自举电容器刷新控制设备及方法与流程

本公开大体上涉及功率转换器的领域，且在特定实施例中，涉及用于维持降压功率转换器中的自举电容器电压的技术及机制。

背景技术：

1、在功率转换系统中，自举电容器通常被用来建立高于输入电压的浮动电压。这种技术在需要较高电压来驱动高侧开关的电路中尤其有用。例如，驱动器集成电路(ic)经配置以驱动功率转换器，所述功率转换器包括串联连接在输入电压总线与接地之间的两个电源开关，以及连接在这两个电源开关的共同节点与输出电压总线之间的电感器。驱动器ic从偏置电压源接收其操作电压。在典型的系统配置中，驱动器ic包含分别负责驱动高侧开关及低侧开关的高侧驱动器及低侧驱动器。自举电容器放置在偏置电压节点与高侧开关及低侧开关的共同节点之间。这种布置为高侧驱动器提供所需浮动电压。在操作中，当低侧电源开关被接通时，偏置电压对自举电容器充电，因此对操作所需的浮动电压进行补充。

2、然而，在涉及低侧开关的长期关断的情况下会出现一个重大问题。一些控制方法调整开关频率或暂时完全中止开关。在此类场景中，控制器减少或停止低侧开关的接通，从而有效地关断对自举电容器再充电所需的刷新路径。当这个刷新路径长时间保持不活动时，自举电容器不能从偏置电压汲取足够电荷，从而导致高侧驱动器所需的浮动电压供应耗尽。这导致来自自举电容器的不足功率供应，从而可能使高侧开关失去必要的栅极驱动电压，这可能导致电路不稳定、效率降低或高侧驱动器操作故障。将期望具有简单的自举电容器刷新控制设备，自举电容器可通过所述自举电容器刷新控制设备被充分充电，由此提供一致的高侧驱动功率供应。本公开解决那个需求。

技术实现思路

1、通常通过本公开的描述自举电容器刷新控制设备的实施例实现技术优势。

2、根据实施例，一种设备包括：自举电容器刷新脉冲产生电路，其经配置以一旦功率转换器的低侧开关的关断时间超过预定阈值，就产生刷新脉冲以接通所述低侧开关；及逻辑门，其经配置以接收所述刷新脉冲及低侧脉冲宽度调制(pwm)信号，且产生施加到所述功率转换器的所述低侧开关的栅极的驱动信号。

3、任选地，在前述方面中，所述功率转换器是降压转换器，其包括：高侧开关及所述低侧开关，其串联连接在输入电压总线与接地之间；电感器，其串联连接在所述高侧开关及所述低侧开关的共同节点与输出电压总线之间；及输出电容器，其连接在所述输出电压总线与接地之间。

4、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述逻辑门是“或”门，且所述自举电容器刷新脉冲产生电路是计时器，其经配置以测量所述低侧开关被关断之后的持续时间，且一旦所述低侧开关的所述关断时间超过所述预定阈值，就产生所述刷新脉冲，且其中所述低侧栅极驱动信号被馈送到所述“或”门的第一输入中，所述计时器的输出被馈送到所述“或”门的第二输入中，且所述“或”门的输出通过低侧驱动器施加到所述低侧开关的所述栅极。

5、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述逻辑门是“或”门，且所述自举电容器刷新脉冲产生电路是计数器，其经配置以对所述低侧开关被关断之后的时钟周期的数目进行计数，且一旦所述低侧开关的所述关断时间超过所述预定阈值，就产生所述刷新脉冲，且其中所述低侧栅极驱动信号被馈送到所述“或”门的第一输入中，所述计数器的输出被馈送到所述“或”门的第二输入中，且所述“或”门的输出通过低侧驱动器施加到所述低侧开关的所述栅极。

6、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述预定阈值是可动态调整的，且其中所述预定阈值与流经所述功率转换器的电流负相关。

7、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述刷新脉冲的宽度是可动态调整的，且其中所述刷新脉冲的所述宽度与流经所述功率转换器的电流的斜率负相关。

8、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述刷新脉冲的宽度是可动态调整的，且其中所述刷新脉冲的所述宽度与所述功率转换器的输出电压和所述功率转换器的设置值之间的差成比例。

9、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述刷新脉冲的宽度是可动态调整的，且其中所述刷新脉冲的所述宽度与所述功率转换器的补偿电压负相关。

10、根据另一实施例，一种方法包括：配置功率转换系统以使其在不连续导通模式下操作，其中所述功率转换系统包括连接在输入电压总线与输出电压总线之间的功率转换器及电耦合到所述功率转换器的控制器；配置自举电容器刷新控制设备以测量所述功率转换器的低侧开关的关断时间；及配置所述自举电容器刷新控制设备以一旦所述低侧开关的所述关断时间超过预定阈值，就产生刷新脉冲以接通所述功率转换器的所述低侧开关。

11、任选地，在前述方面中，所述方法进一步包括：配置所述自举电容器刷新控制设备中的计时器以测量所述低侧开关被关断之后的持续时间；配置所述自举电容器刷新控制设备以一旦所述低侧开关的所述关断时间超过所述预定阈值，就产生所述刷新脉冲；及一旦所述低侧开关被接通，就复位所述计时器。

12、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述自举电容器刷新控制设备包括“或”门及所述计时器，且其中低侧pwm信号被馈送到所述“或”门的第一输入中，所述计时器的输出被馈送到所述“或”门的第二输入中，且所述“或”门的输出通过低侧驱动器施加到所述低侧开关的栅极。

13、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述方法进一步包括：配置所述自举电容器刷新控制设备中的计数器以对所述低侧开关被关断之后的时钟周期的数目进行计数；配置所述自举电容器刷新控制设备以一旦所述低侧开关的所述关断时间超过所述预定阈值，就产生所述刷新脉冲；及一旦所述低侧开关被接通，就复位所述计数器。

14、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述自举电容器刷新控制设备包括“或”门及所述计数器，且其中低侧pwm信号被馈送到所述“或”门的第一输入中，所述计数器的输出被馈送到所述“或”门的第二输入中，且所述“或”门的输出通过低侧驱动器施加到所述低侧开关的栅极。

15、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述方法进一步包括基于流经所述功率转换器的电流动态地调整所述预定阈值。

16、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述方法进一步包括基于流经所述功率转换器的电流的斜率动态地调整所述刷新脉冲的宽度。

17、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述方法进一步包括基于所述功率转换器的补偿信号动态地调整所述刷新脉冲的宽度。

18、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述方法进一步包括：基于流经所述功率转换器的电流的斜率确定所述刷新脉冲的第一宽度；及基于所述功率转换器的补偿信号确定所述刷新脉冲的第二宽度，其中使用所述第一宽度及所述第二宽度交替地设置所述刷新脉冲的宽度。

19、根据又一实施例，一种系统包括：功率转换器，其连接在输入电压总线与输出电压总线之间；及控制器，其电耦合到所述功率转换器，其中所述控制器包括自举电容器刷新控制设备，且其中所述自举电容器刷新控制设备经配置以测量所述功率转换器的低侧开关的关断时间，且所述自举电容器刷新控制设备经配置以一旦所述低侧开关的所述关断时间超过预定阈值，就产生刷新脉冲以接通所述功率转换器的所述低侧开关。

20、任选地，在前述方面中，所述功率转换器包括：高侧开关及所述低侧开关，其串联连接在所述输入电压总线与接地之间；电感器，其串联连接在所述高侧开关及所述低侧开关的共同节点与所述输出电压总线之间；及输出电容器，其连接在所述输出电压总线与接地之间。

21、任选地，在前述方面中的任一方面中，所述自举电容器刷新控制设备包括“或”门及计时器，且其中低侧pwm信号被馈送到所述“或”门的第一输入中，所述计时器的输出被馈送到所述“或”门的第二输入中，且所述“或”门的输出通过低侧驱动器施加到所述低侧开关的栅极。

22、一在个实施例的背景中所描述的特征可结合其它实施例使用。例如，上文在所述设备的背景中所描述的任选特征中的每一者可结合所述系统使用。上文在所述方法的背景中所描述的任选特征中的每一者可结合所述系统使用。上文在所述设备的背景中所描述的任选特征中的每一者可结合所述方法使用。

23、前文已相当广泛地概述本公开的特征及技术优势以便更好地理解下文对本公开的详细描述。后文中将描述本公开的额外特征及优点，其形成本公开的权利要求书的主题。所属领域的技术人员应明白，所公开的概念及具体实施例可容易被用作修改或设计用于实行本公开的相同目的的其它结构或过程的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造不背离如所附权利要求书中所阐述的本公开的精神及范围。