自适应死区时间控制的制作方法
自适应死区时间控制的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年3月4日提交的美国临时申请No. 61/947, 575的优先权的权 益。通过引用的方式将W上引用的申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容总体上设及开关模式电源，并且更具体地设及开关模式电源中的自适 应死区时间控制。
【背景技术】
[0004] 此处提供的背景描述是出于总体上呈现本公开内容的语境的目的。在该背景部分 中所描述的程度上的目前指定的发明人的工作、W及说明书的在提交时未被描述为现有技 术的各方面被既不明示也不暗示地作为本公开内容的现有技术而被纳入。
[0005] 开关模式电源（SMP巧是包括用于有效转换电功率的开关调节器的电子电源。和 其它电源类似，SMI^S通过转换由电源提供的功率的电压和电流特性而将功率从源（例如， AC电源）传输到负载（例如，个人电脑）。不同于线性电源，SMPS的（多个）旁路元件在 低消耗接通与关断状态之间不断切换，并且很少处于高消耗过渡状态，该使得能量的浪费 最小化。电压调节是通过改变（多个）旁路元件的接通-关断时间比来实现的。相反，线 性电源通过不断消耗旁路元件中的功率来调节输出电压。因此，较高功率转换效率是SMPS 的重要优势。
【发明内容】
[0006] 系统包括死区时间检测器、第一和第二电路、W及控制器。死区时间检测器检测死 区时间何时出现并且基于死区时间的持续时间来产生输出信号，其中死区时间是开关调节 器的高侧开关和低侧开关被关断的时间段。第一电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而 基于输出信号来产生用于接通高侧开关的第一接通信号W及用于关断低侧开关的第一关 断信号。第二电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于输出信号来产生用于接通低侧 开关的第二接通信号W及用于关断高侧开关的第二关断信号。控制器基于第一接通信号和 第一关断信号W及第二接通信号和第二关断信号来产生用于驱动高侧开关的第一口驱动 信号W及用于驱动低侧开关的第二口驱动信号。
[0007] 在其它特征中，死区时间的持续时间是第一和第二口驱动信号的函数，并且死区 时间的持续时时间与开关调节器的开关频率无关。
[0008] 在其它特征中，第一和第二电路通过分别使第一和第二接通信号的定时提前或使 第一和第二关断信号的定时延迟来控制死区时间的持续时间。
[0009] 在另一特征中，死区时间检测器包括比较器，其将阔值电压与高侧开关和低侧开 关被串联连接的节点处的电压进行比较，并且基于比较结果来产生包括电流脉冲的输出信 号。
[0010] 在其它特征中，死区时间检测器包括电压放大器和跨导放大器。电压放大器基于 阔值电压W及高侧开关和低侧开关被串联连接的节点处的电压来产生差分电压。在死区时 间出现时，跨导放大器基于差分电压来产生正电流脉冲作为输出信号。
[0011] 在另一特征中，根据死区时间检测器的期望的速度来设定电压放大器的增益。
[0012] 在另一特征中，在未出现死区时间的情况下，跨导放大器输出负电流脉冲作为输 出信号。
[0013] 在其它特征中，第一电路包括定时器、积分器和差分电压-时间转换器。定时器响 应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而产生具有预定脉冲宽度的脉冲。积分器执行死区时间检 测器的输出信号在等于预定脉冲宽度的时间段上的加权时间积分并且产生输出电压。差分 电压-时间转换器将参考电压与积分器的输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第 一接通信号和第一关断信号。
[0014] 在其它特征中，第二电路包括定时器、积分器和差分电压-时间转换器。定时器响 应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而产生具有预定脉冲宽度的脉冲。积分器执行死区时间检 测器的输出信号在等于预定脉冲宽度的时间段上的加权时间积分并且产生输出电压。差分 电压-时间转换器将参考电压与积分器的输出电压进行比较并且基于比较结果而产生第 二接通信号和第二关断信号。
[0015] 在其它特征中，系统还包括第一驱动器和第二驱动器。第一驱动器基于第一口驱 动信号来驱动高侧开关并且产生第一反馈信号。第二驱动器基于第二口驱动信号来驱动低 侧开关并且产生第二反馈信号。控制器接收第一和第二反馈信号W防止高侧开关和低侧开 关被同时接通。控制器通过重写第一和第二反馈信号来控制死区时间。
[0016] 在另一特征中，控制器包括传输延迟控制电路，其通过在脉冲宽度调制脉冲改变 状态时关断高侧和低侧开关来控制开关调节器的传输延迟。
[0017] 在另一特征中，传输延迟是脉冲宽度调制脉冲的第一沿与高侧开关和低侧开关被 串联连接的节点处的电压响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而改变时的时间之间的延迟。
[0018] 在另一特征中，传输延迟是脉冲宽度调制脉冲的第二沿与高侧开关和低侧开关被 串联连接的节点处的电压响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而改变时的时间之间的延迟。
[0019] 在又一特征中，方法包括；检测死区时间何时出现，其中死区时间是开关调节器的 高侧开关和低侧开关被关断的时间段；W及基于死区时间的持续时间来产生输出信号。方 法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于输出信号来产生用于接通高侧开关的 第一接通信号W及用于关断低侧开关的第一关断信号。方法还包括响应于脉冲宽度调制脉 冲的第二沿而基于输出信号来产生用于接通低侧开关的第二接通信号W及用于关断高侧 开关的第二关断信号。方法还包括基于第一接通和关断信号W及第二接通和关断信号来产 生用于驱动高侧开关的第一口驱动信号W及用于驱动低侧开关的第二口驱动信号。
[0020] 在其它特征中，死区时间的持续时间是第一和第二口驱动信号的函数，并且其中， 死区时间的持续时间与开关调节器的开关频率无关。
[0021] 在其它特征中，方法还包括通过分别使第一和第二接通信号的定时提前或者使第 一和第二关断信号的定时延迟来控制死区时间的持续时间。
[0022] 在其它特征中，方法还包括将阔值电压与高侧开关和低侧开关被串联连接的节点 处的电压进行比较，并且基于比较结果来产生包括电流脉冲的输出信号。
[0023] 在其它特征中，方法还包括基于阔值电压W及高侧开关和低侧开关被串联连接的 节点处的电压来产生差分电压，并且在出现死区时间时，基于差分电压来输出电流作为输 出信号。
[0024] 在其它特征中，方法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而产生具有预定脉 冲宽度的脉冲。方法还包括在等于预定脉冲宽度的时间段上对输出信号进行积分并且产生 输出电压。方法还包括将参考电压与输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第一接通 和关断信号。
[00巧]在其它特征中，方法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而产生具有预定脉 冲宽度的脉冲。方法还包括在等于预定脉冲宽度的时间段上对输出信号进行积分并且产生 输出电压。方法还包括将参考电压与输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第二接通 和关断信号。
[0026] 在其它特性中，方法还包括基于第一口驱动信号来驱动高侧开关W及基于第二口 驱动信号来驱动低侧开关。方法还包括产生第一和第二反馈信号W防止高侧开关和低侧开 关被同时接通。方法还包括通过重写第一和第二反馈信号来控制死区时间。
[0027] 在另一特征中，方法还包括通过在脉冲宽度调制脉冲改变状态时关断高侧开关和 低侧开关来控制开关调节器的传输延迟。
[0028] 根据【具体实施方式】、权利要求W及附图，本公开内容的适用性的其它方面将变得 显而易见。【具体实施方式】和具体示例旨在仅用于说明的目的，而不是要限制本公开内容的 范围。
【附图说明】
[0029] 根据【具体实施方式】和附图，本公开内容将得到更全面的理解，附图中：
[0030] 图1是包括开关调节器的开关模式电源（SMP巧的功能框图；
[0031] 图2描绘了图1的SMPS的电压和电流波形；
[0032] 图3是包括死区时间检测器W及用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的 多个自适应定时器的开关调节器的功能框图；
[0033] 图4A是用于图3的开关调节器中的死区时间检测器的功能框图；
[0034] 图4B是用于图4A的死区时间检测器中的跨导放大器的原理图；
[00巧]图4C描绘了图4B的跨导放大器的静态I-V特性；
[0036] 图4D描绘了图4B的跨导放大器的动态特性；
[0037] 图5是用于图3的开关调节器中的自适应定时器的功能框图；
[003引图6描绘了图5的自适应定时器的特性；
[0039] 图7是用于图3的开关调节器中的控制器的原理图；
[0040] 图8描绘了在图3的开关调节器W提前模式进行操作时的自适应死区时间控制的 波形图；
[0041] 图9描绘了在图3的开关调节器W延迟模式进行操作时的自适应死区时间控制的 波形图；W及
[0042] 图10是用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的方法的流程图。
[0043] 在附图中，附图标记可W重复用于标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方 式】
[0044] 现在参考图1，开关模式电源（SMPS) 100将从电源102接收的输入功率转换成输出 功率，并且将输出功率传送到负载104。SMPS100包括开关调节器106。开关调节器106包 括脉冲发生器108、控制器110、高侧驱动器112、低侧驱动器114、高侧开关W及低侧开关。 高侧开关和低侧开关被示出为HS和LS，并且也被称为高侧旁路元件和低侧旁路元件。
[0045] 脉冲发生器108使用脉冲宽度调制（PWM)来产生PWM脉冲。控制器110基于PWM 脉冲来产生控制信号W驱动高侧和低侧开关。控制器110向高侧和低侧驱动器112和114 输出控制信号。高侧和低侧驱动器112和114基于控制信号来产生实际驱动信号W分别驱 动高侧和低侧开关。
[0046] 为了确保适当的操作，旁路元件必须不被同时接通，该通常也被称为交叉传导。出 于两个原因，同时接通旁路元件可能是有害的。首先，旁路元件的串联连接在电源102的正 端子与负端子之间提供了低阻抗路径。低阻抗路径能够产生大功率消耗并且能够降低SMPS 100的功率转换效率。其次，流经串联连接的旁路元件的大电流可W损坏一个或两个旁路元 件并且使开关调节器106的可靠性随时间推移而变差。
[0047] 现在参考图2,为防止开关调节器106的交叉传导，死区时间被插入在高侧旁路元 件被接通的接通时间与低侧旁路元件被接通的关断时间之间，如图所示。在死区时间期间， 两个旁路元件被关断。连接到旁路元件被串联连接的节点（被称为切换节点（L幻）处的电 感器确保经过负载104的电流的连续性。
[0048] 由于在死区时间期间，两个旁路元件都被关断，经过电感器的电流（电感电流）根 据电感器电流的极性而流过高侧或低侧旁路元件的寄生体二极管。在图1中，正电感器电 流ILX流经低侧开关的寄生体二极管，而负电感器电流ILX流经高侧开关的寄生体二极管。
[0049] 流经任何一个寄生体二极管的电感器电流产生两种功率损耗。第一功率损耗与乘 积（VdI日DeXIdi日DE)成比例，其中，VdI日DE是在寄生体二极管被正向偏置时的寄生体二极管的非 零电压降（对于标准娃p-n结，VdIODE接近0. 7V)，并且IDIODE是流经寄生体二极管的电流。 第二功率损耗与由正向偏置的寄生体二极管由于其非零正向传输时间而收集的扩散电荷 (Qd)成比例。该电荷必须在寄生体二极管能够被反向偏置之前被移除并且W寄生体二极管 的反向恢复电荷（Qw)为上限。该两种功率损耗都与寄生体二极管被正向偏置的时间量成 比例。因此，可W通过减小死区时间的持续时间来提高SMPS100的功率转换效率。
[0050] 用于减小死区时间的方法可W包括基于与死区时间成比例的反馈信号来改变旁 路元件的接通和关断延迟。尽管该些方法可W提供最佳或最小死区时间，但是该些方法并 未减小开关调节器的传输延迟（在图2中被示出为TPH和TPL)。传输延迟被限定为控制逻 辑发出给定控制信号时的时间点与控制信号被功率级驱使时（即，切换节点LX实际上根据 控制信号进行切换时）的时间点之间的延迟。取决于延迟的持续时间W及外部条件，该延 迟响应于暂态外部激励（例如，负载电流阶跃、输入或输出电压变化、W及噪声）而产生可 能导致临界稳定性甚至不稳定性的SMPS的次优性能。该对于倾向于越来越要求暂态需求 的笔记本电脑或服务器中所使用的SMI^S而言是尤为重要的。
[0051] 本公开内容减小了开关调节器的死区时间并且同时使其传输延迟最小化。本公开 内容使一个旁路元件（例如，高侧旁路元件）的接通提前或者使另一个旁路元件（例如，低 侧旁路元件）的关断延迟。该使死区时间能够被调节到预定目标值并且同时维持了最小传 输延迟。所提出的实施方式还通过确定哪个参数（死区时间或传输延迟）具有更高的优先 级来提供用功率效率换取暂态性能的灵活性。所提出的实施方式具有使死区时间维持与开 关调节器的开关频率无关的额外优势。
[0052] 更具体地，本公开内容设及控制两个或更多开关的开关调节器，其中死区时间被 插入在一个开关的关断与另一个开关的接通之间，W防止两个开关被同时接通（被称为交 叉传导）。本公开内容的系统和方法提供了开关调节器的死区时间的自适应控制W提高功 率效率。死区时间是通过使一个旁路元件的接通提前来控制的，或者在必要的情况下通过 使另一个旁路元件的关断延迟来进行控制。该确保利用最小容许传输延迟来实现死区时间 调节。
[0053] 在启动时，当调节还未达到时，两个旁路元件的接通和关断延迟由相应驱动器的 本地传输延迟来确定，接通和关断延迟可W通过使用从驱动器接收的反馈信号来增大W大 大防止交叉传导。所提出的系统和方法首先尝试通过使一个旁路元件的接通提前来减小传 输延迟。该是通过产生试图重写从相对应的驱动器接收的接通信号的信号来实现的，该信 号使驱动器的有效传输延迟能够减小。该操作模式被称为操作的"提前"模式，其允许通过 减小（而不是增大）总体传输延迟来实现自适应死区时间控制。
[0054] 在提前模式的结尾，开关调节器具有最小传输延迟，但是死区时间可能大于期望 的值（但是小于本地死区时间）。最小传输延迟的状况对于开关调节器的暂态性能和稳定 性来说是理想的，但是从功率转换效率的角度来说可能是不令人满意的。为此，控制器可W 继续W提前模式进行操作，即使所测量的死区时间大于预定的目标死区时间。换言之，控制 器可W被设定为给予传输延迟比死区时间高的优先级。该特征允许功率效率与暂态性能之 间的权衡。
[0055] 在完成操作的提前模式之后，并且在所测量的死区时间仍然大于期望的值的情况 下，控制器开始进行操作的"延迟"模式，其中，控制器将一个旁路元件的接通延迟固定到接 近零，并且开始增大另一个旁路元件的关断延迟，直到实现死区时间调节。在操作的延迟模 式中，W传输延迟为代价而减小了死区时间。
[0056] 现在参考图3,示出了根据本公开内容的开关调节器150。开关调节器150包括死 区时间检测器152、自适应定时器154和156、控制器158、高侧和低侧驱动器112和114、W 及高侧和低侧开关。死区时间检测器152包括快速且对称的比较器，其准确测量每个死区 时间的持续时间并且输出与死区时间成比例的信号。自适应定时器154和156中的每一个 基于从死区时间检测器152接收的信息来产生接通和关断信号。控制器158处理接通和关 断信号W产生高侧和低侧驱动信号值皿RV和DLDRV)。
[0057] 参考图4A-4D来详细解释死区时间检测器152。参考图5和6来详细解释自适应 定时器154和156。参考图7来详细解释控制器158。
[005引死区时间检测器152W及自适应定时器154和156使用"电流模式"方法，相较于 "电压模式"方法，"电流模式"方法允许提高的调整准确度。使用电压模式方法的死区时间 检测器产生通常为低并且仅在死区时间期间变为高的逻辑（电压）信号。产生该种逻辑信 号需要在死区时间检测器的输出处具有非常高的电压转换速率，因为几伏特（例如，1. 8V 或3. 3V或5V)的电压摆动必须在非常短的时间量（通常小于Ins)内被覆盖。此外，死区 时间检测器必须高度对称，因为上升沿与下降沿之间的差可能破坏与死区时间持续时间有 关的信息。最后，死区时间检测器必须非常快速，W允许死区时间的检测大约为几纳秒。在 使用电压模式方法来产生电压输出信号的死区时间检测器中不能满足所有该些需要。由于 高传输延迟和非对称性质（不同的上升和下降时间），使用电压模式方法的死区时间检测 器是不准确的。
[0059] 所提出的电流模式方法基于使用包括死区时间持续时间的信息的电流（而不是 电压）信号。死区时间检测器152使用电流模式方法并且包括产生输出电流信号I0UT的电 压比较器。死区时间检测器152的输出节点仅在死区时间期间被供应给定量的正电流，在 不处于死区时间时，输出电流为负。该简化了死区时间检测器152的设计，因为可W使用适 当的跨导级来从非常小的电压转换速率产生所需的电流转换速率。相较于电压模式方法， 电流模式方法使传输延迟能够大大减小，该通常使死区时间检测器152充分对称而无需额 外的设计工作。
[0060] 因此，死区时间检测器152包括产生输出电流信号的电压比较器。死区时间检测 器152将切换节点LX的电压VLX与固定的电压阔值VTH进行比较W检测死区时间何时出 现。在出现死区时间时，死区时间检测器152在输出节点处产生电流的正脉冲。死区时间 检测器152的输出节点处的正电流值和负电流值可W是预定义的。电流的正脉冲具有与死 区时间的持续时间成比例的持续时间。
[0061] 电压比较器被设计为具有对输入阶跃信号的非常快速的响应（通常小于1纳秒） 并且具有高度对称性（例如，上升与下降传输延迟之间的差大约为几百皮秒）。该相对于电 压模式方法而言是显著的提高，在电压模式方法中，上述时间将高出=到四倍。
[0062] 现在参考图4A-4D，示出了死区时间检测器152。在图4A中，死区时间检测器152 包括电压放大器160和跨导放大器162。电压放大器160包括低增益电压放大器。VP和 VN表示电压放大器160的正输入和负输入处的电压并且分别等于VTH和VLX。跨导放大器 162包括电流输送器跨导放大器。在图4B中，示出了 跨导放大器162的简化原理图。在图 4C中，示出了跨导放大器162的静态I-V特性。在图4D中，示出了跨导放大器162的动态 特性。
[0063] 如果在跨导放大器162的输入处提供了足够的差分电压，则跨导放大器162允许 偏置电流ICHG被完全切换到输出节点。该差分电压是由增益可W被调整为使死区时间检 测器152的速度最优化的电压放大器160提供的。等于（-IDSC)的负电流总是出现在跨导 放大器的输出节点。可W选择ICHG与IDSC之比W如下所示地调节期望的死区时间。
[0064] 在图3中，死区时间检测器152的输出被供应给自适应定时器154和156。自适应 定时器154和156中的每一个分别仅在一个VLX转变（低到高或高到低）期间控制死区时 间。自适应定时器154和156的其中之一（例如，自适应定时器154)在PWM脉冲为逻辑高 时被启用，而另一个自适应定时器（例如，自适应定时器156)在PWM脉冲为逻辑低时被启 用。
[0065] 现在参考图5,示出了自适应定时器154。自适应定时器156的操作类似于自适应 定时器154的操作，并且因此不进行描述W避免重复。例如，自适应定时器154用于低到高 VLX转变。自适应定时器154包括窗口发生器200、积分器202W及差分电压-时间转换器 204。
[0066] 窗口发生器200包括在该示例中由PWM脉冲的上升沿触发的定时器。窗口发生器 200在PWM脉冲的上升沿处产生具有持续时间或脉冲宽度Tw的脉冲或时间窗口。时间窗口 的持续时间Tw小于PWM脉冲的持续时间或脉冲宽度。
[0067] 积分器202接收由死区时间检测器152产生的电流信号I0UT化及由窗口发生器 200产生的脉冲（时间窗口Tw)。积分器执行电流信号I0UT在时间窗口Tw上的加权时间 积分并且根据W下方程输出电压VH0LD:
[0068]
[0069] 其中，to为积分开始（例如，PWM信号的上升沿）的时间点，并且a为加权因数。 仅在时间窗口 [t0，t0+Tw]期间进行积分。
[0070] 电流信号I0UT仅在死区时间期间具有等于（ICHG-IDSC)的正幅值并且在其它时 间具有等于（-IDSC)的负幅值。因此，一旦PWM脉冲变为逻辑高（即，在时间窗口Tw的起 始或时间点t。)，瞬时电压VH0LD就开始下降，因为部分积分结果为负。如果在时间窗口Tw 期间出现死区时间，则幅值（ICHG-IDSC)的正电流脉冲由死区时间检测器152产生，并且瞬 时电压VH0LD开始上升。在稳态操作中，电压VH0LD在整个时间窗口Tw上的积分值不发生 变化，因为它由系统来调节并且必须满足W下方程；（1) IdscXT"=IchgXT^em,
[0071] 该是基本设计方程，用W确定作为时间窗口Tww及充电和放电电流的函数的经 调节的死区时间。即，期望的死区时间可W通过选择和Ids。来实现。方程（1)示出 经调节的死区时间与开关调节器的开关频率无关。
[0072] 平均电压VH0LD由自适应定时器154的控制环来限定。如上所述，平均电压VH0LD 从死区时间检测器152所输出的电流信号I0UT的积分获得。平均电压VH0LD还确定了高 侧和低侧开关的接通和关断时刻，其反过来限定了经调节的死区时间。
[0073] 差分电压-时间转换器202将平均电压VH0LD与参考电压VREF进行比较。差分 电压-时间转换器202基于差分电压（VH0LD-VRE巧来产生实际接通和关断信号DH0N和 化OFF。因此，在自适应定时器154的控制环进行调节时，差分电压（VH0LD-VRE巧被不断调 整W调节期望的死区时间。
[0074] 现在参考图6A，详细解释了自适应定时器154的操作。系统W电压VH0LD= 0V开 始。因此，在PWM变为高之后关断信号化OFF立刻变为高，而接通信号DH0N在很长的延迟 之后才变为高。在该状况下，死区时间可能大于期望的值。因此，从死区时间检测器152接 收的电流信号I0UT在整个时间段Tw上的积分为正并且使电压VH0LD增大。
[007引一旦电压V册LD增大，接通信号畑ON的延迟下降。类似地，关断信号化OFF的延 迟增大。当电压VH0LD等于参考电压VR邸时，接通信号DH0N和关断信号化OFF的延迟相 等（在图6A中被称为交叉延迟）。差分电压-电流转换器204可W被设计为使接通信号 DH0N和关断信号化OFF的延迟接近电压VH0LD等于参考电压VREF时的最小值。因此，当 电压VH0LD增大到参考电压VR邸时，关断信号化OFF的延迟可W被假定为基本维持恒定。 当电压V册LD增大到参考电压VREFW上时，可W观察到类似的行为，但是D册N和化OFF的 作用被反转。图6A中示出了差分电压-时间转换器204的实际形式的特性的图示。出于 比较的目的，图她中示出了差分电压-时间转换器204的理想形式的特性。当VH0LD等于 VREF时，差分电压-时间转换器204的理想形式具有零最小延迟和零延迟。此外，从最小到 最大延迟的转变为线性。W接近差分电压-时间转换器204的理想形式的特性为目标，可W实现差分电压-时间转换器204的不同电路实施方式。设计权衡由整体系统准确度、线 性度、消耗和占用面积来驱动。
[007引在图3中，自适应定时器154和156中的每一个输出两个信号港通信号和关断 信号。自适应定时器154输出用于高侧开关的接通信号DH0N和用于低侧开关的关断信号 化OFF。自适应定时器156输出用于低侧开关的接通信号化ON和用于高侧开关的关断信号 DH0FF。来自自适应定时器154和156的该些信号被输出到控制器158。控制器158产生用 于高侧和低侧旁路元件的实际口驱动信号值皿RV和DLDRV)。
[0077] 控制器158还接收来自高侧和低侧驱动器112和114的反馈信号值HF和DL巧作 为输入。该些信号值HF和DL巧是旁路元件口信号DH和化的电平移位形式。该些信号 值HF和DL巧用于防止旁路元件的交叉传导。然而，该些信号值HF和DL巧仅允许死区时 间的粗调控制，该粗调控制通常在10-2化S的范围内（或甚至更多地取决于高侧和低侧驱 动器112和114的传输延迟）。本公开内容提出的自适应死区时间控制应该重写反馈信号 DHF和DLFW进一步减小死区时间的持续时间并且提高开关调节器的功率效率。该由如下 描述的控制器158来实现。
[007引现在参考图7,详细地示出了控制器158。控制器158包括高侧控制逻辑180、低 侧控制逻辑182、和传输延迟控制逻辑184。在高侧控制逻辑180中，假设自适应死区时间 不受调节值H0N为低），如果反馈信号DLF为高（指示低侧旁路元件仍然被接通），则高侧 口驱动信号D皿RV不能被强制置高，因此防止了交叉传导。当自适应死区时间控制环进行 调节时，相对于PWM脉冲的上升沿变高的接通信号DH0N的延迟随电压VH0LD继续增大而变 小。在电压V册LD的特定电平处，接通信号D册N在DLF变低之前变高，因此允许高侧旁路 元件的接通并且重写反馈信号DLF。
[0079] 传输延迟控制逻辑184可W防止系统进入延迟模式。当使传输延迟最小化的信号 MINPD为低时，传输延迟控制逻辑184产生关断信号D皿RV0FFB和DLDRV0FFB。关断信号 D皿RV0FFB和DLDRV0FFB分别由自适应定时器154和156通过高侧控制逻辑180和低侧控 制逻辑182中的信号DH0FF和化OFF来进行控制。因此旁路元件关断可W被延迟W确保死 区时间调节。
[0080] 另一方面，当信号MINTO为高时，一旦PWM脉冲改变逻辑电平，则旁路元件被关断 (例如，一旦PWM脉冲变低，则高侧旁路元件被关断）。如上面所提到的，该可W防止死区时 间调节，但是可W确保传输延迟最小，该优化了开关调节器的暂态响应和稳定性。
[0081] 上述的原理可W被简单地延伸到图7中所示的与高侧和低侧旁路元件的接通和 关断有关的其它信号。前面所描述的控制系统W提前模式或延迟模式进行操作的能力在任 何操作状况下确保死区时间调节，因为可W在没有任何限制的情况下调整延迟。仅有的实 践限制是在系统由于外部状况而需要W延迟模式进行操作时的传输延迟的增大。
[0082] 图8和图9分别示出了在提前模式和延迟模式中的与低到高VLX转变有关的自适 应死区时间控制的波形。在图8中，通过如左箭头所指示的使接通信号DH0N提前，可W减小 死区时间TDEAD，如左箭头所指示的。在图9中，通过如右箭头所指示的使关断信号化OFF 延迟，可W减小死区时间TDEAD，如右箭头所指示的。
[0083] 现在参考图10,示出了用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的方法300。 在302处，在第一自适应定时器中，在PWM脉冲的上升沿产生具有预定持续时间Tw的脉冲。 在304处，当在时间窗口Tw期间出现死区时间时，可W由死区时间检测器产生第一电流脉 冲。在306处，由死区时间检测器输出的电流信号在时间窗口Tw上进行积分。在308处，在 脉冲Tw的结尾，积分器的输出电压与参考电压进行比较，并且基于比较结果而产生用于高 侧开关的接通信号和用于低侧开关的关断信号。在310处，在第二自适应定时器中，在PWM 脉冲的下降沿产生具有预定持续时间Tw的脉冲。在312处，当在时间窗口 Tw期间出现死 区时间时，可W由死区时间检测器产生第二电流脉冲。在314处，由死区时间检测器输出的 电流信号在时间窗口Tw上进行积分。在316处，在脉冲Tw的结尾，积分器的输出电压与参 考电压进行比较，并且基于比较结果而产生用于低侧开关的接通信号和用于高侧开关的关 断信号。在318处，基于由第一和第二自适应定时器产生的接通和关断信号来产生用于驱 动高侧和低侧开关的驱动信号。在320处，通过使高侧和低侧开关的接通提前来调节死区 时间。一旦PWM脉冲改变状态（逻辑电平），则通过关断高侧和低侧开关来使传输延迟最小 化。
[0084] 前面的描述本质上仅是示意性的，并且决不是要限制本公开内容、其应用、或用 途。本公开内容的宽泛教导可W通过各种形式来实施。因此，尽管本公开内容包括特定示 例，但是本公开内容的真实范围不应该被限制于此，因为在研究了附图、说明书和权利要求 之后，其它修改将变得显而易见。如本文所使用的，短语A、B和C的至少其中之一应该被解 释为使用非排他性逻辑OR来表示逻辑（A或B或C)。要理解，方法中的一个或多个步骤可 不同顺序（或同时）来执行，而并不改变本公开内容的原理。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 死区时间检测器，其检测死区时间何时出现并且基于所述死区时间的持续时间来产生 输出信号，其中，所述死区时间是开关调节器的高侧开关和低侧开关被关断的时间段； 第一电路，其响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通 所述高侧开关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号； 第二电路，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于 接通所述低侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号； 控制器，其基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述 第二关断信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号和用于驱动所述低侧开关 的第二门驱动信号。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间的所述持续时间是所述第一门驱 动信号和所述第二门驱动信号的函数，并且其中，所述死区时间的所述持续时间与所述开 关调节器的开关频率无关。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路通过分别使所述 第一接通信号和所述第二接通信号的定时提前或者使所述第一关断信号和所述第二关断 信号的定时延迟来控制所述死区时间的所述持续时间。4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间检测器包括比较器，所述比较器将 阈值电压与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压进行比较，并且基于 比较结果来产生包括电流脉冲的所述输出信号。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间检测器包括： 电压放大器，其基于阈值电压以及所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处 的电压来产生差分电压；以及 跨导放大器，其在所述死区时间出现时基于所述差分电压来输出正电流作为所述输出 信号。6. 根据权利要求5所述的系统，其中，根据所述死区时间检测器的期望的速度来设定 所述电压放大器的增益。7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述跨导放大器在未出现所述死区时间的情况 下输出负电流脉冲作为所述输出信号。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电路包括： 定时器，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第一沿而产生具有预定脉冲宽度的脉 冲； 积分器，其执行所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间 段上的加权时间积分并且产生输出电压；以及 差分电压-时间转换器，其将参考电压与所述积分器的所述输出电压进行比较并且基 于比较结果来产生所述第一接通信号和所述第一关断信号。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二电路包括： 定时器，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第二沿而产生具有预定脉冲宽度的脉 冲； 积分器，其执行所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间 段上的加权时间积分并且产生输出电压；以及 差分电压-时间转换器，其将参考电压与所述积分器的所述输出电压进行比较并且基 于比较结果来产生所述第二接通信号和所述第二关断信号。10. 根据权利要求1所述的系统，还包括： 第一驱动器，其基于所述第一门驱动信号来驱动所述高侧开关并且产生第一反馈信 号；以及 第二驱动器，其基于所述第二门驱动信号来驱动所述低侧开关并且产生第二反馈信 号， 其中，所述控制器接收所述第一反馈信号和所述第二反馈信号以防止所述高侧开关和 所述低侧开关被同时接通，并且 其中，所述控制器通过重写所述第一反馈信号和所述第二反馈信号来控制所述死区时 间。11. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括传输延迟控制电路，所述传输 延迟控制电路通过在所述脉冲宽度调制脉冲改变状态时关断所述高侧开关和所述低侧开 关来控制所述开关调节器的传输延迟。12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述传输延迟是所述脉冲宽度调制脉冲的所 述第一沿与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压响应于所述脉冲宽 度调制脉冲的所述第一沿而改变时的时间之间的延迟。13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述传输延迟是所述脉冲宽度调制脉冲的所 述第二沿与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压响应于所述脉冲宽 度调制脉冲的所述第二沿而改变时的时间之间的延迟。14. 一种方法，包括： 检测死区时间何时出现，其中，所述死区时间是开关调节器的高侧开关和低侧开关被 关断的时间段； 基于所述死区时间的持续时间来产生输出信号； 响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述高侧开 关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号； 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述低 侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号； 基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述第二关断 信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号以及用于驱动所述低侧开关的第二 门驱动信号。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述死区时间的所述持续时间是所述第一门 驱动信号和所述第二门驱动信号的函数，并且其中，所述死区时间的所述持续时间与所述 开关调节器的开关频率无关。16. 根据权利要求14所述的方法，还包括通过分别使所述第一接通信号和所述第二接 通信号的定时提前或者使所述第一关断信号和所述第二关断信号的定时延迟来控制所述 死区时间的所述持续时间。17. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 将阈值电压与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压进行比较；以 及 基于比较结果来产生包括电流脉冲的所述输出信号。18. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 基于阈值电压以及所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压来产生 差分电压；以及 在所述死区时间出现时，基于所述差分电压来输出电流作为所述输出信号。19. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第一沿来产生具有预定脉冲宽度的脉冲； 将所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间段上进行积 分并且产生输出电压； 将参考电压与积分器的所述输出电压进行比较；以及 基于比较结果来产生所述第一接通信号和所述第一关断信号。20. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第二沿来产生具有预定脉冲宽度的脉冲； 将所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间段上进行积 分并且产生输出电压； 将参考电压与积分器的所述输出电压进行比较；以及 基于比较结果来产生所述第二接通信号和所述第二关断信号。21. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 基于所述第一门驱动信号来驱动所述高侧开关； 基于所述第二门驱动信号来驱动所述低侧开关； 产生第一反馈信号和第二反馈信号以防止所述高侧开关和所述低侧开关被同时接通； 以及 通过重写所述第一反馈信号和所述第二反馈信号来控制所述死区时间。22. 根据权利要求14所述的方法，还包括：通过在所述脉冲宽度调制脉冲改变状态时 关断所述高侧开关和所述低侧开关来控制所述开关调节器的传输延迟。
【专利摘要】本发明描述了自适应死区时间控制。死区时间检测器在包括高侧开关和低侧开关的开关调节器中检测死区时间何时出现，并且基于所述死区时间的持续时间来产生输出信号。第一电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述高侧开关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号。第二电路响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述低侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号。控制器基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述第二关断信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号和用于驱动所述低侧开关的第二门驱动信号。
【IPC分类】H02M1/38
【公开号】CN104901526
【申请号】CN201510190541
【发明人】T·比昂迪, A·马加祖
【申请人】马克西姆综合产品公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
【公告号】US20150256074
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年3月4日提交的美国临时申请No. 61/947, 575的优先权的权 益。通过引用的方式将W上引用的申请的全部内容并入本文中。
技术领域
[0003] 本公开内容总体上设及开关模式电源，并且更具体地设及开关模式电源中的自适 应死区时间控制。
【背景技术】
[0004] 此处提供的背景描述是出于总体上呈现本公开内容的语境的目的。在该背景部分 中所描述的程度上的目前指定的发明人的工作、W及说明书的在提交时未被描述为现有技 术的各方面被既不明示也不暗示地作为本公开内容的现有技术而被纳入。
[0005] 开关模式电源（SMP巧是包括用于有效转换电功率的开关调节器的电子电源。和 其它电源类似，SMI^S通过转换由电源提供的功率的电压和电流特性而将功率从源（例如， AC电源）传输到负载（例如，个人电脑）。不同于线性电源，SMPS的（多个）旁路元件在 低消耗接通与关断状态之间不断切换，并且很少处于高消耗过渡状态，该使得能量的浪费 最小化。电压调节是通过改变（多个）旁路元件的接通-关断时间比来实现的。相反，线 性电源通过不断消耗旁路元件中的功率来调节输出电压。因此，较高功率转换效率是SMPS 的重要优势。
【发明内容】
[0006] 系统包括死区时间检测器、第一和第二电路、W及控制器。死区时间检测器检测死 区时间何时出现并且基于死区时间的持续时间来产生输出信号，其中死区时间是开关调节 器的高侧开关和低侧开关被关断的时间段。第一电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而 基于输出信号来产生用于接通高侧开关的第一接通信号W及用于关断低侧开关的第一关 断信号。第二电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于输出信号来产生用于接通低侧 开关的第二接通信号W及用于关断高侧开关的第二关断信号。控制器基于第一接通信号和 第一关断信号W及第二接通信号和第二关断信号来产生用于驱动高侧开关的第一口驱动 信号W及用于驱动低侧开关的第二口驱动信号。
[0007] 在其它特征中，死区时间的持续时间是第一和第二口驱动信号的函数，并且死区 时间的持续时时间与开关调节器的开关频率无关。
[0008] 在其它特征中，第一和第二电路通过分别使第一和第二接通信号的定时提前或使 第一和第二关断信号的定时延迟来控制死区时间的持续时间。
[0009] 在另一特征中，死区时间检测器包括比较器，其将阔值电压与高侧开关和低侧开 关被串联连接的节点处的电压进行比较，并且基于比较结果来产生包括电流脉冲的输出信 号。
[0010] 在其它特征中，死区时间检测器包括电压放大器和跨导放大器。电压放大器基于 阔值电压W及高侧开关和低侧开关被串联连接的节点处的电压来产生差分电压。在死区时 间出现时，跨导放大器基于差分电压来产生正电流脉冲作为输出信号。
[0011] 在另一特征中，根据死区时间检测器的期望的速度来设定电压放大器的增益。
[0012] 在另一特征中，在未出现死区时间的情况下，跨导放大器输出负电流脉冲作为输 出信号。
[0013] 在其它特征中，第一电路包括定时器、积分器和差分电压-时间转换器。定时器响 应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而产生具有预定脉冲宽度的脉冲。积分器执行死区时间检 测器的输出信号在等于预定脉冲宽度的时间段上的加权时间积分并且产生输出电压。差分 电压-时间转换器将参考电压与积分器的输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第 一接通信号和第一关断信号。
[0014] 在其它特征中，第二电路包括定时器、积分器和差分电压-时间转换器。定时器响 应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而产生具有预定脉冲宽度的脉冲。积分器执行死区时间检 测器的输出信号在等于预定脉冲宽度的时间段上的加权时间积分并且产生输出电压。差分 电压-时间转换器将参考电压与积分器的输出电压进行比较并且基于比较结果而产生第 二接通信号和第二关断信号。
[0015] 在其它特征中，系统还包括第一驱动器和第二驱动器。第一驱动器基于第一口驱 动信号来驱动高侧开关并且产生第一反馈信号。第二驱动器基于第二口驱动信号来驱动低 侧开关并且产生第二反馈信号。控制器接收第一和第二反馈信号W防止高侧开关和低侧开 关被同时接通。控制器通过重写第一和第二反馈信号来控制死区时间。
[0016] 在另一特征中，控制器包括传输延迟控制电路，其通过在脉冲宽度调制脉冲改变 状态时关断高侧和低侧开关来控制开关调节器的传输延迟。
[0017] 在另一特征中，传输延迟是脉冲宽度调制脉冲的第一沿与高侧开关和低侧开关被 串联连接的节点处的电压响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而改变时的时间之间的延迟。
[0018] 在另一特征中，传输延迟是脉冲宽度调制脉冲的第二沿与高侧开关和低侧开关被 串联连接的节点处的电压响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而改变时的时间之间的延迟。
[0019] 在又一特征中，方法包括；检测死区时间何时出现，其中死区时间是开关调节器的 高侧开关和低侧开关被关断的时间段；W及基于死区时间的持续时间来产生输出信号。方 法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于输出信号来产生用于接通高侧开关的 第一接通信号W及用于关断低侧开关的第一关断信号。方法还包括响应于脉冲宽度调制脉 冲的第二沿而基于输出信号来产生用于接通低侧开关的第二接通信号W及用于关断高侧 开关的第二关断信号。方法还包括基于第一接通和关断信号W及第二接通和关断信号来产 生用于驱动高侧开关的第一口驱动信号W及用于驱动低侧开关的第二口驱动信号。
[0020] 在其它特征中，死区时间的持续时间是第一和第二口驱动信号的函数，并且其中， 死区时间的持续时间与开关调节器的开关频率无关。
[0021] 在其它特征中，方法还包括通过分别使第一和第二接通信号的定时提前或者使第 一和第二关断信号的定时延迟来控制死区时间的持续时间。
[0022] 在其它特征中，方法还包括将阔值电压与高侧开关和低侧开关被串联连接的节点 处的电压进行比较，并且基于比较结果来产生包括电流脉冲的输出信号。
[0023] 在其它特征中，方法还包括基于阔值电压W及高侧开关和低侧开关被串联连接的 节点处的电压来产生差分电压，并且在出现死区时间时，基于差分电压来输出电流作为输 出信号。
[0024] 在其它特征中，方法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而产生具有预定脉 冲宽度的脉冲。方法还包括在等于预定脉冲宽度的时间段上对输出信号进行积分并且产生 输出电压。方法还包括将参考电压与输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第一接通 和关断信号。
[00巧]在其它特征中，方法还包括响应于脉冲宽度调制脉冲的第二沿而产生具有预定脉 冲宽度的脉冲。方法还包括在等于预定脉冲宽度的时间段上对输出信号进行积分并且产生 输出电压。方法还包括将参考电压与输出电压进行比较并且基于比较结果来产生第二接通 和关断信号。
[0026] 在其它特性中，方法还包括基于第一口驱动信号来驱动高侧开关W及基于第二口 驱动信号来驱动低侧开关。方法还包括产生第一和第二反馈信号W防止高侧开关和低侧开 关被同时接通。方法还包括通过重写第一和第二反馈信号来控制死区时间。
[0027] 在另一特征中，方法还包括通过在脉冲宽度调制脉冲改变状态时关断高侧开关和 低侧开关来控制开关调节器的传输延迟。
[0028] 根据【具体实施方式】、权利要求W及附图，本公开内容的适用性的其它方面将变得 显而易见。【具体实施方式】和具体示例旨在仅用于说明的目的，而不是要限制本公开内容的 范围。
【附图说明】
[0029] 根据【具体实施方式】和附图，本公开内容将得到更全面的理解，附图中：
[0030] 图1是包括开关调节器的开关模式电源（SMP巧的功能框图；
[0031] 图2描绘了图1的SMPS的电压和电流波形；
[0032] 图3是包括死区时间检测器W及用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的 多个自适应定时器的开关调节器的功能框图；
[0033] 图4A是用于图3的开关调节器中的死区时间检测器的功能框图；
[0034] 图4B是用于图4A的死区时间检测器中的跨导放大器的原理图；
[00巧]图4C描绘了图4B的跨导放大器的静态I-V特性；
[0036] 图4D描绘了图4B的跨导放大器的动态特性；
[0037] 图5是用于图3的开关调节器中的自适应定时器的功能框图；
[003引图6描绘了图5的自适应定时器的特性；
[0039] 图7是用于图3的开关调节器中的控制器的原理图；
[0040] 图8描绘了在图3的开关调节器W提前模式进行操作时的自适应死区时间控制的 波形图；
[0041] 图9描绘了在图3的开关调节器W延迟模式进行操作时的自适应死区时间控制的 波形图；W及
[0042] 图10是用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的方法的流程图。
[0043] 在附图中，附图标记可W重复用于标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方 式】
[0044] 现在参考图1，开关模式电源（SMPS) 100将从电源102接收的输入功率转换成输出 功率，并且将输出功率传送到负载104。SMPS100包括开关调节器106。开关调节器106包 括脉冲发生器108、控制器110、高侧驱动器112、低侧驱动器114、高侧开关W及低侧开关。 高侧开关和低侧开关被示出为HS和LS，并且也被称为高侧旁路元件和低侧旁路元件。
[0045] 脉冲发生器108使用脉冲宽度调制（PWM)来产生PWM脉冲。控制器110基于PWM 脉冲来产生控制信号W驱动高侧和低侧开关。控制器110向高侧和低侧驱动器112和114 输出控制信号。高侧和低侧驱动器112和114基于控制信号来产生实际驱动信号W分别驱 动高侧和低侧开关。
[0046] 为了确保适当的操作，旁路元件必须不被同时接通，该通常也被称为交叉传导。出 于两个原因，同时接通旁路元件可能是有害的。首先，旁路元件的串联连接在电源102的正 端子与负端子之间提供了低阻抗路径。低阻抗路径能够产生大功率消耗并且能够降低SMPS 100的功率转换效率。其次，流经串联连接的旁路元件的大电流可W损坏一个或两个旁路元 件并且使开关调节器106的可靠性随时间推移而变差。
[0047] 现在参考图2,为防止开关调节器106的交叉传导，死区时间被插入在高侧旁路元 件被接通的接通时间与低侧旁路元件被接通的关断时间之间，如图所示。在死区时间期间， 两个旁路元件被关断。连接到旁路元件被串联连接的节点（被称为切换节点（L幻）处的电 感器确保经过负载104的电流的连续性。
[0048] 由于在死区时间期间，两个旁路元件都被关断，经过电感器的电流（电感电流）根 据电感器电流的极性而流过高侧或低侧旁路元件的寄生体二极管。在图1中，正电感器电 流ILX流经低侧开关的寄生体二极管，而负电感器电流ILX流经高侧开关的寄生体二极管。
[0049] 流经任何一个寄生体二极管的电感器电流产生两种功率损耗。第一功率损耗与乘 积（VdI日DeXIdi日DE)成比例，其中，VdI日DE是在寄生体二极管被正向偏置时的寄生体二极管的非 零电压降（对于标准娃p-n结，VdIODE接近0. 7V)，并且IDIODE是流经寄生体二极管的电流。 第二功率损耗与由正向偏置的寄生体二极管由于其非零正向传输时间而收集的扩散电荷 (Qd)成比例。该电荷必须在寄生体二极管能够被反向偏置之前被移除并且W寄生体二极管 的反向恢复电荷（Qw)为上限。该两种功率损耗都与寄生体二极管被正向偏置的时间量成 比例。因此，可W通过减小死区时间的持续时间来提高SMPS100的功率转换效率。
[0050] 用于减小死区时间的方法可W包括基于与死区时间成比例的反馈信号来改变旁 路元件的接通和关断延迟。尽管该些方法可W提供最佳或最小死区时间，但是该些方法并 未减小开关调节器的传输延迟（在图2中被示出为TPH和TPL)。传输延迟被限定为控制逻 辑发出给定控制信号时的时间点与控制信号被功率级驱使时（即，切换节点LX实际上根据 控制信号进行切换时）的时间点之间的延迟。取决于延迟的持续时间W及外部条件，该延 迟响应于暂态外部激励（例如，负载电流阶跃、输入或输出电压变化、W及噪声）而产生可 能导致临界稳定性甚至不稳定性的SMPS的次优性能。该对于倾向于越来越要求暂态需求 的笔记本电脑或服务器中所使用的SMI^S而言是尤为重要的。
[0051] 本公开内容减小了开关调节器的死区时间并且同时使其传输延迟最小化。本公开 内容使一个旁路元件（例如，高侧旁路元件）的接通提前或者使另一个旁路元件（例如，低 侧旁路元件）的关断延迟。该使死区时间能够被调节到预定目标值并且同时维持了最小传 输延迟。所提出的实施方式还通过确定哪个参数（死区时间或传输延迟）具有更高的优先 级来提供用功率效率换取暂态性能的灵活性。所提出的实施方式具有使死区时间维持与开 关调节器的开关频率无关的额外优势。
[0052] 更具体地，本公开内容设及控制两个或更多开关的开关调节器，其中死区时间被 插入在一个开关的关断与另一个开关的接通之间，W防止两个开关被同时接通（被称为交 叉传导）。本公开内容的系统和方法提供了开关调节器的死区时间的自适应控制W提高功 率效率。死区时间是通过使一个旁路元件的接通提前来控制的，或者在必要的情况下通过 使另一个旁路元件的关断延迟来进行控制。该确保利用最小容许传输延迟来实现死区时间 调节。
[0053] 在启动时，当调节还未达到时，两个旁路元件的接通和关断延迟由相应驱动器的 本地传输延迟来确定，接通和关断延迟可W通过使用从驱动器接收的反馈信号来增大W大 大防止交叉传导。所提出的系统和方法首先尝试通过使一个旁路元件的接通提前来减小传 输延迟。该是通过产生试图重写从相对应的驱动器接收的接通信号的信号来实现的，该信 号使驱动器的有效传输延迟能够减小。该操作模式被称为操作的"提前"模式，其允许通过 减小（而不是增大）总体传输延迟来实现自适应死区时间控制。
[0054] 在提前模式的结尾，开关调节器具有最小传输延迟，但是死区时间可能大于期望 的值（但是小于本地死区时间）。最小传输延迟的状况对于开关调节器的暂态性能和稳定 性来说是理想的，但是从功率转换效率的角度来说可能是不令人满意的。为此，控制器可W 继续W提前模式进行操作，即使所测量的死区时间大于预定的目标死区时间。换言之，控制 器可W被设定为给予传输延迟比死区时间高的优先级。该特征允许功率效率与暂态性能之 间的权衡。
[0055] 在完成操作的提前模式之后，并且在所测量的死区时间仍然大于期望的值的情况 下，控制器开始进行操作的"延迟"模式，其中，控制器将一个旁路元件的接通延迟固定到接 近零，并且开始增大另一个旁路元件的关断延迟，直到实现死区时间调节。在操作的延迟模 式中，W传输延迟为代价而减小了死区时间。
[0056] 现在参考图3,示出了根据本公开内容的开关调节器150。开关调节器150包括死 区时间检测器152、自适应定时器154和156、控制器158、高侧和低侧驱动器112和114、W 及高侧和低侧开关。死区时间检测器152包括快速且对称的比较器，其准确测量每个死区 时间的持续时间并且输出与死区时间成比例的信号。自适应定时器154和156中的每一个 基于从死区时间检测器152接收的信息来产生接通和关断信号。控制器158处理接通和关 断信号W产生高侧和低侧驱动信号值皿RV和DLDRV)。
[0057] 参考图4A-4D来详细解释死区时间检测器152。参考图5和6来详细解释自适应 定时器154和156。参考图7来详细解释控制器158。
[005引死区时间检测器152W及自适应定时器154和156使用"电流模式"方法，相较于 "电压模式"方法，"电流模式"方法允许提高的调整准确度。使用电压模式方法的死区时间 检测器产生通常为低并且仅在死区时间期间变为高的逻辑（电压）信号。产生该种逻辑信 号需要在死区时间检测器的输出处具有非常高的电压转换速率，因为几伏特（例如，1. 8V 或3. 3V或5V)的电压摆动必须在非常短的时间量（通常小于Ins)内被覆盖。此外，死区 时间检测器必须高度对称，因为上升沿与下降沿之间的差可能破坏与死区时间持续时间有 关的信息。最后，死区时间检测器必须非常快速，W允许死区时间的检测大约为几纳秒。在 使用电压模式方法来产生电压输出信号的死区时间检测器中不能满足所有该些需要。由于 高传输延迟和非对称性质（不同的上升和下降时间），使用电压模式方法的死区时间检测 器是不准确的。
[0059] 所提出的电流模式方法基于使用包括死区时间持续时间的信息的电流（而不是 电压）信号。死区时间检测器152使用电流模式方法并且包括产生输出电流信号I0UT的电 压比较器。死区时间检测器152的输出节点仅在死区时间期间被供应给定量的正电流，在 不处于死区时间时，输出电流为负。该简化了死区时间检测器152的设计，因为可W使用适 当的跨导级来从非常小的电压转换速率产生所需的电流转换速率。相较于电压模式方法， 电流模式方法使传输延迟能够大大减小，该通常使死区时间检测器152充分对称而无需额 外的设计工作。
[0060] 因此，死区时间检测器152包括产生输出电流信号的电压比较器。死区时间检测 器152将切换节点LX的电压VLX与固定的电压阔值VTH进行比较W检测死区时间何时出 现。在出现死区时间时，死区时间检测器152在输出节点处产生电流的正脉冲。死区时间 检测器152的输出节点处的正电流值和负电流值可W是预定义的。电流的正脉冲具有与死 区时间的持续时间成比例的持续时间。
[0061] 电压比较器被设计为具有对输入阶跃信号的非常快速的响应（通常小于1纳秒） 并且具有高度对称性（例如，上升与下降传输延迟之间的差大约为几百皮秒）。该相对于电 压模式方法而言是显著的提高，在电压模式方法中，上述时间将高出=到四倍。
[0062] 现在参考图4A-4D，示出了死区时间检测器152。在图4A中，死区时间检测器152 包括电压放大器160和跨导放大器162。电压放大器160包括低增益电压放大器。VP和 VN表示电压放大器160的正输入和负输入处的电压并且分别等于VTH和VLX。跨导放大器 162包括电流输送器跨导放大器。在图4B中，示出了 跨导放大器162的简化原理图。在图 4C中，示出了跨导放大器162的静态I-V特性。在图4D中，示出了跨导放大器162的动态 特性。
[0063] 如果在跨导放大器162的输入处提供了足够的差分电压，则跨导放大器162允许 偏置电流ICHG被完全切换到输出节点。该差分电压是由增益可W被调整为使死区时间检 测器152的速度最优化的电压放大器160提供的。等于（-IDSC)的负电流总是出现在跨导 放大器的输出节点。可W选择ICHG与IDSC之比W如下所示地调节期望的死区时间。
[0064] 在图3中，死区时间检测器152的输出被供应给自适应定时器154和156。自适应 定时器154和156中的每一个分别仅在一个VLX转变（低到高或高到低）期间控制死区时 间。自适应定时器154和156的其中之一（例如，自适应定时器154)在PWM脉冲为逻辑高 时被启用，而另一个自适应定时器（例如，自适应定时器156)在PWM脉冲为逻辑低时被启 用。
[0065] 现在参考图5,示出了自适应定时器154。自适应定时器156的操作类似于自适应 定时器154的操作，并且因此不进行描述W避免重复。例如，自适应定时器154用于低到高 VLX转变。自适应定时器154包括窗口发生器200、积分器202W及差分电压-时间转换器 204。
[0066] 窗口发生器200包括在该示例中由PWM脉冲的上升沿触发的定时器。窗口发生器 200在PWM脉冲的上升沿处产生具有持续时间或脉冲宽度Tw的脉冲或时间窗口。时间窗口 的持续时间Tw小于PWM脉冲的持续时间或脉冲宽度。
[0067] 积分器202接收由死区时间检测器152产生的电流信号I0UT化及由窗口发生器 200产生的脉冲（时间窗口Tw)。积分器执行电流信号I0UT在时间窗口Tw上的加权时间 积分并且根据W下方程输出电压VH0LD:
[0068]
[0069] 其中，to为积分开始（例如，PWM信号的上升沿）的时间点，并且a为加权因数。 仅在时间窗口 [t0，t0+Tw]期间进行积分。
[0070] 电流信号I0UT仅在死区时间期间具有等于（ICHG-IDSC)的正幅值并且在其它时 间具有等于（-IDSC)的负幅值。因此，一旦PWM脉冲变为逻辑高（即，在时间窗口Tw的起 始或时间点t。)，瞬时电压VH0LD就开始下降，因为部分积分结果为负。如果在时间窗口Tw 期间出现死区时间，则幅值（ICHG-IDSC)的正电流脉冲由死区时间检测器152产生，并且瞬 时电压VH0LD开始上升。在稳态操作中，电压VH0LD在整个时间窗口Tw上的积分值不发生 变化，因为它由系统来调节并且必须满足W下方程；（1) IdscXT"=IchgXT^em,
[0071] 该是基本设计方程，用W确定作为时间窗口Tww及充电和放电电流的函数的经 调节的死区时间。即，期望的死区时间可W通过选择和Ids。来实现。方程（1)示出 经调节的死区时间与开关调节器的开关频率无关。
[0072] 平均电压VH0LD由自适应定时器154的控制环来限定。如上所述，平均电压VH0LD 从死区时间检测器152所输出的电流信号I0UT的积分获得。平均电压VH0LD还确定了高 侧和低侧开关的接通和关断时刻，其反过来限定了经调节的死区时间。
[0073] 差分电压-时间转换器202将平均电压VH0LD与参考电压VREF进行比较。差分 电压-时间转换器202基于差分电压（VH0LD-VRE巧来产生实际接通和关断信号DH0N和 化OFF。因此，在自适应定时器154的控制环进行调节时，差分电压（VH0LD-VRE巧被不断调 整W调节期望的死区时间。
[0074] 现在参考图6A，详细解释了自适应定时器154的操作。系统W电压VH0LD= 0V开 始。因此，在PWM变为高之后关断信号化OFF立刻变为高，而接通信号DH0N在很长的延迟 之后才变为高。在该状况下，死区时间可能大于期望的值。因此，从死区时间检测器152接 收的电流信号I0UT在整个时间段Tw上的积分为正并且使电压VH0LD增大。
[007引一旦电压V册LD增大，接通信号畑ON的延迟下降。类似地，关断信号化OFF的延 迟增大。当电压VH0LD等于参考电压VR邸时，接通信号DH0N和关断信号化OFF的延迟相 等（在图6A中被称为交叉延迟）。差分电压-电流转换器204可W被设计为使接通信号 DH0N和关断信号化OFF的延迟接近电压VH0LD等于参考电压VREF时的最小值。因此，当 电压VH0LD增大到参考电压VR邸时，关断信号化OFF的延迟可W被假定为基本维持恒定。 当电压V册LD增大到参考电压VREFW上时，可W观察到类似的行为，但是D册N和化OFF的 作用被反转。图6A中示出了差分电压-时间转换器204的实际形式的特性的图示。出于 比较的目的，图她中示出了差分电压-时间转换器204的理想形式的特性。当VH0LD等于 VREF时，差分电压-时间转换器204的理想形式具有零最小延迟和零延迟。此外，从最小到 最大延迟的转变为线性。W接近差分电压-时间转换器204的理想形式的特性为目标，可W实现差分电压-时间转换器204的不同电路实施方式。设计权衡由整体系统准确度、线 性度、消耗和占用面积来驱动。
[007引在图3中，自适应定时器154和156中的每一个输出两个信号港通信号和关断 信号。自适应定时器154输出用于高侧开关的接通信号DH0N和用于低侧开关的关断信号 化OFF。自适应定时器156输出用于低侧开关的接通信号化ON和用于高侧开关的关断信号 DH0FF。来自自适应定时器154和156的该些信号被输出到控制器158。控制器158产生用 于高侧和低侧旁路元件的实际口驱动信号值皿RV和DLDRV)。
[0077] 控制器158还接收来自高侧和低侧驱动器112和114的反馈信号值HF和DL巧作 为输入。该些信号值HF和DL巧是旁路元件口信号DH和化的电平移位形式。该些信号 值HF和DL巧用于防止旁路元件的交叉传导。然而，该些信号值HF和DL巧仅允许死区时 间的粗调控制，该粗调控制通常在10-2化S的范围内（或甚至更多地取决于高侧和低侧驱 动器112和114的传输延迟）。本公开内容提出的自适应死区时间控制应该重写反馈信号 DHF和DLFW进一步减小死区时间的持续时间并且提高开关调节器的功率效率。该由如下 描述的控制器158来实现。
[007引现在参考图7,详细地示出了控制器158。控制器158包括高侧控制逻辑180、低 侧控制逻辑182、和传输延迟控制逻辑184。在高侧控制逻辑180中，假设自适应死区时间 不受调节值H0N为低），如果反馈信号DLF为高（指示低侧旁路元件仍然被接通），则高侧 口驱动信号D皿RV不能被强制置高，因此防止了交叉传导。当自适应死区时间控制环进行 调节时，相对于PWM脉冲的上升沿变高的接通信号DH0N的延迟随电压VH0LD继续增大而变 小。在电压V册LD的特定电平处，接通信号D册N在DLF变低之前变高，因此允许高侧旁路 元件的接通并且重写反馈信号DLF。
[0079] 传输延迟控制逻辑184可W防止系统进入延迟模式。当使传输延迟最小化的信号 MINPD为低时，传输延迟控制逻辑184产生关断信号D皿RV0FFB和DLDRV0FFB。关断信号 D皿RV0FFB和DLDRV0FFB分别由自适应定时器154和156通过高侧控制逻辑180和低侧控 制逻辑182中的信号DH0FF和化OFF来进行控制。因此旁路元件关断可W被延迟W确保死 区时间调节。
[0080] 另一方面，当信号MINTO为高时，一旦PWM脉冲改变逻辑电平，则旁路元件被关断 (例如，一旦PWM脉冲变低，则高侧旁路元件被关断）。如上面所提到的，该可W防止死区时 间调节，但是可W确保传输延迟最小，该优化了开关调节器的暂态响应和稳定性。
[0081] 上述的原理可W被简单地延伸到图7中所示的与高侧和低侧旁路元件的接通和 关断有关的其它信号。前面所描述的控制系统W提前模式或延迟模式进行操作的能力在任 何操作状况下确保死区时间调节，因为可W在没有任何限制的情况下调整延迟。仅有的实 践限制是在系统由于外部状况而需要W延迟模式进行操作时的传输延迟的增大。
[0082] 图8和图9分别示出了在提前模式和延迟模式中的与低到高VLX转变有关的自适 应死区时间控制的波形。在图8中，通过如左箭头所指示的使接通信号DH0N提前，可W减小 死区时间TDEAD，如左箭头所指示的。在图9中，通过如右箭头所指示的使关断信号化OFF 延迟，可W减小死区时间TDEAD，如右箭头所指示的。
[0083] 现在参考图10,示出了用于调节开关调节器的死区时间和传输延迟的方法300。 在302处，在第一自适应定时器中，在PWM脉冲的上升沿产生具有预定持续时间Tw的脉冲。 在304处，当在时间窗口Tw期间出现死区时间时，可W由死区时间检测器产生第一电流脉 冲。在306处，由死区时间检测器输出的电流信号在时间窗口Tw上进行积分。在308处，在 脉冲Tw的结尾，积分器的输出电压与参考电压进行比较，并且基于比较结果而产生用于高 侧开关的接通信号和用于低侧开关的关断信号。在310处，在第二自适应定时器中，在PWM 脉冲的下降沿产生具有预定持续时间Tw的脉冲。在312处，当在时间窗口 Tw期间出现死 区时间时，可W由死区时间检测器产生第二电流脉冲。在314处，由死区时间检测器输出的 电流信号在时间窗口Tw上进行积分。在316处，在脉冲Tw的结尾，积分器的输出电压与参 考电压进行比较，并且基于比较结果而产生用于低侧开关的接通信号和用于高侧开关的关 断信号。在318处，基于由第一和第二自适应定时器产生的接通和关断信号来产生用于驱 动高侧和低侧开关的驱动信号。在320处，通过使高侧和低侧开关的接通提前来调节死区 时间。一旦PWM脉冲改变状态（逻辑电平），则通过关断高侧和低侧开关来使传输延迟最小 化。
[0084] 前面的描述本质上仅是示意性的，并且决不是要限制本公开内容、其应用、或用 途。本公开内容的宽泛教导可W通过各种形式来实施。因此，尽管本公开内容包括特定示 例，但是本公开内容的真实范围不应该被限制于此，因为在研究了附图、说明书和权利要求 之后，其它修改将变得显而易见。如本文所使用的，短语A、B和C的至少其中之一应该被解 释为使用非排他性逻辑OR来表示逻辑（A或B或C)。要理解，方法中的一个或多个步骤可 不同顺序（或同时）来执行，而并不改变本公开内容的原理。
【主权项】
1. 一种系统，包括： 死区时间检测器，其检测死区时间何时出现并且基于所述死区时间的持续时间来产生 输出信号，其中，所述死区时间是开关调节器的高侧开关和低侧开关被关断的时间段； 第一电路，其响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通 所述高侧开关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号； 第二电路，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于 接通所述低侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号； 控制器，其基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述 第二关断信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号和用于驱动所述低侧开关 的第二门驱动信号。2. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间的所述持续时间是所述第一门驱 动信号和所述第二门驱动信号的函数，并且其中，所述死区时间的所述持续时间与所述开 关调节器的开关频率无关。3. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电路和所述第二电路通过分别使所述 第一接通信号和所述第二接通信号的定时提前或者使所述第一关断信号和所述第二关断 信号的定时延迟来控制所述死区时间的所述持续时间。4. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间检测器包括比较器，所述比较器将 阈值电压与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压进行比较，并且基于 比较结果来产生包括电流脉冲的所述输出信号。5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述死区时间检测器包括： 电压放大器，其基于阈值电压以及所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处 的电压来产生差分电压；以及 跨导放大器，其在所述死区时间出现时基于所述差分电压来输出正电流作为所述输出 信号。6. 根据权利要求5所述的系统，其中，根据所述死区时间检测器的期望的速度来设定 所述电压放大器的增益。7. 根据权利要求5所述的系统，其中，所述跨导放大器在未出现所述死区时间的情况 下输出负电流脉冲作为所述输出信号。8. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一电路包括： 定时器，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第一沿而产生具有预定脉冲宽度的脉 冲； 积分器，其执行所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间 段上的加权时间积分并且产生输出电压；以及 差分电压-时间转换器，其将参考电压与所述积分器的所述输出电压进行比较并且基 于比较结果来产生所述第一接通信号和所述第一关断信号。9. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述第二电路包括： 定时器，其响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第二沿而产生具有预定脉冲宽度的脉 冲； 积分器，其执行所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间 段上的加权时间积分并且产生输出电压；以及 差分电压-时间转换器，其将参考电压与所述积分器的所述输出电压进行比较并且基 于比较结果来产生所述第二接通信号和所述第二关断信号。10. 根据权利要求1所述的系统，还包括： 第一驱动器，其基于所述第一门驱动信号来驱动所述高侧开关并且产生第一反馈信 号；以及 第二驱动器，其基于所述第二门驱动信号来驱动所述低侧开关并且产生第二反馈信 号， 其中，所述控制器接收所述第一反馈信号和所述第二反馈信号以防止所述高侧开关和 所述低侧开关被同时接通，并且 其中，所述控制器通过重写所述第一反馈信号和所述第二反馈信号来控制所述死区时 间。11. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括传输延迟控制电路，所述传输 延迟控制电路通过在所述脉冲宽度调制脉冲改变状态时关断所述高侧开关和所述低侧开 关来控制所述开关调节器的传输延迟。12. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述传输延迟是所述脉冲宽度调制脉冲的所 述第一沿与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压响应于所述脉冲宽 度调制脉冲的所述第一沿而改变时的时间之间的延迟。13. 根据权利要求11所述的系统，其中，所述传输延迟是所述脉冲宽度调制脉冲的所 述第二沿与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压响应于所述脉冲宽 度调制脉冲的所述第二沿而改变时的时间之间的延迟。14. 一种方法，包括： 检测死区时间何时出现，其中，所述死区时间是开关调节器的高侧开关和低侧开关被 关断的时间段； 基于所述死区时间的持续时间来产生输出信号； 响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述高侧开 关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号； 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述低 侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号； 基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述第二关断 信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号以及用于驱动所述低侧开关的第二 门驱动信号。15. 根据权利要求14所述的方法，其中，所述死区时间的所述持续时间是所述第一门 驱动信号和所述第二门驱动信号的函数，并且其中，所述死区时间的所述持续时间与所述 开关调节器的开关频率无关。16. 根据权利要求14所述的方法，还包括通过分别使所述第一接通信号和所述第二接 通信号的定时提前或者使所述第一关断信号和所述第二关断信号的定时延迟来控制所述 死区时间的所述持续时间。17. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 将阈值电压与所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压进行比较；以 及 基于比较结果来产生包括电流脉冲的所述输出信号。18. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 基于阈值电压以及所述高侧开关和所述低侧开关被串联连接的节点处的电压来产生 差分电压；以及 在所述死区时间出现时，基于所述差分电压来输出电流作为所述输出信号。19. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第一沿来产生具有预定脉冲宽度的脉冲； 将所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间段上进行积 分并且产生输出电压； 将参考电压与积分器的所述输出电压进行比较；以及 基于比较结果来产生所述第一接通信号和所述第一关断信号。20. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 响应于所述脉冲宽度调制脉冲的所述第二沿来产生具有预定脉冲宽度的脉冲； 将所述死区时间检测器的所述输出信号在等于所述预定脉冲宽度的时间段上进行积 分并且产生输出电压； 将参考电压与积分器的所述输出电压进行比较；以及 基于比较结果来产生所述第二接通信号和所述第二关断信号。21. 根据权利要求14所述的方法，还包括： 基于所述第一门驱动信号来驱动所述高侧开关； 基于所述第二门驱动信号来驱动所述低侧开关； 产生第一反馈信号和第二反馈信号以防止所述高侧开关和所述低侧开关被同时接通； 以及 通过重写所述第一反馈信号和所述第二反馈信号来控制所述死区时间。22. 根据权利要求14所述的方法，还包括：通过在所述脉冲宽度调制脉冲改变状态时 关断所述高侧开关和所述低侧开关来控制所述开关调节器的传输延迟。
【专利摘要】本发明描述了自适应死区时间控制。死区时间检测器在包括高侧开关和低侧开关的开关调节器中检测死区时间何时出现，并且基于所述死区时间的持续时间来产生输出信号。第一电路响应于脉冲宽度调制脉冲的第一沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述高侧开关的第一接通信号以及用于关断所述低侧开关的第一关断信号。第二电路响应于所述脉冲宽度调制脉冲的第二沿而基于所述输出信号来产生用于接通所述低侧开关的第二接通信号以及用于关断所述高侧开关的第二关断信号。控制器基于所述第一接通信号和所述第一关断信号以及所述第二接通信号和所述第二关断信号来产生用于驱动所述高侧开关的第一门驱动信号和用于驱动所述低侧开关的第二门驱动信号。
【IPC分类】H02M1/38
【公开号】CN104901526
【申请号】CN201510190541
【发明人】T·比昂迪, A·马加祖
【申请人】马克西姆综合产品公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月3日
【公告号】US20150256074
最新回复(0)