对迟滞电流模式多级降压转换器的控制的制作方法

本公开总体涉及控制半导体器件的系统和方法，更具体地，涉及对功率转换器的控制。

背景技术：

1、除非本文另外指出，否则本节中描述的材料不是本技术中的权利要求的现有技术，并且不通过包含在本节中而被承认是现有技术。

2、传统的电压模式(vm)或电流模式(cm)功率转换器可以利用固定的切换频率，而迟滞模式(hm)功率转换器可以改变切换频率以调整输出电压。功率转换器(例如，电源)可以根据瞬时负载的可用功率量以不同模式操作。在一些情况下，转换器输出上的电压电平可以几乎等于在转换器输入上所提供的电压电平的一半，如果这种情况持续，则可能导致较低的效率。此外，为了在各种负载需求场景下提供功率，功率转换器可以使用具有高额定功率的各种组件或者按照高容差制造的组件，这导致更高的系统成本。所需要的是解决这些问题和其他问题的解决方案。

技术实现思路

1、根据示例，总体上描述了一种控制多级功率转换器的方法。该方法可以包括测量转换器输入处的输入电压，多级功率转换器可以包括：串联布置中的四个晶体管、被配置为跨越串联布置中的中心两个晶体管的飞跨电容器、以及具有连接到中间节点的第一端子的电感器，中间节点将中心两个晶体管接合，串联布置中的四个晶体管中的每个晶体管由基于脉冲宽度调制状态的序列的脉冲宽度调制信号驱动；基于输入电压，确定半输入电压；测量跨飞跨电容器的飞跨电容器电压；基于飞跨电容器电压与半输入电压之间的差异，确定误差电压；生成电感器电流窗口，该电感器电流窗口具有电感器峰值电流和谷值电感器电流；基于误差电压，将电感器峰值电流调制成上电感器峰值电流和下电感器峰值电流；以及操作多级功率转换器，以产生通过电感器到转换器输出的输出电流，该输出电流在电感器电流窗口内，并且基于脉冲宽度调制状态的序列。

2、根据该示例，该方法还可以包括：基于脉冲宽度调制状态的序列，使电感器峰值电流在上电感器峰值电流与下电感器峰值电流之间交替，以平衡飞跨电容器电压。该方法可以包括：其中电感器峰值电流基于窗口峰值电压，并且其中谷值电感器电流基于窗口谷值电压。在该方法中，基于误差电压、将电感器峰值电流调制成上电感器峰值电流和下电感器峰值电流的步骤还可以包括：当误差电压为正时，将窗口峰值电压增加预定量，并且当误差电压为负时，将窗口峰值电压减小预定量。在该方法中，将窗口峰值电压增加预定量的步骤和将窗口峰值电压减小预定量的步骤还可以包括：以线性、指数和时间积分方式中的一种对电压误差进行缩放。该方法可以包括：其中当误差电压为零时，上电感器峰值电流和下电感器峰值电流相等。该方法还可以包括：其中当在误差电压为正时、将窗口峰值电压增加预定量的步骤在当前脉冲宽度调制状态下发生时，该方法还可以包括：在紧接的后续脉冲宽度调制状态下，将窗口峰值电压减小预定量，并且其中当在误差电压为负时、将窗口峰值电压减小预定量的步骤在当前脉冲宽度调制状态下发生时，方法还可以包括：在紧接的后续脉冲宽度调制状态下，将窗口峰值电压增加预定量。该方法还可以包括：其中上电感器峰值电流和下电感器峰值电流确定飞跨电容器的充电时间和放电时间中的至少一者。该方法还可以包括：重复脉冲宽度调制状态的序列。

3、根据另一个示例，总体上描述了一种装置。该装置可以包括：多级功率转换器，该多级功率转换器包括：控制器、串联布置中的四个晶体管、被配置为跨越串联布置中的中心两个晶体管的飞跨电容器、以及具有连接到中间节点的第一端子的电感器，中间节点将中心两个晶体管接合，串联布置中的四个晶体管中的每个晶体管由基于脉冲宽度调制状态的序列的、来自控制器的脉冲宽度调制信号驱动，该控制器被配置为：测量转换器输入处的输入电压；基于输入电压，确定半输入电压；测量跨飞跨电容器的飞跨电容器电压；基于飞跨电容器电压与半输入电压之间的差异，确定误差电压；生成电感器电流窗口，该电感器电流窗口具有电感器峰值电流和谷值电感器电流；基于误差电压，将电感器峰值电流调制成上电感器峰值电流和下电感器峰值电流；以及操作多级功率转换器，以产生通过电感器到转换器输出的输出电流，该输出电流在电感器电流窗口内，并且基于脉冲宽度调制状态的序列。

4、根据该示例，该装置还可以包括：其中控制器还被配置为：基于脉冲宽度调制状态的序列，使电感器峰值电流在上电感器峰值电流与下电感器峰值电流之间交替，以平衡飞跨电容器电压。

5、根据又一个示例，一种用于控制多级功率转换器的方法可以包括：测量转换器输入处的输入电压；测量转换器输出处的输出电压，该多级功率转换器可以包括：串联布置中的四个晶体管、被配置为跨越串联布置中的中心两个晶体管的飞跨电容器、以及具有连接到中间节点的第一端子的电感器，该中间节点将中心两个晶体管接合，串联布置中的四个晶体管中的每个晶体管可以由基于脉冲宽度调制状态的序列的脉冲宽度调制信号驱动；基于输入电压，确定半输入电压；将所测量的输出电压与半输入电压进行比较；确定所测量的输出电压是否在半输入电压的预定百分比内；以及当所测量的输出电压是在对应于中等占空比模式的半输入电压的预定百分比内时，该方法还可以包括：通过脉冲宽度调制状态的序列，驱动串联布置中的四个晶体管，脉冲宽度调制状态的序列包括：对应于使电感器磁化的第一状态、对应于对飞跨电容器充电的第二状态、对应于使电感器去磁的第三状态、以及对应于对飞跨电容器放电的第四状态；以及基于脉冲宽度调制状态的序列，操作多级功率转换器，以在输出电压下，产生通过电感器到转换器输出的输出电流。

6、根据该示例，该方法可以包括：当所测量的输出电压是在半输入电压的预定百分比内时，重复针对中等占空比模式的脉冲宽度调制状态的序列。该方法可以包括：其中半输入电压的预定百分比是在半输入电压的5％内。该方法可以包括：其中半输入电压的预定百分比是在半输入电压的10％内。该方法可以包括：其中驱动第二状态和驱动第四状态对应于驱动预定时间量。该方法可以包括：其中预定时间量相等。该方法可以包括：其中预定时间量由第一倒计时器确定，第一倒计时器利用预定的第一计时器起始值来进行初始化。

7、根据又一个示例，总体上描述了一种装置。该装置可以包括多级功率转换器，该多级功率转换器具有：控制器、串联布置中的四个晶体管、被配置为跨越串联布置中的中心两个晶体管的飞跨电容器、以及具有连接到中间节点的第一端子的电感器，中间节点将中心两个晶体管接合，串联布置中的四个晶体管中的每个晶体管可以由基于脉冲宽度调制状态的序列的、来自控制器的脉冲宽度调制信号驱动，控制器可以被配置为：测量转换器输入处的输入电压；测量转换器输出处的输出电压，该多级功率转换器包括具有串联布置中的四个晶体管的功率级，该功率级包括被配置为跨越串联布置中的中心两个晶体管的飞跨电容器，该功率级可以包括具有连接到中间节点的第一端子的电感器，该中间节点将中心两个晶体管接合，串联布置中的四个晶体管中的每个晶体管由基于脉冲宽度调制状态的序列的脉冲宽度调制信号驱动；基于输入电压，确定半输入电压；将所测量的输出电压与半输入电压进行比较；确定所测量的输出电压是否在半输入电压的预定百分比内；当所测量的输出电压是在对应于中等占空比模式的半输入电压的预定百分比内时，控制器还可以被配置为：通过脉冲宽度调制状态的序列，驱动串联布置中的四个晶体管，脉冲宽度调制状态的序列包括：对应于使电感器磁化的第一状态、对应于对飞跨电容器充电的第二状态、对应于使电感器去磁的第三状态、以及对应于对飞跨电容器放电的第四状态；以及基于脉冲宽度调制状态的序列来操作多级功率转换器，以在输出电压下，产生通过电感器到转换器输出的输出电流。

8、根据该示例，控制器还可以被配置为：当所测量的输出电压是在半输入电压的预定百分比内时，重复针对中等占空比模式的状态的序列，其中半输入电压的预定百分比是在半输入电压的5％和10％中的一者内，并且其中驱动第二状态和驱动第四状态对应于驱动相等的时间量。

9、前述概述仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和下面的详细描述，另外的方面、实施例和特征将变得明显。在附图中，相似的附图标记指示相同或功能相似的元件。