IT202000013231A1 - Un circuito di pilotaggio per un convertitore buck, relativo circuito integrato, convertitore elettronico buck e procedimento - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
?Un circuito di pilotaggio per un convertitore buck, relativo circuito integrato, convertitore elettronico buck e procedimento?
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
Le forme di attuazione della presente descrizione sono relative a un dispositivo di controllo per un convertitore buck.
Descrizione della tecnica relativa
I circuiti di alimentazione, come gli alimentatori switched mode AC/DC o DC/DC, sono ben noti nella tecnica. Esistono molti tipi di convertitori elettronici, che sono divisi principalmente in convertitori isolati e non isolati. Per esempio, i convertitori elettronici non isolati sono i convertitori dei tipi ?buck?, ?boost?, ?buck-boost?, ??uk?, ?SEPIC?, e ?ZETA?. Invece, i convertitori isolati sono, per esempio, convertitori dei tipi ?flyback?, ?forward?, ?a semiponte? e ?a ponte completo?. Tali tipi di convertitori sono ben noti all?esperto nella tecnica.
La Figura 1 ? un?illustrazione schematica di un convertitore elettronico DC/DC 20. In particolare, un convertitore elettronico 20 generico comprende due terminali di ingresso 200a e 200b per ricevere una tensione DC Vin e due terminali di uscita 202a e 202b per fornire una tensione DC Vout. Per esempio, la tensione di ingresso Vin pu? essere fornita da una sorgente di tensione DC 10, come una batteria, o pu? essere ottenuta da una tensione AC per mezzo di un circuito raddrizzatore, come un raddrizzatore a ponte, ed eventualmente un circuito di filtraggio. Invece, la tensione di uscita Vout pu? essere usata per alimentare un carico 30.
I convertitori di tensione di un tipo step-down non isolato sono largamente usati, per esempio, al fine di alimentare i microcontrollori. La facilit? di uso, la semplicit? e l?eccellente versatilit? nelle varie condizioni di tensione di ingresso e di uscita rendono la topologia di tipo buck una di quelle pi? largamente usate per questo tipo di conversione.
La Figura 2 rappresenta lo schema circuitale di un tipico convertitore buck 20. In particolare, un convertitore buck 20 comprende due terminali di ingresso 200a e 200b per ricevere una tensione di ingresso DC Vin e due terminali di uscita 202a e 202b per fornire una tensione regolata Vout, dove la tensione di uscita ? uguale o inferiore alla tensione di ingresso Vin.
In particolare, tipicamente, un convertitore buck 20 comprende due switch elettronici Q1 e Q2 (con il loro percorso di corrente) connessi (per es., direttamente) in serie tra i terminali di ingresso 200a e 200b, in cui il nodo intermedio tra gli switch elettronici Q1 e Q2 rappresenta un nodo di commutazione Lx. Specificamente, lo switch elettronico Q1 ? uno switch sul lato alto (?highside?) connesso (per es., direttamente) tra il terminale (positivo) 200a e il nodo di commutazione Lx, e lo switch elettronico Q2 ? uno switch sul lato basso (?low-side?) connesso (per es., direttamente) tra il nodo di commutazione Lx e il terminale (negativo) 200b, che spesso rappresenta una massa GND. Lo switch (high-side) Q1 e lo switch (lowside) Q2 rappresentano quindi un semi-ponte configurato per connettere il nodo di commutazione Lx al terminale 200a (tensione Vin) o al terminale 200b (massa GND).
Per esempio, gli switch Q1 e/o Q2 sono spesso transistori, come transistori a effetto di campo (FET, ?Field-Effect Transistor?), come transistori a effetto di campo a semiconduttore a ossidi metallici (MOSFET, ?Metal? Oxide?Semiconductor Field-Effect Transistor?), per es. FET a canale n, come NMOS. Frequentemente, il secondo switch elettronico Q2 ? anche implementato solo con un diodo, dove l?anodo ? connesso al terminale 200b e il catodo ? connesso al nodo di commutazione Lx.
Nell?esempio considerato, un?induttanza L, come un induttore, ? connessa (per es., direttamente) tra il nodo di commutazione Lx e il terminale di uscita (positivo) 202a. Invece, il terminale di uscita (negativo) 202b ? connesso (per es., direttamente) al terminale di ingresso (negativo) 200b.
Nell?esempio considerato, per stabilizzare la tensione di uscita Vout, il convertitore 20 comprende tipicamente un condensatore Cout connesso (per es., direttamente) tra i terminali di uscita 202a e 202b.
In questo contesto, la Figura 3 rappresenta alcune forme d?onda dei segnali di un tale convertitore elettronico, dove:
- la Figura 3a rappresenta il segnale DRV1 per fare commutare lo switch elettronico Q1;
- la Figura 3b rappresenta il segnale DRV2 per fare commutare il secondo switch elettronico Q2;
- la Figura 3c rappresenta la corrente IQ1 che attraversa lo switch elettronico Q1;
- la Figura 3d rappresenta la tensione VLx nel nodo di commutazione Lx (cio?, la tensione nel secondo switch Q2); e
- la Figura 3e rappresenta la corrente IL che attraversa l?induttore L.
In particolare, quando lo switch elettronico Q1 ? chiuso a un istante t1 (stato di ON), la corrente IL nell?induttore L aumenta in modo (sostanzialmente) lineare. Lo switch elettronico Q2 ? aperto allo stesso tempo. Invece, quando lo switch elettronico Q1 ? aperto dopo un intervallo TON1 a un istante t2 (stato di OFF), lo switch elettronico Q2 ? chiuso, e la corrente IL diminuisce in modo (sostanzialmente) lineare. Infine, lo switch Q1 ? chiuso di nuovo dopo un intervallo TOFF1. Nell?esempio considerato, lo switch Q2 (o un diodo simile) ? quindi chiuso quando lo switch Q1 ? aperto, e viceversa.
La corrente IL pu? cos? essere usata per caricare il condensatore Cout, che fornisce la tensione Vout ai terminali 202a e 202b.
In generale, il convertitore elettronico 20 comprende quindi un circuito di controllo 22 configurato per pilotare la commutazione dello switch Q1, ed eventualmente dello switch Q2, per ripetere periodicamente gli intervalli TON1 e TOFF1. Per esempio, tipicamente il convertitore buck 20 comprende anche un circuito di retroazione 24, come un divisore di tensione, configurato per generare un segnale di retroazione FB indicativo della (e preferibilmente proporzionale alla) tensione di uscita Vout, e il circuito di controllo 22 ? configurato per generare i segnali di pilotaggio DRV1 e DRV2 confrontando il segnale di retroazione FB con un segnale di riferimento, come una tensione di riferimento Vref.
? noto un numero apprezzabile di schemi di pilotaggio per lo switch Q1, ed eventualmente per lo switch Q2. Queste soluzioni hanno in comune la possibilit? di regolare la tensione di uscita Vout regolando la durata dell?intervallo TON1 e/o dell?intervallo TOFF1. Per esempio, in molte applicazioni, il circuito di controllo 22 genera un segnale di pilotaggio DRV1 per lo switch Q1 (ed eventualmente un segnale di pilotaggio DRV2 per lo switch Q2), dove il segnale di pilotaggio DRV1 ? un segnale con modulazione a larghezza di impulsi (PWM, ?Pulse-Width Modulation?), cio?, la durata dell?intervallo di commutazione TSW1 = TON1 + TOFF1 ? costante, ma il duty cycle TON1/TSW1 pu? essere variabile. In questo caso, il circuito di controllo 14 implementa tipicamente un circuito regolatore avente un componente Proporzionale (P) e/o uno Integrale (I), in cui il circuito regolatore ? configurato per variare il duty cycle del segnale DRV1 al fine di ottenere una tensione di uscita Vout richiesta. In questo caso, le varie modalit? di funzionamento del convertitore (Modalit? di Conduzione Continua, CCM (?Continuous-Conduction Mode?); Modalit? di Conduzione Discontinua, DCM (?Discontinuous-Conduction Mode?); Modalit? di Transizione, TM (?Transition Mode?)) sono ben note nel campo tecnico.
Uno dei parametri pi? importanti in un convertitore buck ? la regolazione del carico, che ? la capacit? del circuito di mantenere stabile la tensione di uscita Vout in risposta a condizioni variabili del carico, il che implica anche una corrente di uscita variabile iout. Quando la corrente di uscita iout cambia nel tempo, si possono osservare degli overshoot e degli undershoot nella tensione di uscita Vout in funzione del rapporto ??iout/?T, in cui ?iout rappresenta la variazione della corrente iout in un dato intervallo di tempo ?T. In effetti, quando la corrente di uscita iout cambia, la corrente IL fornita dall?induttore L pu? essere troppo alta o troppo bassa, creando con ci? una variazione della tensione Vout nel condensatore Cout.
Per esempio, come menzionato in precedenza, un tale convertitore buck pu? essere usato per alimentare un microcontrollore, che pu? anche essere configurato per pilotare altri carichi. In questo caso, possono verificarsi transizioni di carico apprezzabili, come un transitorio di carico negativo di 1A/1us. Tuttavia, transizioni di carico simili possono verificarsi ogni volta che il carico 30 ? un carico commutabile, che pu? comprendere per es. uno o pi? carichi connessi selettivamente alla tensione di uscita Vout. Per esempio, ipotizzando un convertitore buck 20 configurato per fornire una tensione di uscita Vout in un intervallo tra 1 V e 1,31 V, che pu? essere impostabile per es. regolando la tensione di riferimento del circuito di controllo 22, e un overshoot massimo del 6%, il circuito 20 deve potere mantenere l?overshoot nella tensione Vout sotto 60 mV per il transitorio di carico negativo di 1A/1us.
Scopo e sintesi
In considerazione di quanto precede, perci? uno scopo di varie forme di attuazione ? di fornire un dispositivo di controllo per un convertitore buck atto a regolare meglio la tensione di uscita in risposta a transitori di carico, in particolare in risposta a un transitorio di corrente negativo.
Secondo una o pi? forme di attuazione, uno o pi? degli scopi precedenti sono raggiunti da un circuito di pilotaggio (?driver?) per un convertitore buck avente gli elementi distintivi esposti specificamente nelle rivendicazioni che seguono. Forme di attuazione sono inoltre relative a un relativo circuito integrato, convertitore buck elettronico e procedimento.
Le rivendicazioni sono parte integrante dell?insegnamento tecnico della descrizione qui fornita.
Come menzionato in precedenza, varie forme di attuazione della presente descrizione sono relative a un circuito di controllo per un convertitore buck configurato per fornire, mediante due terminali di uscita, una tensione di uscita e una corrente di uscita. Per esempio, un tale circuito di controllo pu? essere implementato in un circuito integrato.
In varie forme di attuazione, il circuito di controllo comprende un primo terminale configurato per essere connesso a uno switch elettronico del convertitore buck, un secondo terminale configurato per ricevere un segnale di retroazione indicativo della tensione di uscita, e due terminali configurati per essere connessi ai due terminali di uscita del convertitore buck.
In varie forme di attuazione, il circuito di controllo comprende un amplificatore di errore configurato per generare un segnale di errore in funzione del segnale di retroazione e un segnale di riferimento. Per esempio, in varie forme di attuazione, l?amplificatore di errore ? un regolatore avente un componente integrale e/o un componente proporzionale.
In varie forme di attuazione, il circuito di controllo comprende un circuito generatore di impulsi configurato per generare un segnale a impulsi avente cicli di commutazione in cui il segnale a impulsi ? impostato alto per una prima durata e basso per una seconda durata, in cui il circuito generatore di impulsi ? configurato per variare la prima e/o la seconda durata in funzione del segnale di errore, e un circuito di pilotaggio configurato per generare un segnale di pilotaggio nel primo terminale in funzione del segnale a impulsi. Per esempio, in varie forme di attuazione, il circuito generatore di impulsi ? un modulatore di larghezza di impulsi, in cui il segnale a impulsi ? un segnale modulato a larghezza di impulsi avente una frequenza costante e un duty cycle determinato in funzione del segnale di errore.
In varie forme di attuazione, il circuito di controllo comprende anche un carico variabile connesso tra i due terminali, in cui il carico variabile ? configurato per assorbire una corrente determinata in funzione di un segnale di controllo.
In questo caso, un circuito rilevatore pu? essere configurato per generare il segnale di controllo monitorando un primo segnale indicativo della corrente di uscita e un secondo segnale indicativo di un transitorio negativo della corrente di uscita. Per esempio, il carico variabile pu? comprendere uno specchio di corrente che riceve a un ingresso il segnale di controllo, e in cui un?uscita dello specchio di corrente ? connessa tra i due terminali. Per esempio, nel caso in cui l?amplificatore di errore sia un regolatore avente un componente integrale, il primo segnale pu? corrispondere al segnale di errore. Per contro, il circuito rilevatore pu? comprendere un circuito di rilevazione dei transitori configurato per determinare il secondo segnale verificando se il primo segnale indica che la corrente di uscita diminuisce pi? di un dato ammontare, e/o verificando se il segnale di retroazione indica che la tensione di uscita aumenta pi? di un dato ammontare e/o verificando se il segnale di retroazione indica che la tensione di uscita supera un dato valore di soglia massimo.
In varie forme di attuazione, il circuito rilevatore ? cos? configurato per verificare se il secondo segnale indica un transitorio negativo della corrente di uscita. Specificamente, quando il secondo segnale non indica un transitorio negativo della corrente di uscita, il circuito rilevatore memorizza il primo segnale monitorato. Per contro, quando il secondo segnale indica un transitorio negativo della corrente di uscita, il circuito rilevatore genera il segnale di controllo in funzione della differenza tra il primo segnale memorizzato e il primo segnale monitorato.
In varie forme di attuazione, il circuito rilevatore pu? anche verificare se il secondo segnale indica che la corrente di uscita ? di nuovo stabile, e quando il secondo segnale indica che la corrente di uscita ? di nuovo stabile, il circuito rilevatore pu? ridurre gradualmente il segnale di controllo, per cui il carico variabile assorbe gradualmente meno corrente.
In varie forme di attuazione, il circuito di controllo pu? anche implementare una protezione da sovracorrente. A questo scopo, il circuito di controllo pu? comprendere un generatore di rampa di corrente configurato per generare un segnale a rampa di corrente quando il segnale a impulsi ? impostato alto, uno switch elettronico di riferimento, in cui il segnale a rampa di corrente scorre attraverso lo switch elettronico di riferimento quando il segnale a impulsi ? impostato alto, e un circuito comparatore configurato per confrontare la tensione nello switch elettronico di riferimento con la tensione nello switch elettronico del convertitore buck, in cui il circuito comparatore ? configurato per impostare basso il segnale a impulsi, quando la tensione nello switch elettronico del convertitore buck supera la tensione nello switch elettronico di riferimento.
Breve descrizione dei disegni annessi
Le forme di attuazione della presente descrizione saranno ora descritte con riferimento alle tavole annesse dei disegni, che sono forniti puramente a titolo di esempio non limitativo, e nei quali:
Gli elementi distintivi e vantaggi della presente invenzione diverranno evidenti dalla descrizione dettagliata seguente di sue forme di attuazione pratiche, rappresentate a titolo di esempio non limitativo nei disegni annessi, nei quali:
- la Figura 1 rappresenta una tipica applicazione di un convertitore elettronico;
- la Figura 2 rappresenta un esempio di un convertitore buck;
- la Figura 3 rappresenta esempi di forme d?onda del convertitore della Figura 2;
- la Figura 4 rappresenta una forma di attuazione di un circuito di controllo per un convertitore buck;
- la Figura 5 rappresenta una forma di attuazione di un circuito generatore di impulsi per il circuito di controllo della Figura 4;
- la Figura 6 rappresenta una forma di attuazione di un convertitore buck comprendente un circuito rilevatore e un carico variabile;
- la Figura 7 rappresenta una forma di attuazione del funzionamento del convertitore buck della Figura 6;
- la Figura 8 rappresenta una prima forma di attuazione del circuito rilevatore e del carico variabile della Figura 6;
- la Figura 9 rappresenta una seconda forma di attuazione del circuito rilevatore e del carico variabile della Figura 6; e
- le Figure 10 e 11 rappresentano forme di attuazione di un limitatore di corrente per lo switch high-side del convertitore buck della Figura 6.
Descrizione dettagliata di forme di attuazione Nella descrizione che segue, sono illustrati vari dettagli specifici, allo scopo di permettere una comprensione approfondita delle forme di attuazione. Le forme di attuazione possono essere fornite senza uno o pi? dei dettagli specifici o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, operazioni, materiali o strutture note non sono rappresentate o descritte in dettaglio per evitare di rendere poco chiari vari aspetti delle forme di attuazione.
Un riferimento a ?una forma di attuazione? nel quadro di questa descrizione intende indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta con riferimento alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Per cui, le frasi come ?in una forma di attuazione? o simili che possono essere presenti in vari punti di questa descrizione non fanno necessariamente riferimento proprio alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in un modo adeguato qualsiasi in una o pi? forme di attuazione.
I riferimenti usati qui sono forniti semplicemente per convenienza e quindi non definiscono la sfera di protezione o l?ambito delle forme di attuazione.
Nelle Figure da 4 a 11 descritte qui di seguito, le parti, gli elementi o i componenti che sono gi? stati descritti con riferimento alle Figure da 1 a 3 sono indicati con gli stessi riferimenti usati precedentemente in queste figure. La descrizione di questi elementi ? gi? stata fatta e non sar? ripetuta in seguito al fine di non rendere troppo pesante la presente descrizione dettagliata.
Come spiegato in precedenza, varie forme di attuazione della presente descrizione sono relative a un circuito di controllo 22a per un convertitore buck.
La Figura 4 rappresenta una prima forma di attuazione di un circuito di controllo 22a per un convertitore buck. Per una descrizione generale di un convertitore buck 20, si pu? fare riferimento alla descrizione delle Figure da 1 a 3. Specificamente, come descritto in precedenza, un convertitore buck 20 comprende:
- due terminali di ingresso 200a e 200b per ricevere una tensione di ingresso Vin,
- due terminali di uscita 202a e 202b per fornire una tensione di uscita Vout;
- due switch elettronici Q1 e Q2, come NMOS (in cui lo switch elettronico Q2 pu? anche essere un diodo), connessi in serie tra i terminali 200a e 200b, in cui il nodo intermedio rappresenta un nodo di commutazione Lx;
- un?induttanza L, come un induttore, connessa tra il nodo di commutazione Lx e il terminale di uscita 202a;
- un condensatore Cout connesso tra i due terminali di uscita;
- un circuito di retroazione 24, corrispondente a un circuito di misurazione di tensione, configurato per generare un segnale indicativo della tensione di uscita Vout; e
- un circuito di controllo 22a configurato per generare i segnali di pilotaggio per lo switch elettronico Q1 e opzionalmente lo switch elettronico Q2 in funzione del segnale di retroazione FB.
Come rappresentato nella Figura 4, in varie forme di attuazione, un tale circuito di controllo 22a pu? essere implementato in un circuito integrato 40, per es. il circuito integrato 40 pu? comprendere:
- un pad (di un rispettivo die) o un pin (di un rispettivo package di circuito integrato) configurato per essere connesso al circuito di retroazione 24, come un divisore di tensione comprendente due o pi? resistori R1 e R2 connessi in serie tra i terminali di uscita 202a e 202b, per cui il segnale di retroazione FB ? una tensione proporzionale alla tensione di uscita Vout;
- un pad/pin per fornire il segnale di pilotaggio DRV1 allo switch elettronico Q1 e opzionalmente un pad/pin per fornire il segnale di pilotaggio DRV2 allo switch elettronico Q2, per es. ai terminali di gate di rispettivi FET; e
- il circuito di controllo 22a.
Come rappresentato nella Figura 3, in varie forme di attuazione, il circuito integrato 40 pu? anche comprendere lo switch elettronico Q1 e opzionalmente lo switch elettronico (o il diodo) Q2. Per esempio, in questo caso, i due pad/pin per fornire i segnali di pilotaggio DRV1 e DRV2 possono essere omessi e il circuito integrato pu? comprendere dei pad/pin per la connessione ai terminali 200a, 200b e Lx. In varie forme di attuazione, il circuito integrato pu? essere connesso in ogni caso ai terminali 200a/200b a condizione che questi terminali possano essere usati per fornire l?alimentazione al circuito di controllo 22a. In alternativa, l?alimentazione per il circuito di controllo 22a pu? essere ottenuta, per es., dalla tensione di ingresso Vin (terminali 200a/200b) o dalla tensione di uscita Vout (terminali 202a/202b).
In varie forme di attuazione, il circuito integrato 40 pu? anche comprendere il circuito di retroazione/circuito di misurazione di tensione 24. In questo caso, il pad/pin di retroazione pu? essere omesso e il circuito integrato 40 pu? comprendere due pin/pad per la connessione ai terminali 202a e 202b. Come menzionato in precedenza, il circuito integrato 40 pu? gi? essere connesso al terminale 202b e, di conseguenza, il pin/pad per il terminale 202b pu? essere omesso.
Cos?, indipendentemente dall?integrazione dei vari blocchi nel circuito integrato 40, il circuito di controllo 22a comprende:
- un terminale/nodo per ricevere il segnale di retroazione FB indicativo della (e preferibilmente proporzionale alla) tensione di uscita Vout; e
- un terminale/nodo per fornire il segnale di pilotaggio DRV1 e opzionalmente un terminale/nodo per fornire il segnale di pilotaggio DRV2.
Specificamente, nella forma di attuazione considerata, il circuito di controllo 22a comprende un amplificatore di errore configurato per generare un segnale di errore Vcomp, confrontando il segnale di retroazione FB con un segnale di riferimento, come una tensione di riferimento Vref.
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, l?amplificatore di errore ? implementato con un amplificatore operazionale 202 e una rete di compensazione/retroazione 204 associata all?amplificatore operazionale 202. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il segnale di retroazione FB ? connesso all?ingresso invertente/negativo dell?amplificatore operazionale 202 e la tensione di riferimento Vref ? connessa al terminale di ingresso non invertente/positivo dell?amplificatore operazionale 202.
In varie forme di attuazione, la rete di compensazione 204 ? connessa tra l?uscita dell?amplificatore operazionale 202 e il terminale di retroazione (per es., l?ingresso invertente dell?amplificatore operazionale 202) e/o la massa GND, che come menzionato in precedenza pu? corrispondere ai terminali 200b e/o 202b.
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, la rete di compensazione 204 comprende almeno un condensatore Cc (componente integrale) e/o almeno un resistore Rc (componente proporzionale). Per esempio, nella forma di attuazione considerata, un resistore Rc e un condensatore Cc sono connessi in serie tra il terminale di retroazione e l?uscita dell?amplificatore operazionale 202. Specificamente, nella forma di attuazione considerata, l?amplificatore operazionale 202 fornisce una corrente icomp in funzione della differenza tra la tensione di riferimento Vref e il segnale di retroazione FB, e la rete di compensazione 204, per es. mediante il resistore Rc e/o il condensatore Cc, ? configurata per convertire la corrente icomp nella tensione/segnale di errore Vcomp.
In generale, la rete di compensazione 204 pu? essere integrata nel, o pu? essere all?esterno del, circuito integrato 40. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il circuito integrato 40 comprende un pin/pad COMP connesso all?uscita dell?amplificatore operazionale 202, e la rete di compensazione 204 pu? essere connessa (per es., esternamente) tra il pin/pad COMP e la massa GND.
Di conseguenza, in varie forme di attuazione, l?amplificatore di errore 202/204 pu? essere configurato come un regolatore comprendente un componente I (Integrale) e/o un componente P (Proporzionale).
Nella forma di attuazione considerata, il segnale di errore Vcomp ? fornito a un circuito generatore di impulsi 208, come un circuito generatore PWM, configurato per generare un segnale a impulsi/binario DRV che ? impostato alternativamente a un primo livello logico (per es., alto) e a un secondo livello logico (per es., basso) per rispettive durate T1 e T2. Specificamente, il circuito generatore di impulsi 208 ? configurato per variare almeno una delle durate T1 e T2 in funzione del segnale di errore Vcomp.
Nella forma di attuazione considerata, il segnale a impulsi/binario DRV ? fornito a un circuito di pilotaggio 210 configurato per generare il segnale di pilotaggio DRV1 e DRV2 in funzione del segnale di pilotaggio DRV. Per esempio, in varie forme di attuazione, il circuito di pilotaggio 210 pu? essere configurato per:
- impostare il segnale DRV1 alto quando il segnale DRV ha il primo livello logico e basso quando il segnale DRV ha il secondo livello logico; e
- opzionalmente impostare il segnale DRV2 alto quando il segnale DRV ha il secondo livello logico e basso quando il segnale DRV ha il primo livello logico.
Di conseguenza, in varie forme di attuazione le durate di switch-on e di switch-off TON1 e TOFF1 corrispondono rispettivamente alle durate T1 e T2. Per esempio, i livelli logici del segnale DRV1 possono corrispondere ai livelli logici del segnale DRV, e opzionalmente i livelli logici del segnale DRV2 possono corrispondere alla versione invertita dei livelli logici del segnale DRV.
Di conseguenza, sostanzialmente, l?anello di retroazione mediante il circuito di retroazione 24 e l?amplificatore di errore 202/204 fa variare il segnale di errore Vcomp, che ? usato a sua volta dal circuito generatore di impulsi 208 per pilotare, mediante il circuito di pilotaggio 210, gli switch elettronici Q1 e Q2, regolando con ci? la tensione di uscita Vout a un valore richiesto, che pu? essere determinato, per es., in funzione del fattore di variazione di scala (?scaling factor?) del circuito di retroazione 24 e della tensione di riferimento Vref.
In varie forme di attuazione, la tensione di riferimento Vref pu? anche essere fornita da un circuito di soft-start 206 configurato per aumentare, in risposta a una accensione (?power-on?) del circuito di controllo 22a, la tensione di riferimento Vref da un valore minimo (per es., 0 V) a un valore massimo (corrispondente al valore nominale della tensione di riferimento Vref).
La Figura 5 rappresenta una possibile forma di attuazione del circuito generatore di impulsi 208. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il circuito generatore di impulsi 208 ? un circuito generatore PWM a frequenza fissa, cio? il segnale DRV ha una frequenza di commutazione costante (TSW = T1 T2) e un duty cycle variabile (D = T1/TSW).
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il segnale di errore Vcomp ? fornito a un ingresso (per es., il terminale di ingresso positivo) di un comparatore 2080 configurato per determinare se il segnale di errore Vcomp ? minore o maggiore di un valore di soglia Vth.
Specificamente, nella forma di attuazione considerata, il segnale all?uscita del comparatore 2080 ? fornito a un flip-flop 2082 configurato per impostare il segnale DRV a:
- alto con il fronte di salita (o, in alternativa, il fronte di discesa) di un segnale di clock CLK; e
- basso quando il segnale di errore Vcomp raggiunge o supera il valore di soglia Vth.
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il flip-flop 2082 ? un flip-flop di tipo D che riceve:
- a un ingresso di clock, il segnale di clock CLK;
- a un ingresso di dati, il valore logico alto (?1?); e
- a un ingresso di reset, il segnale fornito dal comparatore 2080.
Cos?, nella forma di attuazione considerata, il segnale DRV ? impostato alto con una frequenza fissa (determinata dal segnale di clock CLK) ed ? poi impostato basso quando il segnale Vcomp raggiunge o supera il valore di soglia Vth.
Generalmente, la forma di attuazione rappresentata nella Figura 5 pu? anche essere atta a supportare una protezione da sovratensione e/o una modalit? a burst. Specificamente, usando un comparatore aggiuntivo configurato per determinare se il segnale di retroazione FB supera un dato valore di soglia massimo, il flip-flop 2082 pu? ricevere una versione mascherata del segnale di clock CLK, per cui:
- quando il segnale di retroazione FB ? minore della soglia massima, il flip-flop 2082 ? impostato periodicamente mediante il segnale di clock CLK; e
- quando il segnale di retroazione FB ? maggiore della soglia massima, il segnale di clock CLK ? mascherato e il flip-flop 2082 rimane resettato.
Come menzionato in precedenza, varie forme di attuazione della presente descrizione sono relative a soluzioni che permettono di limitare l?overshoot della tensione di uscita Vout, quando la corrente di uscita iout varia rapidamente.
Per esempio, nel circuito di controllo 22a rappresentato nella Figura 4 ci saranno ritardi intrinseci (per es., dovuti all?amplificatore operazionale 202, alla rete di compensazione e al circuito generatore di impulsi 208, per es. al comparatore 2080) nell?anello di regolazione, il che di solito non pu? assicurare che la tensione di uscita Vout aumenti in modo apprezzabile, per es. perch? ci pu? ancora essere energia immagazzinata nell?induttanza L o il segnale di errore Vcomp non seguir? immediatamente la variazione del carico.
La Figura 6 rappresenta una forma di attuazione di un convertitore buck 20a modificato, e in particolare un circuito di controllo 22a modificato. Specificamente, anche in questo caso, il circuito di controllo 22a comprende:
- un terminale configurato per essere connesso a un circuito di retroazione 24 configurato per generare una retroazione FB in funzione della tensione di uscita Vout;
- un amplificatore di errore 212 configurato per generare un segnale di errore Vcomp in funzione della retroazione FB, in cui l?amplificatore di errore 212 pu? comprendere l?amplificatore operazionale 202, la rete di compensazione 204 e opzionalmente il circuito di soft-start 206 della Figura 4;
- un circuito generatore di impulsi 208 configurato per generare un segnale a impulsi DRV; e
- un circuito di pilotaggio 210 configurato per generare il segnale di pilotaggio DRV1 e opzionalmente il segnale di pilotaggio DRV2 in funzione del segnale DRV.
Di conseguenza, questi blocchi sono configurati per regolare, durante un funzionamento normale, la tensione di uscita Vout a un dato valore richiesto.
Nella forma di attuazione considerata, il circuito di controllo 22a comprende un carico variabile 216 configurato per assorbire una corrente iF in funzione del segnale di controllo CTR e un circuito rilevatore 214 configurato per generare il segnale di controllo CTR (almeno) in funzione di un segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout.
La Figura 7 rappresenta una forma di attuazione del funzionamento del circuito rilevatore 214. Nella forma di attuazione considerata, dopo una fase di inizio 1000, il circuito rilevatore 214 monitora in una fase 1002 il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout fornita mediante i terminali di uscita 202a e 202b. Per esempio, il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout pu? essere un segnale di rilevamento (?sense?) di corrente CS fornito da un sensore di corrente 218, come un resistore shunt, connesso in serie con i terminali di uscita 202a e 202b. In alternativa, nel caso in cui la rete di compensazione 204 comprenda un condensatore Cc, per cui il segnale di errore Vcomp ? proporzionale alla (o almeno indicativo della) corrente di uscita iout, il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout pu? corrispondere al segnale di errore Vcomp.
In una fase 1004 seguente, il circuito rilevatore 214 memorizza il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout. Per esempio, il circuito rilevatore 214 pu? memorizzare il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout periodicamente o in risposta a dati eventi.
In una fase 1006 seguente, il circuito rilevatore 214 verifica se si verifica una transizione negativa della corrente di uscita. Per esempio, a questo scopo, il circuito rilevatore 214 pu? verificare almeno una delle condizioni seguenti:
- verificare se il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout (per es., il segnale Vcomp) indica che la corrente di uscita iout diminuisce pi? di un dato ammontare (variazione relativa), per es. confrontando il valore di corrente del segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout con un rispettivo valore memorizzato;
- verificare se il segnale di retroazione FB indica che la tensione di uscita Vout aumenta pi? di un dato ammontare (variazione relativa), per es. confrontando il valore di corrente del segnale di retroazione FB con un rispettivo valore memorizzato; o
- verificare se il segnale di retroazione FB indica che la tensione di uscita Vout supera un dato valore di soglia massimo (valore assoluto).
Nel caso in cui non sia rilevato alcun transitorio negativo della corrente di uscita (uscita ?N? della fase di verifica 1006), il circuito rilevatore 214 pu? ritornare alla fase 1002 per effettuare una nuova operazione di monitoraggio.
Per contro, nel caso in cui sia rilevata una transizione negativa della corrente di uscita (uscita ?Y? della fase di verifica 1006), il circuito rilevatore 214 procede a una fase 1008, dove il circuito rilevatore 214 genera il segnale di controllo CTR. Specificamente, in varie forme di attuazione, il segnale di controllo CTR ? indicativo della differenza tra il segnale memorizzato e il valore di corrente del segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout. Di conseguenza, quando il convertitore 20a fornisce una data corrente di uscita iout,1 e la corrente di uscita ? ridotta a un valore iout,2, il circuito rilevatore 214 pilota il carico variabile 216 mediante il segnale CTR al fine di assorbire una corrente iF = iout,1 - iout,2, per cui la corrente totale iout? = iF + iout,1 fornita dal condensatore Cout rimane costante.
La fase 1006 ? cos? puramente opzionale perch?, quando il segnale monitorato corrisponde al segnale memorizzato (condizione statica), anche il segnale CTR indicherebbe che la differenza ? zero e il carico variabile 216 assorbirebbe una corrente iF = 0.
In varie forme di attuazione, il circuito rilevatore 214 procede quindi a una fase di verifica 1010, dove il circuito rilevatore 214 verifica se la corrente di uscita iout rimane stabile. Per esempio, a questo scopo, il circuito rilevatore 214 pu? verificare almeno una delle condizioni seguenti:
- verificare se il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout (per es., il segnale Vcomp) indica che la corrente di uscita iout vari a meno di un dato ammontare (variazione relativa), per es. confrontando il valore corrente del segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout con un rispettivo valore memorizzato;
- verificare se il segnale di retroazione FB indica che la tensione di uscita Vout vari a meno di un dato ammontare (variazione relativa), per es. confrontando il valore corrente del segnale di retroazione FB con un rispettivo valore memorizzato; o
- verificare se il segnale di retroazione FB indica che la tensione di uscita Vout ? sotto un dato valore di soglia massimo (valore assoluto).
Nel caso in cui la corrente di uscita iout non sia stabile (uscita ?N? della fase di verifica 1010), il circuito rilevatore ritorna alla fase 1008.
Per contro, nel caso in cui la corrente di uscita iout sia stabile (uscita ?Y? della fase di verifica 1010), il circuito rilevatore 214 pu? ridurre (preferibilmente, gradualmente e lentamente) il segnale di controllo CTR, per es. riducendo il valore memorizzato, per cui il carico variabile 216 assorbe meno corrente iF e l?anello di retroazione regola la tensione di uscita Vout in funzione della nuova condizione del carico. Tuttavia, nella misura in cui il circuito rilevatore 214 ? configurato per variare il segnale di controllo CTR con una costante di tempo che ? maggiore della costante di tempo dell?anello di retroazione, l?anello di retroazione ? atto a seguire la variazione del carico senza overshoot nella tensione di uscita Vout.
Di conseguenza, una volta che il circuito rilevatore 214 ha ridotto la corrente iF a zero mediante il segnale di controllo CTR, il circuito rilevatore 214 pu? ritornare alla fase 1002 per rilevare una transizione del carico seguente.
Di conseguenza, in varie forme di attuazione, il circuito rilevatore 214 ? configurato per tracciare il carico della corrente di uscita e campionare il suo valore. Questo valore campionato ? usato per applicare un carico di corrente interna iF ai terminali di uscita 202a e 202b, al fine di rimpiazzare la riduzione della corrente di carico esterna. In seguito, il circuito rilevatore 214 pu? diminuire il carico di corrente interna iF con una pendenza controllata minimizzando l?overshoot.
La Figura 8 rappresenta una possibile forma di attuazione del circuito rilevatore 214 e del carico variabile 216. Specificamente, nella forma di attuazione considerata, il segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout corrisponde al segnale di errore Vcomp. Tuttavia, pu? anche essere usato il segnale di sense di corrente CS.
Nella forma di attuazione considerata, il segnale di errore Vcomp ? fornito a un circuito analogico di campionamento e mantenimento (?sample-and-hold?) 2140. Per esempio, un tale circuito di sample-and-hold 2140 pu? essere implementato con un condensatore di memorizzazione CS e uno switch elettronico SW1 configurato per connettere il condensatore di memorizzazione CS al segnale di errore Vcomp.
Nella forma di attuazione considerata, il circuito di sample-and-hold 2140, per es. lo switch elettronico SW1, ? controllato da un circuito di rilevazione dei transitori negativi 2142. Per esempio, questo circuito pu? essere configurato per:
- permettere la memorizzazione del segnale di errore Vcomp (per es., chiudere lo switch elettronico SW1) quando non ? rilevato alcun transitorio di carico negativo; e
- disabilitare la memorizzazione del segnale di errore Vcomp (per es., aprire lo switch elettronico SW1) quando ? rilevato un transitorio di carico negativo.
Per esempio, come descritto in precedenza, il circuito di rilevazione dei transitori negativi 2142 pu? monitorare a questo scopo la variazione o il valore assoluto del segnale di retroazione FB, o la variazione del segnale di sense di corrente CS. Per esempio, tali transitori possono essere rilevati determinando la variazione di un rispettivo segnale, confrontando il segnale con un valore precedente del segnale (per es., memorizzato mediante un circuito di sample-and-hold, per es. 2140) o mediante una rete derivativa.
Nella forma di attuazione considerata, il circuito rilevatore 214 comprende un primo generatore di corrente M1/M2/M3 configurato per generare una corrente i1 proporzionale al segnale di errore memorizzato Vcomp. Specificamente, nelle forme di attuazione, il segnale di errore memorizzato Vcomp ? fornito a un generatore di corrente variabile M1, per es. implementato con un FET, per es. un FET a canale n, e un resistore Ra, configurato per fornire una corrente iS proporzionale al segnale di errore memorizzato Vcomp. In varie forme di attuazione, la corrente iS ? fornita anche in ingresso a uno specchio di corrente M2/M3, per es. implementato con due FET, come FET a canale p, fornendo con ci? a un?uscita dello specchio di corrente M2/M3 la corrente i1, che ? applicata a un nodo 2144.
Similmente, nella forma di attuazione considerata, il circuito rilevatore 214 comprende un secondo generatore di corrente variabile M4, per es. implementato con un FET, per es. un FET a canale n, e un resistore Rb, configurato per generare una corrente i2 proporzionale al segnale di errore di corrente Vcomp.
Specificamente, anche il generatore di corrente M4 ? connesso al nodo 2144, per cui il nodo 2144 fornisce una corrente i3 corrispondente alla differenza tra la corrente i1 e la corrente i2, cio? i3 = i1 - i2.
Di conseguenza, nella forma di attuazione considerata, la corrente i3 corrisponde al segnale di controllo CTR che ? indicativo della differenza tra il valore memorizzato e quello corrente del segnale che ? indicativo della corrente di uscita iout.
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il carico variabile 216 ? implementato con uno specchio di corrente M5/M6, per es. implementato con due FET, come FET a canale n, in cui l?ingresso (M5) dello specchio di corrente riceve la corrente i3 e l?uscita (M6) dello specchio di corrente, che fornisce cos? una corrente iF proporzionale alla corrente i3, ? connessa tra i terminali 202a e 202b.
Di conseguenza, regolando il guadagno dei vari generatori di corrente e specchi di corrente, la proporzionalit? tra la corrente iF e la variazione della corrente di uscita iout pu? essere impostata, per es. al fine di riprodurre (approssimativamente) la stessa proporzionalit? tra il segnale di errore Vcomp e la corrente media IL fornita dall?induttanza L in risposta alla rispettiva commutazione degli switch Q1 e Q2 generata mediante i blocchi 208 e 210.
La Figura 9 rappresenta una seconda forma di attuazione del circuito rilevatore 214 e del carico variabile 216. Specificamente, come menzionato in precedenza, il circuito rilevatore 214 pu? essere configurato per ridurre il segnale CTR quando il carico di uscita ? statico (fase 1012).
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il circuito rilevatore 214 comprende a questo scopo un circuito di scarica 2146 configurato per scaricare selettivamente il condensatore CS. Per esempio, nella Figura 9, il circuito di scarica 2146 comprende uno switch elettronico SW2 e una sorgente di corrente 2148 connessi in serie tra l?uscita del circuito di sample-and-hold 2140/ingresso del generatore di corrente variabile M1/Ra e la massa GND. Per esempio, anche lo switch elettronico SW2 pu? essere pilotato mediante il circuito di controllo 2142.
In varie forme di attuazione, il circuito rilevatore e/o il carico variabile 216 possono essere configurati per essere abilitati selettivamente mediante un circuito di abilitazione (?enable?) 2150. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il circuito di abilitazione 2150 ? implementato con uno switch elettronico S3 connesso tra il nodo 2144, cio? l?uscita del circuito rilevatore 214/l?ingresso del carico variabile 216, e la massa GND. Per esempio, anche lo switch elettronico SW3 pu? essere pilotato mediante il circuito di controllo 2142.
Di conseguenza, in varie forme di attuazione il circuito di controllo 2142 pu? essere configurato per monitorare se si verifica un transitorio negativo della corrente di uscita iout, e:
- durante un funzionamento normale (in assenza di un transitorio negativo, per es. la variazione negativa ? sotto una data soglia), chiudere lo switch elettronico SW1 (cio?, abilitare la memorizzazione del circuito di sample-and-hold 2140) e lo switch elettronico SW3 (cio?, disabilitare il carico variabile 216), e aprire lo switch elettronico SW2 (cio?, ? disabilitata una riduzione progressiva del segnale di controllo CTR), seguendo con ci? la corrente di uscita e mantenendo in off il carico variabile 216, che in varie forme di attuazione corrisponde a un pull-down attivo;
- una volta che ? rilevata una corrente transitoria negativa (per es., una variazione negativa supera una data soglia), aprire lo switch elettronico SW1 (cio?, mantenere il valore memorizzato dal circuito di sample-and-hold 2140) e aprire lo switch elettronico SW3 (cio?, abilitare il carico variabile 216), per cui la corrente i1 ? collegata alla corrente di uscita memorizzata e i2 alla corrente di uscita corrente, e la corrente iF ? proporzionale alla differenza tra queste correnti, cio? iF = K(i1 ? i2), dove K rappresenta un fattore di guadagno; e
- una volta che ? rilevata una nuova condizione statica (in assenza di un transitorio, per es. le variazioni sono sotto una data soglia), chiudere lo switch elettronico SW2, riducendo gradualmente con ci? il segnale di controllo CTR.
La Figura 10 rappresenta una forma di attuazione di un circuito di protezione da sovracorrente per lo switch elettronico (high-side) Q1. Specificamente, come rappresentato nella Figura 3, la corrente IQ1 che scorre attraverso lo switch elettronico Q1 ha un comportamento sostanzialmente lineare per la durata di switch-on TON1, in cui la corrente aumenta da un valore minimo all?istante t1 a un valore massimo all?istante t2. Nella forma di attuazione rappresentata nella Figura 10, il circuito 50 ? cos? configurato per generare una corrente di riferimento iR avente un comportamento simile, cio? il circuito 50 ? configurato per generare una corrente di riferimento iR che aumenta linearmente per la durata di switch-on TON1 da un valore minimo all?istante t1 a un valore massimo all?istante t2, cio? durante il periodo in cui il segnale DRV ? impostato alto.
Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il circuito 50 comprende un generatore di corrente a rampa 502, 504 configurato per generare un segnale a rampa di corrente iRamp in funzione del segnale a impulsi DRV. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il generatore di corrente a rampa 502, 504 comprende:
- un generatore di rampa di tensione 502 configurato per generare un segnale a rampa che ? impostato a zero quando il segnale DRV ? basso, ed ? quindi aumentato linearmente quando il segnale DRV ? alto; e
- un generatore di corrente variabile 504 configurato per generare la corrente iRamp in funzione del segnale a rampa di tensione fornito dal generatore di rampa di tensione 502.
In varie forme di attuazione, la corrente a rampa iRamp ? fornita a un nodo 520.
Specificamente, in varie forme di attuazione, il nodo 520 ? anche connesso a un generatore di corrente 506 che fornisce una corrente di offset iOffset costante.
In varie forme di attuazione, il nodo 520 ? anche connesso a un ulteriore generatore di corrente 508 configurato per determinare una corrente ic in funzione del segnale Vcomp, in cui la corrente ic ? preferibilmente proporzionale al segnale Vcomp. Specificamente, in varie forme di attuazione, il generatore di corrente 508 usa una versione filtrata passa-basso della tensione Vcomp come determinata per es. mediante un filtro passa-basso 508.
Di conseguenza, in varie forme di attuazione, la corrente i4 corrisponde a:
i4 = ic - iOff - iRamp
Di conseguenza, in varie forme di attuazione, la corrente i4 corrisponde a un segnale a rampa decrescente.
Nella forma di attuazione considerata, la corrente i4 ? quindi fornita a un circuito limitatore di corrente 512 configurato per generare la corrente iR limitando la corrente i4 a un dato valore massimo imax.
Come rappresentato nella Figura 10, in varie forme di attuazione, la corrente i4 pu? essere fornita indirettamente al circuito limitatore di corrente 512 generando una corrente i5 mediante uno specchio di corrente M7, M8, per es. implementato con transistori PMOS.
Per esempio, la Figura 11 rappresenta una forma di attuazione del circuito limitatore di corrente 512. Specificamente, nella forma di attuazione considerata, il limitatore di corrente 512 ? implementato con uno specchio di corrente di Wilson, comprendente tre transistori, come NMOS.
Specificamente, nella forma di attuazione considerata, lo specchio di corrente di Wilson comprende:
- un primo ramo comprendente un transistore M9 che riceve la corrente i4 o i5;
- un secondo ramo comprendente due transistori M11 e M10 connessi in serie, in cui il terminale di gate del transistore M11 ? connesso al terminale di drain del transistore M9, il terminale di drain del transistore M10 ? connesso al terminale di source del transistore M11, e i terminali di gate e di source del transistore M10 sono connessi rispettivamente ai terminali di gate e di source del transistore M9.
In varie forme di attuazione, un limitatore di corrente 518 pu? cos? essere connesso in serie con il secondo ramo, limitando con ci? la corrente che scorre attraverso il secondo ramo a un valore massimo imax.
Nella forma di attuazione considerata, uno specchio di corrente M10, M12 pu? quindi essere usato per generare la corrente iR rispecchiando la corrente che scorre attraverso il secondo ramo. Di conseguenza, in varie forme di attuazione, la corrente iR corrisponde alla corrente i4 quando i4 < imax e a imax quando i4 > imax.
Nella forma di attuazione considerata, la corrente di riferimento iR ? fornita a un transistore di riferimento QR, che corrisponde preferibilmente a una versione variata di scala (?scaled version?) del transistore Q1. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il transistore di riferimento QR ? un FET a canale n, per es. un NMOS, in cui il terminale di drain ? connesso al terminale 200a, il terminale di source ? connesso alla corrente di riferimento iR, e il terminale di gate ? connesso al segnale di pilotaggio DRV1. Specificamente, usando una versione variata di scala del transistore Q1, anche la corrente di riferimento iR pu? essere una versione variata di scala del profilo di corrente atteso della corrente IQ1.
Cos?, confrontando le correnti che scorrono attraverso i transistori Q1 e QR o la tensione nei transistori Q1 e QR, il circuito 50 pu? rilevare se la corrente IQ1 rimane sotto il limite indicato dalla corrente di riferimento iR. Per esempio, in varie forme di attuazione, le tensioni ai terminali di source dei transistori Q1 e QR sono fornite a un comparatore 514 configurato per generare un segnale OC che indica che la corrente che scorre attraverso il transistore Q1 supera il limite indicato dalla corrente iR. Per esempio, in questo caso, il transistore Q1 pu? essere aperto. Per esempio, nella forma di attuazione considerata, il segnale OC ? fornito mediante una porta logica OR (che riceve anche il segnale fornito dal comparatore 2080) all?ingresso di reset del flip-flop 2082.
Naturalmente, fermi restando i principi di fondo dell?invenzione, i dettagli di costruzione e le forme di attuazione possono variare, anche in modo apprezzabile, rispetto a quanto ? stato descritto e illustrato qui, puramente a titolo di esempio, senza uscire con ci? dall?ambito della presente invenzione, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (11)

RIVENDICAZIONI
1. Circuito di controllo (22a) per un convertitore buck (20a) configurato per fornire, mediante due terminali di uscita, (202a, 202b), una tensione di uscita (Vout) e una corrente di uscita (iout), il circuito di controllo (22a) comprendendo:
- un primo terminale configurato per essere connesso a uno switch elettronico (Q1) di detto convertitore buck (20a);
- un secondo terminale configurato per ricevere un segnale di retroazione (FB) indicativo di detta tensione di uscita (Vout);
- due terminali configurati per essere connessi a detti due terminali di uscita (202a, 202b) di detto convertitore buck (20a);
- un amplificatore di errore (212; 202, 204) configurato per generare un segnale di errore (Vcomp) in funzione di detto segnale di retroazione (FB) e un segnale di riferimento (Vref);
- un circuito generatore di impulsi (208) configurato per generare un segnale a impulsi (DRV) avente cicli di commutazione in cui detto segnale a impulsi (DRV) ? impostato alto per una prima durata e basso per una seconda durata, in cui detto circuito generatore di impulsi (208) ? configurato per variare detta prima e/o detta seconda durata in funzione di detto segnale di errore (Vcomp); e
- un circuito di pilotaggio (210) configurato per generare un segnale di pilotaggio (DRV1) a detto primo terminale in funzione di detto segnale a impulsi (DRV);
in cui detto circuito di controllo (22a) comprende inoltre:
- un carico variabile (216) connesso tra detti due terminali, in cui detto carico variabile (216) ? configurato per assorbire una corrente (iF) determinata in funzione di un segnale di controllo (CTR); e
- un circuito rilevatore (214) configurato per:
- monitorare (1002) un primo segnale (Vcomp; CS) indicativo di detta corrente di uscita (iout), e un secondo segnale (FB; CS) indicativo di un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout);
- verificare (1006) se detto secondo segnale (FB; CS) indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout);
- in risposta a detta verifica, quando detto secondo segnale (FB; CS) non indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout), memorizzare (1004) detto primo segnale monitorato (Vcomp; CS); e - in risposta a detta verifica, quando detto secondo segnale (FB; CS) indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout), generare detto segnale di controllo (CTR) in funzione della differenza (i3) tra detto primo segnale memorizzato (Vcomp; CS) e detto primo segnale monitorato (Vcomp; CS).
2. Circuito di controllo secondo la Rivendicazione 1, in cui detto circuito generatore di impulsi (208) ? un modulatore di larghezza di impulsi, e in cui detto segnale a impulsi (DRV) ? un segnale modulato a larghezza di impulsi avente una frequenza costante e un duty cycle determinato in funzione di detto segnale di errore (Vcomp).
3. Circuito di controllo secondo la Rivendicazione 1 o la Rivendicazione 2, in cui detto amplificatore di errore (212; 202, 204) ? un regolatore avente un componente integrale e/o un componente proporzionale.
4. Circuito di controllo secondo la Rivendicazione 3, in cui detto amplificatore di errore (212; 202, 204) ? un regolatore avente un componente integrale, e in cui detto primo segnale (Vcomp; CS) corrisponde a detto segnale di errore (Vcomp).
5. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito rilevatore (214) comprende un circuito di rilevazione dei transitori (2142) configurato per determinare detto secondo segnale (FB; CS) con almeno uno tra:
- verificare se detto primo segnale (Vcomp; CS) indica che detta corrente di uscita (iout) diminuisce pi? di un dato ammontare (variazione relativa);
- verificare se detto segnale di retroazione (FB) indica che detta tensione di uscita (Vout) aumenta pi? di un dato ammontare; e
- verificare se detto segnale di retroazione (FB) indica che detta tensione di uscita (Vout) supera un dato valore di soglia massimo.
6. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto carico variabile (216) comprende uno specchio di corrente (M5, M6) che riceve a un ingresso detto segnale di controllo (CTR), e in cui un?uscita di detto specchio di corrente (M5, M6) ? connessa tra detti due terminali (202a, 202b).
7. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito rilevatore (214) ? configurato per:
- verificare (1006) se detto secondo segnale (FB; CS) indica che detta corrente di uscita (iout) ? stabile;
- in risposta a detta verifica, quando detto secondo segnale (FB; CS) indica che detta corrente di uscita (iout) ? stabile, ridurre gradualmente detto segnale di controllo (CTR), per cui detto carico variabile (216) assorbe gradualmente meno corrente (iF).
8. Circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente:
- un generatore di rampa di corrente (502-512) configurato per generare un segnale a rampa di corrente (iR) quando detto segnale a impulsi (DRV) ? impostato alto;
- uno switch elettronico di riferimento (QR), in cui detto segnale a rampa di corrente (iR) scorre attraverso detto switch elettronico di riferimento (QR) quando detto segnale a impulsi (DRV) ? impostato alto;
- un circuito comparatore (514) configurato per confrontare la tensione in detto switch elettronico di riferimento (QR) con la tensione in detto switch elettronico (Q1) di detto convertitore buck (20a), in cui detto circuito comparatore (514) ? configurato per impostare (516, 2082) basso detto segnale a impulsi (DRV), quando la tensione in detto switch elettronico (Q1) di detto convertitore buck (20a) supera la tensione in detto switch elettronico di riferimento (QR).
9. Circuito integrato (40) comprendente un circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
10. Convertitore buck comprendente:
- due terminali di ingresso (200a, 200b) per ricevere una tensione di ingresso (Vin) e due terminali di uscita (202a, 202b) per fornire una tensione di uscita (Vout);
- uno switch elettronico (Q1) e un ulteriore switch elettronico (Q2) connessi tra detti due terminali di ingresso (200a, 200b), in cui un nodo intermedio tra detto switch elettronico (Q1) e detto ulteriore switch elettronico (Q2) rappresenta un nodo di commutazione (Lx);
- un?induttanza (L) connessa tra detto nodo di commutazione (Lx) e un primo terminale di uscita (202a) di detti due terminali di uscita (202a, 202b);
- un condensatore (Cout) connesso tra detti due terminali di uscita (202a, 202b); e
- un circuito di retroazione (24) configurato per fornire un segnale di retroazione (FB) indicativo di detta tensione di uscita (Vout); e
- un circuito di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti da 1 a 8.
11. Procedimento di funzionamento di un convertitore buck secondo la Rivendicazione 10, comprendente:
- monitorare (1002) un primo segnale (Vcomp; CS) indicativo di detta corrente di uscita (iout), e un secondo segnale (FB; CS) indicativo di un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout);
- verificare (1006) se detto secondo segnale (FB; CS) indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout);
- in risposta a detta verifica, quando detto secondo segnale (FB; CS) non indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout), memorizzare (1004) detto primo segnale monitorato (Vcomp; CS);
- in risposta a detta verifica, quando detto secondo segnale (FB; CS) indica un transitorio negativo di detta corrente di uscita (iout), generare un segnale di controllo (CTR) in funzione della differenza (i3) tra detto primo segnale memorizzato (Vcomp; CS) e detto primo segnale monitorato (Vcomp; CS), e
- pilotare un carico variabile (216) connesso tra detti due terminali in funzione di detto segnale di controllo (CTR).
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