路配合使用。目前，通過(guò)設(shè)計(jì)和制作專用于各變換器電路的獨(dú)特驅(qū)動(dòng)器，以及通過(guò)組合這些不同的驅(qū)動(dòng)器與不同的變換器電路以制造直流-直流變換器，以解決這個(gè)問題。重新設(shè)計(jì)用于不同類型的變換器電路的驅(qū)動(dòng)器導(dǎo)致與所生產(chǎn)的直流-直流變換器相關(guān)的、不希望的且往往不可接受的、增加的設(shè)計(jì)和制造成本。
因此，仍然需要一種用于直流-直流變換器的驅(qū)動(dòng)器，它與不止一個(gè)變換器電路類型兼容并因而可互換。這種驅(qū)動(dòng)器最好是經(jīng)過(guò)最少修改或者不需要修改就能夠與不同變換器電路連接，比較容易利用已知的現(xiàn)有制造能力以低相關(guān)成本來(lái)生產(chǎn)，并且電子行業(yè)樂于接受它來(lái)提供對(duì)變換器電路輸出的有效控制和/或調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供用于驅(qū)動(dòng)直流-直流變換器的變換器電路的驅(qū)動(dòng)器來(lái)解決上述問題。所述驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)是獨(dú)特的，部分是因?yàn)樽儞Q器電路可以是諸如回掃變換器和降-升壓變換器之類的許多變換器類型之一，并且驅(qū)動(dòng)器能夠產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)變換器的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，而不需要對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行修改。在這方面，驅(qū)動(dòng)器包括具有多個(gè)部件的驅(qū)動(dòng)器電路，這些部件共同用于從來(lái)自電源、如電池或其它直流電源的輸入電壓產(chǎn)生調(diào)節(jié)后的電壓。例如，驅(qū)動(dòng)器電路可以是PWM驅(qū)動(dòng)器，其中具有一些模塊或單元，諸如用于根據(jù)來(lái)自脈寬調(diào)制器的操作和輸入來(lái)產(chǎn)生提供給變換器電路的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的邏輯電路、限流單元、最大DT限定單元、VREF單元、鏈接到變換器電路的反饋模塊以及欠壓保持電路。這些模塊中的一個(gè)或多個(gè)模塊的操作由接口電路來(lái)控制，接口電路用于檢測(cè)來(lái)自電源的電壓輸入，并且把驅(qū)動(dòng)選擇器信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)器電路的一個(gè)或多個(gè)模塊，使這些模塊為所檢測(cè)的變換器類型正確地工作。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)選擇器信號(hào)提供給邏輯電路、限流模塊以及最大DT限定單元，但在其它實(shí)施例中，接口電路控制或多或少的模塊。這樣，驅(qū)動(dòng)器電路能夠自動(dòng)使其操作適應(yīng)這種類型的變換器電路，而不要求對(duì)于不同的變換器電路類型或模式來(lái)修改或制造多個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
更具體地說(shuō)，接口電路包括電壓檢測(cè)器，用于對(duì)輸入電壓進(jìn)行抽樣并以檢測(cè)器信號(hào)作為響應(yīng)。接口電路還包括驅(qū)動(dòng)選擇器，用于把檢測(cè)器信號(hào)與預(yù)選的電壓電平或比較電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)這種比較產(chǎn)生提供給驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)選擇器信號(hào)。在一些實(shí)施例中，在選擇器中提供比較器以執(zhí)行比較功能。電壓檢測(cè)器一般包括用于檢測(cè)輸入電壓的檢測(cè)電阻，而且更典型的是，包括用于產(chǎn)生檢測(cè)器信號(hào)的電流檢測(cè)放大器。在一個(gè)實(shí)施例中，電流檢測(cè)放大器被修改為高/低電流檢測(cè)放大器，它可連接到直流電源的高端或低端，并且仍然提供實(shí)質(zhì)上等效的輸出電壓或檢測(cè)器信號(hào)。簡(jiǎn)言之，這通過(guò)一種開關(guān)器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述開關(guān)器件根據(jù)檢測(cè)電壓與預(yù)設(shè)參考電壓的比較來(lái)操作，從而在連接到高端時(shí)選擇使用第一電路，或者在連接到低端時(shí)選擇使用第二電路。第一和第二電路包括具有實(shí)質(zhì)等效的電阻的匹配輸入電阻器件，另外，第一或高端電路(至少在一個(gè)實(shí)施例中)包括運(yùn)算放大器和一對(duì)串聯(lián)的電流反射鏡，而第二或低端電路包括運(yùn)算放大器和電流反射鏡(各電流反射鏡通常具有不同的配置)。


圖1是系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖，其中，根據(jù)本發(fā)明的直流-直流變換器用于把來(lái)自電源的電壓轉(zhuǎn)換為輸出到負(fù)載的電壓；圖2是根據(jù)本發(fā)明配置的直流-直流變換器、如圖1所示的變換器的電路框圖，其中驅(qū)動(dòng)器接口控制電路操作與可能具有不同配置的變換器電路配合使用的驅(qū)動(dòng)器；圖3是根據(jù)本發(fā)明的直流-直流變換器的電路框圖，其中沒有修改地使用了圖2的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路和驅(qū)動(dòng)器與降-升壓變換器電路配合；圖4是與圖3類似的直流-直流變換器的電路框圖，沒有修改地使用了圖2的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路和驅(qū)動(dòng)器與回掃變換器電路配合；圖5是已知的電流檢測(cè)放大器的電路圖，它可用作本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路的電壓檢測(cè)器，例如在圖1-4所示的控制電路中；圖6是與圖5所示類似的另一個(gè)已知電流檢測(cè)放大器的電路圖，它可用作本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路的電壓檢測(cè)器，例如在圖1-4的控制電路中；圖7是高/低端電流檢測(cè)放大電路，它可代替圖5和圖6所示的放大器而用于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路(或者其它應(yīng)用中)的電壓檢測(cè)器；以及圖8-10說(shuō)明圖7所示的電流檢測(cè)放大電路的電流反射鏡的有用實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明旨在提供一種設(shè)計(jì)方案，它使單個(gè)驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)或配置能夠與直流-直流變換器中的兩個(gè)或兩個(gè)以上變換器電路配合使用。在根據(jù)本發(fā)明配置的直流-直流變換器中，兼容接口、即驅(qū)動(dòng)器接口控制電路被提供給并鏈接到驅(qū)動(dòng)器，以便檢測(cè)或感測(cè)用于直流-直流變換器中的變換器電路的類型，并根據(jù)所檢測(cè)或感測(cè)的變換器電路類型來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器的操作。這樣，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器和接口電路組合能夠廣泛地用于增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造效率。變換器電路的檢測(cè)是本發(fā)明的一個(gè)重要特征，以及本發(fā)明的一個(gè)方面旨在提供一種電壓檢測(cè)器，它包括可用于電源的高端或低端的電流檢測(cè)放大器電路，這顯著地提高了電流檢測(cè)器的靈活性，尤其是在集成電路(IC)應(yīng)用中。簡(jiǎn)言之，并且通過(guò)以下參考圖7-10的說(shuō)明將會(huì)清楚，新的電流檢測(cè)放大器電路采用自動(dòng)控制開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的電源抑制比，提供精確的電流增益控制，使用低的VCC以及可用于大的電壓范圍。
圖1說(shuō)明結(jié)合了本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器接口概念的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可部分或完全在一個(gè)或多個(gè)IC上實(shí)現(xiàn)，例如，直流-直流變換器110可以是IC，驅(qū)動(dòng)器接口控制電路和驅(qū)動(dòng)器112可以是IC，負(fù)載104可以是與直流-直流變換器110相同或不同IC上的邏輯器件，或者作為變換器110的一個(gè)或多個(gè)部件。如圖所示，系統(tǒng)100是一種典型的系統(tǒng)，其中直流電壓由變換器轉(zhuǎn)換成要工作的負(fù)載所用的另一種直流電壓。系統(tǒng)100包括如電池之類的直流電源102，它提供一個(gè)或多個(gè)電壓的直流電，如1-36V DC。直流-直流電壓變換器110鏈接到直流電源102以接收電源電壓或輸入電壓VIN或VPOS，以及把電壓轉(zhuǎn)換成負(fù)載或輸出直流電壓VOUT，這個(gè)電壓傳給負(fù)載104(例如，另一個(gè)電路或系統(tǒng)或者諸如邏輯器件、微處理器、電機(jī)控制器之類的器件)。
根據(jù)本發(fā)明，采用自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)器來(lái)配置直流-直流變換器110，使得各種變換器類型可用于直流-直流變換器110中。如圖所示，提供變換器114來(lái)把輸入電壓VIN轉(zhuǎn)換為另一電壓VOUT，在這方面，變換器可以是多個(gè)變換器類型中的任一種，例如但不限于降壓變換器、升壓變換器、降-升壓變換器或者回掃變換器。變換器114由驅(qū)動(dòng)器118驅(qū)動(dòng)或調(diào)節(jié)，驅(qū)動(dòng)器又由驅(qū)動(dòng)器接口控制電路112來(lái)控制。驅(qū)動(dòng)器118可采用電子領(lǐng)域已知的多種配置(例如圖2所示的PWM驅(qū)動(dòng)器218)，并且驅(qū)動(dòng)器的特定配置不限于本發(fā)明，因?yàn)椴煌尿?qū)動(dòng)器配置可用于直流-直流變換器110中。
驅(qū)動(dòng)器接口控制電路112表示為設(shè)置在直流電源102和驅(qū)動(dòng)器118及變換器114之間的直流-直流變換器110中，對(duì)輸入電壓VIN進(jìn)行抽樣或檢測(cè)，并作出響應(yīng)向驅(qū)動(dòng)器118傳送控制信號(hào)或選擇器輸出信號(hào)，從而根據(jù)所確定的變換器114的類型來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器118的操作。換句話說(shuō)，來(lái)自控制電路112的選擇器輸出將隨所檢測(cè)的電壓輸入VIN以及所檢測(cè)或感測(cè)的變換器114的類型而改變。為了提供這些功能，驅(qū)動(dòng)器接口控制電路112包括電壓檢測(cè)器120，用于檢測(cè)抽樣點(diǎn)上的電壓VIN，以及向驅(qū)動(dòng)選擇器130發(fā)送檢測(cè)器信號(hào)、如檢測(cè)電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)選擇器130用于把檢測(cè)器信號(hào)與預(yù)定電壓電平、如比較電壓VCOMP進(jìn)行比較，并響應(yīng)這種比較而發(fā)送選擇器輸出信號(hào)，這個(gè)信號(hào)用于通過(guò)影響驅(qū)動(dòng)器118中的一個(gè)或多個(gè)部件的操作來(lái)控制驅(qū)動(dòng)器118的操作。
雖然本發(fā)明可與各種驅(qū)動(dòng)器配置配合使用，但說(shuō)明通過(guò)相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)、即脈寬調(diào)制器(PWM)驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的接口概念是有用的。參考圖2，圖中表示根據(jù)本發(fā)明配置的直流-直流變換器210，其中變換器電路214用于把輸入直流電壓VPOS轉(zhuǎn)換為可由負(fù)載(未示出)使用的另一個(gè)電壓。在變換器電路214和電壓源之間，提供驅(qū)動(dòng)器218以便通過(guò)驅(qū)動(dòng)輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)變換器電路214。部分根據(jù)來(lái)自鏈接到輸入電壓線和驅(qū)動(dòng)器218(以及通常鏈接到如圖3和圖4所示的變換器電路214)的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212的變換器選擇器輸出信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)或選擇驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)。
驅(qū)動(dòng)器218包括多個(gè)部件，它們共同工作以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)，這些部件中的一個(gè)或多個(gè)由來(lái)自驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212的選擇器信號(hào)來(lái)控制。所說(shuō)明的示范驅(qū)動(dòng)器218具有相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的部件集以及這些部件的布置，但本發(fā)明的其它實(shí)施例可包括其它部件，包括更少的部件，和/或包括這些部件的不同電路或布置。如圖所示，驅(qū)動(dòng)器218包括限流單元或模塊240，用于通過(guò)向邏輯電路260提供信號(hào)來(lái)限制開關(guān)晶體管的最大電流(例如參見圖3和圖4所示的變換器電路)。邏輯電路260產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)，簡(jiǎn)言之，它用于結(jié)合來(lái)自驅(qū)動(dòng)器218的其它部件的信號(hào)，圖中沒有示出，它還用于通過(guò)驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)變換器電路214的外部開關(guān)晶體管。在驅(qū)動(dòng)器218中提供了最大DT限定模塊242，用于限定來(lái)自脈寬調(diào)制器256的PWM信號(hào)的最大占空度。提供VREF單元246以產(chǎn)生參考電壓，變換器電路214的調(diào)節(jié)后的輸出電壓與此電壓成比例。
VREF單元246把信號(hào)提供給誤差信號(hào)模塊或單元248，單元248用于通過(guò)把參考電壓與從反饋模塊250接收的反饋信號(hào)進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生送往PWM 256的誤差信號(hào)或誤差放大器。反饋模塊250用于對(duì)變換器電路214的調(diào)節(jié)后輸出電壓進(jìn)行抽樣，并向誤差信號(hào)模塊248提供反饋信號(hào)。將UVLO(欠壓保持)電路254包括在內(nèi)，以便根據(jù)電源或輸入電壓VPOS的電平接通和斷開驅(qū)動(dòng)器218的相應(yīng)電路或單元。PWM256向邏輯電路260提供信號(hào)，以及脈寬調(diào)制是由來(lái)自誤差放大器或信號(hào)模塊248的誤差信號(hào)所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)的寬度。
為了使驅(qū)動(dòng)器218能夠與變換器電路214連接而不需要經(jīng)過(guò)修改以適應(yīng)電路214的配置或類型，提供驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212以便對(duì)輸入電壓VPOS進(jìn)行抽樣，確定變換器電路214的類型或配置，以及作出響應(yīng)，把選擇器輸出或控制信號(hào)發(fā)送給一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器218部件以控制其操作。為了產(chǎn)生選擇器輸出或驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212包括檢測(cè)器220和驅(qū)動(dòng)選擇器230。檢測(cè)器220包括檢測(cè)電阻器222，并用于檢測(cè)抽樣點(diǎn)上的電壓VPOS，這可以如圖所示在變換器電路214之前，或者在變換器電路214之后(如圖4所示)。然后，檢測(cè)器220把檢測(cè)器信號(hào)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)選擇器230，用于“選擇”變換器類型。在所述實(shí)施例中，通過(guò)把檢測(cè)器信號(hào)與電壓VCOMP進(jìn)行比較的比較器232來(lái)實(shí)現(xiàn)這種選擇。比較器的輸出是用于控制驅(qū)動(dòng)器218的一個(gè)或多個(gè)單元或模塊的選擇器輸出。例如，如圖所示，選擇器輸出被傳遞到限流模塊或單元240、最大DT限定模塊或單元242、誤差信號(hào)模塊或單元、反饋模塊或單元以及邏輯電路模塊或單元260。這樣，驅(qū)動(dòng)器218由驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212來(lái)控制，以便與變換器電路214正確地連接而不需要修改驅(qū)動(dòng)器218以適應(yīng)變換器電路214的配置(即，不管用于直流-直流變換器210中的變換器類型如何都可進(jìn)行連接)。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明的廣義原理的理解，參考圖3和圖4來(lái)提供對(duì)幾個(gè)具有本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)器接口控制電路的特定直流-直流實(shí)現(xiàn)的說(shuō)明。具體地說(shuō)，所建議的具有接口電路的驅(qū)動(dòng)器表示為(未經(jīng)修改地)用于降-升壓直流-直流變換器和回掃直流-直流變換器。這是目前正使用的變換器電路的主要類型或模式其中的兩種，因此，可用于說(shuō)明本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器/接口組合如何在電子行業(yè)中具有廣泛有效的用途。
圖3所示的直流-直流變換器300具有降-升壓變換器314。直流-直流變換器300包括參考圖2表示和說(shuō)明的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212以及同樣如圖2所示的驅(qū)動(dòng)器218。驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212經(jīng)過(guò)連接，從而對(duì)來(lái)自電壓源(例如圖1的電源102)的輸入電壓VPOS進(jìn)行抽樣。檢測(cè)器220還鏈接到變換器314(具體地說(shuō)，經(jīng)由線路374連接到開關(guān)360、如MOSFET等的源端)，把提供的電壓VPOS傳遞給變換器314，以便轉(zhuǎn)換為輸出電壓(例如在負(fù)載電阻324的兩端)。選擇器輸出經(jīng)由節(jié)點(diǎn)310的連接從選擇器230傳遞到驅(qū)動(dòng)器218。注意，控制電路212的選擇器230在圖2中表示為驅(qū)動(dòng)圖2所示的驅(qū)動(dòng)器218的不同部件，以及具體表示為控制限流模塊240、最大DT限定模塊242以及至少部分邏輯電路260的操作。驅(qū)動(dòng)器218同樣鏈接到變換器314，用于把驅(qū)動(dòng)器輸出或控制信號(hào)提供給變換器(具體地說(shuō)，經(jīng)由線路372提供給開關(guān)360的柵極)。
變換器314是降-升壓變換器，包括開關(guān)360(即P溝道開關(guān)晶體管等)，開關(guān)360在源極連接處經(jīng)由源極線路374鏈接到驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212的電壓檢測(cè)器220，以及在柵極連接處經(jīng)由線路372鏈接到驅(qū)動(dòng)器218的邏輯電路260，以便接收驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)。開關(guān)360的漏極連接與續(xù)流二極管340串聯(lián)，并且與驅(qū)動(dòng)器218的反饋模塊250、濾波電容器330、儲(chǔ)能電感器350以及由負(fù)載電阻器324表示的負(fù)載并聯(lián)。
圖4說(shuō)明由類似配置的驅(qū)動(dòng)器218驅(qū)動(dòng)的回掃式直流-直流變換器400，其中因包括驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212而沒有進(jìn)行修改。如圖所示，驅(qū)動(dòng)器218經(jīng)由反饋模塊250，還經(jīng)由連接到開關(guān)460的柵極和驅(qū)動(dòng)器218的邏輯電路260的線路472，與變換器電路414并聯(lián)。驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212根據(jù)在連接到開關(guān)460的源極連接以及檢測(cè)器220的檢測(cè)電阻器222的線路474上所抽樣的電壓，把控制信號(hào)提供給驅(qū)動(dòng)器218(即提供給限流模塊240、最大DT限定模塊242和邏輯電路260)。檢測(cè)器220把檢測(cè)器信號(hào)提供給選擇器230，在其中由比較器232把它與所選電壓VCOMP進(jìn)行比較，以及選擇器230把控制或選擇器輸出信號(hào)提供給所示的驅(qū)動(dòng)器部件。
變換器電路414是回掃模式或類型的直流-直流變換器，因而包括儲(chǔ)能變壓器450，它連接到輸入電壓VPOS以及連接到開關(guān)460、即N溝道MOSFET或開關(guān)晶體管等的漏極。變換器電路414還包括與變壓器450串聯(lián)的續(xù)流二極管440以及與變壓器450并聯(lián)的濾波電容器430。變換器414連接到由負(fù)載電阻器424表示的負(fù)載，以便根據(jù)輸入電壓VPOS以及來(lái)自驅(qū)動(dòng)器218的邏輯電路260的線路472上的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)來(lái)提供調(diào)節(jié)后的輸出(或變換后的)電壓。
在直流-直流變換器300和400中，檢測(cè)器220檢測(cè)P溝道開關(guān)晶體管的源極374或者N溝道開關(guān)晶體管的源極474的電壓。檢測(cè)器220的輸出饋送到選擇器230，其中比較器232把檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓VCOMP進(jìn)行比較。如果檢測(cè)器信號(hào)高于VCOMP，則變換器314或414由驅(qū)動(dòng)器接口控制電路212確定為降-升壓變換器，如果檢測(cè)器信號(hào)低于VCOMP，則確定為回掃變換器。控制電路212的輸出則用于控制驅(qū)動(dòng)器218的相應(yīng)模塊或部件(即如圖3和圖4所示的限流模塊、最大DT限定模塊和邏輯電路)，以便允許驅(qū)動(dòng)器與不同類型的變換器電路314、414連接并對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器218能夠不經(jīng)修改而自動(dòng)地驅(qū)動(dòng)不同的變換器電路314、414。
驅(qū)動(dòng)器接口控制電路112、212的電壓檢測(cè)器120、220可采用多種形式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。如圖1-4所示，檢測(cè)器一般檢測(cè)送往驅(qū)動(dòng)選擇器130、230的檢測(cè)器信號(hào)，該信號(hào)用于與可為比較器230設(shè)置的電壓VCOMP進(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，檢測(cè)器120、220包括電流檢測(cè)放大器，以便于產(chǎn)生檢測(cè)器信號(hào)。圖5和圖6說(shuō)明兩種傳統(tǒng)的電流檢測(cè)放大器500和600，它們可用作電壓檢測(cè)器120、220的一部分，向驅(qū)動(dòng)選擇器130、230提供檢測(cè)器信號(hào)。由于這些放大器500、600是相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的器件，因此它們的部件和操作不再詳細(xì)說(shuō)明，因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員通過(guò)圖5和圖6的電路圖將會(huì)理解。
可是，簡(jiǎn)言之，圖5的電流檢測(cè)放大器500用于正電源(例如圖1的電源102)上的高端檢測(cè)。放大器500配置成在比較器A1的輸入級(jí)中使用NPN晶體管。在工作中，電流檢測(cè)放大器500連接在直流-直流變換器100、210、300、400中，使得大負(fù)載電流ILOAD經(jīng)過(guò)檢測(cè)電阻RSENSE(例如圖2-4的電阻222)從RS+節(jié)點(diǎn)流入與變換器114、214、314、414的連接。電流還流經(jīng)R1、Q3和Q1，而輸出電壓信號(hào)(即檢測(cè)器信號(hào))通過(guò)流經(jīng)輸出電阻R3來(lái)產(chǎn)生。
相反，圖6的電流檢測(cè)放大器600用于負(fù)電源(例如圖1的電源102)上的低端檢測(cè)。放大器600配置成在A2的輸入級(jí)中使用PNP晶體管。在工作中，電流檢測(cè)放大器600連接在直流-直流變換器100、210、300、400中，使得電流ILOAD流經(jīng)檢測(cè)電阻RSENSE(例如圖2-4的電阻222)流入與變換器114、214、314、414的連接。電壓信號(hào)或檢測(cè)器信號(hào)由直接流過(guò)輸出電阻器R3的電流來(lái)產(chǎn)生。如上所述，放大器500、600僅可分別用于電源的高端或低端。放大器500、600(以及圖7的放大器700)常常結(jié)合在IC中，并且希望提供一種在其使用和應(yīng)用中更為靈活的電流檢測(cè)放大器。
在這方面，本發(fā)明包括圖7的電流檢測(cè)放大器700，它能夠檢測(cè)可在電源的高端或者低端上的大電流。電流檢測(cè)放大器700還配置了自動(dòng)控制開關(guān)，以便提供優(yōu)良的PSSR、精確的增益控制以及低VCC。電流檢測(cè)放大器700連接在電源(例如電源102)和變換器電路114、214、314、414之間，使得負(fù)載電流ILOAD以任何一個(gè)方向流過(guò)檢測(cè)電阻702(例如圖2-4的電阻222)。電流檢測(cè)放大器電路在節(jié)點(diǎn)704和706上連接到檢測(cè)電阻702的兩端，電流流過(guò)電阻RG1和RG2，在點(diǎn)714、716上把檢測(cè)電流CS-和CS+提供給放大器700的其它部件。
高/低檢測(cè)放大器700可以看作主要由運(yùn)算放大器720和760(標(biāo)記為OP1和OP2)、電流反射鏡730、736和750(標(biāo)記為CM1、CM2和CM3)與連接線路716、732、738、742、744、764、768構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，OP1 720具有采用PNP晶體管的輸入級(jí)，而OP2 760則具有采用NPN晶體管的輸入級(jí)(但其它OP放大器也可用于實(shí)施本發(fā)明)。放大器700還包括比較器766(標(biāo)記為CMP)，它連接到線路764，包括該比較器是為了通過(guò)比較VCS+和VREF(例如1.6V等，取決于電源)向受控開關(guān)722、726(標(biāo)記為K1和K2)提供控制信號(hào)VC，從而控制開關(guān)722、726的通或斷。
電流反射鏡CM1、CM2和CM3 730、736和750是精確電流反射鏡。雖然其它配置也可用于放大器700，但圖8-10說(shuō)明了一些示范電路，它們可用于標(biāo)記為CM1 830、CM2 936和CM3 1050的特定實(shí)施例的反射鏡。如圖所示，對(duì)于CM1 830和CM3 1050，晶體管Q1和Q2提供精確的電流反射鏡。Q3和Q4是與晶體管Q1和Q2級(jí)聯(lián)的匹配晶體管，用于增加輸出阻抗。對(duì)于CM2 936，晶體管Q1、Q2、Q3和Q4構(gòu)成威爾遜電流反射鏡。
再參考圖7，同時(shí)還參考圖8-10，當(dāng)RSENSE702放置在電源的高端(例如VCS+高于VREF)時(shí)，VC為高電壓，因而使選通電路K1 722斷開且選通電路K2 762接通(如圖7所示)。在這種情況下，OP放大器O1 720和電流反射鏡CM1 730不工作，但OP放大器O2 760和電流反射鏡CM2和CM3 736、750工作。忽略O(shè)P放大器O2 760的輸入偏置電流，IOUT＝(n)(ILOAD)(RSENSE/RG2)電流檢測(cè)放大器700的輸出電壓(或檢測(cè)器信號(hào))通過(guò)流過(guò)輸出電阻ROUT770的輸出電流IOUT來(lái)提供。
當(dāng)RSENSE702放置在電源的低端(如VCS+低于VREF)時(shí)，VC為低電壓，使選通電路K1 722接通以及選通電路K2 762斷開。在放大器700的這種狀態(tài)中，OP放大器OP1 720和電流反射鏡CM1 730工作，而OP放大器OP2 760和電流反射鏡CM2和CM3 736、750則不工作。忽略O(shè)P放大器OP1 720的輸入偏置電流，IOUT＝(n)(ILOAD)(RSENSE/RG1)同樣，電流檢測(cè)放大器700的輸出電壓(或檢測(cè)器信號(hào))通過(guò)流過(guò)輸出電阻ROUT770的輸出電流IOUT來(lái)提供。如果RG11710和RG2712是電阻值完全相等的匹配電阻器，則每當(dāng)RSENSE702放置在電源的高或低端時(shí)，得出以下等式(例如RG＝RG1＝RG2)IOUT＝(n)(ILOAD)(RSENSE/RG)這樣，輸出電壓或檢測(cè)器信號(hào)實(shí)質(zhì)上相同，而不管電壓檢測(cè)器120、220的電流檢測(cè)放大器700是連接到電源(如圖1的電源102)的高端還是低端。
電流反射鏡730、736、750的晶體管(如圖8-10的反射鏡830、936、1050的示例所示)可提供大的輸出電壓或檢測(cè)器信號(hào)范圍。增益可采用下式來(lái)計(jì)算VOUT/VRSENSE＝(n)(ROUT/RG)根據(jù)上式，增益可通過(guò)調(diào)整電阻ROUT770和RG(即RG1710和RG2712)之比來(lái)設(shè)置。
以上公開闡述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。在本發(fā)明的論述以及以下權(quán)利要求書闡明的范圍內(nèi)，能夠?qū)嵺`沒有確切闡述的其它方案或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動(dòng)直流-直流變換器電路的驅(qū)動(dòng)器，所述變換器電路可具有至少兩種配置，用于把來(lái)自電源的輸入電壓轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)后的電壓，所述驅(qū)動(dòng)器包括具有多個(gè)部件的驅(qū)動(dòng)器電路，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)，以便驅(qū)動(dòng)所述直流-直流變換器電路以產(chǎn)生所述調(diào)節(jié)后的電壓；以及與所述驅(qū)動(dòng)器電路電連接的驅(qū)動(dòng)器接口控制電路，它向所述驅(qū)動(dòng)器電路的一個(gè)或多個(gè)所述部件發(fā)送選擇器輸出信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)器接口控制電路包括檢測(cè)所述輸入電壓并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述檢測(cè)的輸入電壓的檢測(cè)器信號(hào)的電壓檢測(cè)器，還包括接收所述檢測(cè)器信號(hào)并產(chǎn)生所述選擇器輸出信號(hào)以控制所述驅(qū)動(dòng)器電路的操作的驅(qū)動(dòng)選擇器。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述兩種配置包括降-升壓變換器和回掃變換器，其中所述驅(qū)動(dòng)選擇器產(chǎn)生所述選擇器輸出信號(hào)，以指明所述直流-直流變換器電路是包括降-升壓變換器還是包括回掃變換器。
3.如權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電壓檢測(cè)器包括檢測(cè)電阻，所述檢測(cè)電阻與所述直流-直流變換器電路中的晶體管的源極電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)選擇器包括比較器，所述比較器通過(guò)把所述檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生所述選擇器輸出信號(hào)。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器部件包括用于根據(jù)來(lái)自其它所述驅(qū)動(dòng)器部件的輸入來(lái)產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)的邏輯電路，所述邏輯電路連接到所述驅(qū)動(dòng)選擇器，并且接收所述選擇器輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述其它部件包括均鏈接到所述驅(qū)動(dòng)器接口控制電路并接收所述選擇器輸出信號(hào)的限流器件和最大占空度限定器件，所述器件的操作基于所述選擇器輸出信號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電壓檢測(cè)器包括產(chǎn)生所述檢測(cè)器信號(hào)的電流檢測(cè)放大器。
8.如權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流檢測(cè)放大器可在分別對(duì)應(yīng)于所述電流檢測(cè)放大器與所述電源的高端和低端的連接的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中工作，以及所述檢測(cè)器信號(hào)在所述第一和第二狀態(tài)中實(shí)質(zhì)上等效。
9.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流檢測(cè)放大器包括用于選擇第一電路或第二電路以產(chǎn)生生成所述檢測(cè)器信號(hào)的輸出電流的裝置，所述選擇包括把所述電流檢測(cè)放大器的電壓輸入與參考電壓進(jìn)行比較。
10.如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述第一電路包括第一運(yùn)算放大器以及串聯(lián)的第一和第二電流反射鏡，以及所述第二電路包括第二運(yùn)算放大器和第三電流反射鏡。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流檢測(cè)放大器包括第一和第二電阻器件，用于分別連接到所述電源的所述高端和所述低端以及連接到所述第一和第二電路，以及所述第一和第二電阻器件具有實(shí)質(zhì)上相等的電阻值。
12.一種直流-直流變換器，包括變換器電路，用于把輸入直流電壓轉(zhuǎn)換為輸出直流電壓，所述變換器電路配置為降-升壓變換器或回掃變換器；驅(qū)動(dòng)器，與所述變換器電路電連接，用于向所述變換器電路提供驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以驅(qū)動(dòng)所述變換器電路；以及接口電路，與所述變換器電路和所述驅(qū)動(dòng)器電連接，以便對(duì)所述輸入直流電壓進(jìn)行抽樣，并且根據(jù)所述抽樣輸入直流電壓向所述驅(qū)動(dòng)器提供選擇器信號(hào)，以便控制所述驅(qū)動(dòng)器的操作。
13.如權(quán)利要求12所述的變換器，其特征在于，所述選擇器信號(hào)向所述驅(qū)動(dòng)器指明所述變換器電路被配置為降-升壓變換器還是回掃變換器。
14.如權(quán)利要求12所述的變換器，其特征在于，所述接口電路包括用于檢測(cè)所述輸入直流電壓并作出響應(yīng)而產(chǎn)生檢測(cè)器信號(hào)的電流檢測(cè)放大器，還包括接收所述檢測(cè)器信號(hào)、把所述檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓進(jìn)行比較以及根據(jù)所述比較產(chǎn)生所述選擇器信號(hào)的驅(qū)動(dòng)選擇器。
15.如權(quán)利要求14所述的變換器，其特征在于，所述電流檢測(cè)放大器可在分別對(duì)應(yīng)于所述電流檢測(cè)放大器與提供所述輸入直流電壓的電源的高端和低端的連接的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中工作，以及所述檢測(cè)器信號(hào)在所述第一和第二狀態(tài)中實(shí)質(zhì)上等效。
16.如權(quán)利要求12所述的變換器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器包括用于根據(jù)所述選擇器信號(hào)產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)器信號(hào)的邏輯電路。
17.一種與多個(gè)直流-直流變換器類型配合使用的驅(qū)動(dòng)器，包括檢測(cè)來(lái)自電源的輸入電壓并根據(jù)所述檢測(cè)產(chǎn)生檢測(cè)器信號(hào)的裝置；把所述檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓進(jìn)行比較并根據(jù)所述比較產(chǎn)生選擇器信號(hào)的裝置，所述選擇器信號(hào)指明所述直流-直流變換器類型之一；以及采用基于所述選擇器信號(hào)的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)作為所述一種直流-直流變換器類型、鏈接到所述比較和生成裝置的直流-直流變換器電路的裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述檢測(cè)和生成裝置包括檢測(cè)所述輸入電壓并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述檢測(cè)的輸入電壓的所述檢測(cè)器信號(hào)的電壓檢測(cè)器，所述電壓檢測(cè)器包括電流檢測(cè)放大器。
19.如權(quán)利要求18所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述電流檢測(cè)放大器可在分別對(duì)應(yīng)于所述電流檢測(cè)放大器與提供所述輸入電壓的電源的高端和低端的連接的第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中工作，以及所述檢測(cè)器信號(hào)在所述第一和第二狀態(tài)中實(shí)質(zhì)上等效。
20.如權(quán)利要求17所述的驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述變換器類型包括回掃型和降-升壓型，以及所述比較和生成裝置包括通過(guò)把所述檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓進(jìn)行比較來(lái)產(chǎn)生所述選擇器信號(hào)的比較器，所述選擇器信號(hào)表明所述變換器類型是回掃型還是降-升壓型。
全文摘要
一種用于可采用回掃或降－升壓變換器電路的直流－直流變換器的驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)器電路和接口電路。接口電路具有檢測(cè)來(lái)自直流電源的輸入電壓并產(chǎn)生送往驅(qū)動(dòng)選擇器的檢測(cè)器信號(hào)的檢測(cè)器。驅(qū)動(dòng)選擇器把檢測(cè)器信號(hào)與比較電壓相比以確定變換器電路類型，然后把選擇器信號(hào)發(fā)送到驅(qū)動(dòng)器電路，在其中用此信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)器電路的一個(gè)或多個(gè)部件、如用于驅(qū)動(dòng)變換器以調(diào)節(jié)變換器輸出的邏輯電路。檢測(cè)器包括檢測(cè)電阻以及電流檢測(cè)放大器，它適合于連接到電源的高端或低端，同時(shí)還產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上等效的輸出電壓或檢測(cè)器信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/24GK1684348SQ200410035040
公開日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
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