阅读说明：本技术 提供电流补偿的系统和装置 (System and apparatus for providing current compensation ) 是由 M·G·隆美尔 K·瓦根索纳 R·格兰卡里奇 M·U·舒伦克 于 2019-02-19 设计创作，主要内容包括：为了提供用于动力系统的自适应泄漏补偿：第一电流路径(324)包括第一晶体管(306)和第二晶体管(310)；第二电流路径(326)包括第三晶体管(330)和第四晶体管(332)；电流镜(328)包括第五晶体管(334)和第六晶体管(336)。在第一晶体管(306)和第三晶体管(330)之间存在第一比率(N)。在第二晶体管(310)和第四晶体管(332)之间存在第二比率(M)。在第五晶体管(334)和第六晶体管(336)之间存在第三比率(N*)。第三比率(N*)大于或等于第二比率(M)。第二比率(M)大于或等于第一比率(N)。(To provide adaptive leakage compensation for a power system: the first current path (324) comprises a first transistor (306) and a second transistor (310); the second current path (326) comprises a third transistor (330) and a fourth transistor (332); the current mirror (328) includes a fifth transistor (334) and a sixth transistor (336). There is a first ratio (N) between the first transistor (306) and the third transistor (330). There is a second ratio (M) between the second transistor (310) and the fourth transistor (332). A third ratio (N) exists between the fifth transistor (334) and the sixth transistor (336). The third ratio (N) is greater than or equal to the second ratio (M). The second ratio (M) is greater than or equal to the first ratio (N).)

提供电流补偿的系统和装置

技术领域

本申请总体涉及功率转换器，并且更具体地涉及提供电流补偿的方法和装置。

背景技术

功率转换器是将输入电压转换为期望输出电压的电路。一种类型的功率转换器是开关模式电源，在该开关模式电源中，开关用于将输入电压转换为期望输出电压。开关模式电源可以将交流(AC)电压转换为直流(DC)电压，或者可以将一个电平的DC电压转换为另一电平的DC电压。例如，降压转换器通过控制晶体管和/或开关以对电感器和/或电容器充电和/或放电以维持期望输出DC电压，从而将输入DC电压转换为较低的期望输出DC电压。

发明内容

本文公开的某些示例针对低静态电流应用通过从功率转换器的输出中去除泄漏电流来提高功率转换器的效率。一种示例装置包括：第一电流路径，其包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管包括第一栅极、第一漏极和第一源极，该第二晶体管包括第二栅极、第二漏极和第二源极，第一漏极耦合至第二漏极；第二电流路径，其包括第三晶体管和第四晶体管，该第三晶体管包括第三栅极、第三漏极和第三源极，该第四晶体管包括第四栅极、第四漏极和第四源极，第三源极耦合至第一源极和第三栅极，第三漏极耦合至第四漏极，第四源极耦合至第四栅极和第二源极；以及电流镜，其包括第五晶体管和第六晶体管，该第五晶体管包括第五栅极、第五漏极和第五源极，该第六晶体管包括第六栅极、第六漏极和第六源极，第五漏极耦合至第三漏极、第六栅极和第五栅极，第六漏极耦合至第二漏极，第五源极耦合至第六源极和第四源极，其中第一晶体管和第三晶体管之间存在第一比率，第二晶体管和第四晶体管之间存在第二比率，并且第五晶体管和第六晶体管之间存在第三比率，第三比率大于或等于第二比率，第二比率大于或等于第一比率。

附图说明

图1是示例降压转换器的图示。

图2是包括传感器和自适应补偿电路的示例功率转换器的图。

图3是图2的传感器和自适应补偿电路的示例电路实施方式的图示。

图4是示出图2和图3的电路在具有和不具有自适应补偿的情况下的输出电压相对于环境温度的曲线图。

图5是示出图2和图3的电路在具有和不具有自适应补偿的情况下的泄漏电流相对于环境温度的曲线图。

图6是示出当使用图2和图3的自适应补偿电路时的降压转换器100的效率提高的曲线图。

图7是表示可以被执行以实施图2的自适应补偿电路的机器可读指令的流程图。

图8是可以执行图7的示例指令以实施图2和图3的自适应补偿电路的示例处理器平台的框图。

具体实施方式

附图未按比例绘制。总体上，在整个附图中使用相同的附图标记，并且该描述指代相同或相似的部分。

功率转换器(例如，降压转换器、升压转换器、AC-AC转换器、DC-DC转换器、AC-DC转换器等)可以包括将电流从一个路径切换到另一个路径的功率开关(例如，继电器、二极管等)。这样的开关本质上可以是固态的，并且因此不引起使电流流动的多个路径之间的物理断开。在某些情况下，少量的泄漏电流(即，理想电流为零时流动的电流)可以流经开关并进入不期望的路径。在高功率超低静态电流应用中，随着开关周围的环境温度升高，泄漏电流将增加。泄漏电流的增加可能导致功率转换器的输出处的电压失控，并且可能引起连接的电路的故障。为了防止泄漏电流随温度上升，补偿电路可以添加到功率转换器中以从输出中汲取泄漏电流。传统上，补偿电路基于从输出汲取或减去的最坏情况泄漏电流。另一个常用补偿电路将从输出中汲取高侧泄漏电流或低侧泄漏电流。另一个补偿电路将泄漏电流直接从传感装置镜像到输出电压。

当电子设备附接到充电源时，由于电子设备的非理想特性，使得该源缓慢放电，因此发生泄漏电流。通常，泄漏电流发生是因为当打算使连接到充电源的电子设备(例如，晶体管、二极管等)关断时，该电子设备传导少量电流。当设备处于低静态电流应用中时，设备将长时间闲置。泄漏电流通常在微安的范围内，而在不处于空闲状态时通过功率转换器应用中的设备的电流则在几十安至几百安培的范围内。

由于移动电荷载流子隧穿穿过绝缘区域，所以在半导体中发生泄漏电流。例如，移动电荷载流子可以在不同掺杂的半导体(例如，P型、N型)的结之间隧穿。当设备关断且不提供电流时，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中的泄漏电流可能从源极到漏极发生，并且允许电流在预期的传导路径中流动。无论环境温度如何，泄漏电流都将增加设备的功耗，如果泄漏电流无限制地增加，则可能引起设备严重故障。

在开关模式电源中，使用一组同步开关可以提高电源的效率。该组同步开关可以是两个开关，其操作为使得当高侧开关(例如晶体管)导通时，低侧开关(例如晶体管)关断，而当高侧开关关断时，低侧开关导通。同步开关的示例实施方式可以是作为PMOS晶体管的高侧晶体管和作为NMOS晶体管的低侧晶体管。在该示例实施方式中，高侧PMOS晶体管具有比低侧NMOS晶体管更宽的沟道。PMOS晶体管的沟道的较大宽度归因于PMOS晶体管中的载流子的迁移率低于NMOS晶体管中的载流子的迁移率。沟道的较大宽度允许在PMOS晶体管和NMOS晶体管之间导通和关断的类似开关速度。然而，由于沟道的较大宽度，高侧PMOS晶体管的泄漏电流通常比低侧NMOS晶体管的泄漏电流大。这将引起高侧泄漏电流和低侧泄漏电流的净值流到开关模式电源的输出。一组同步开关的不同实施方式可以使用PMOS晶体管、NMOS晶体管、双极结型晶体管(BJT)、结型栅极场效应晶体管(JFET)、二极管等或其任意组合。

对于泄漏电流随温度而升高的一种更自适应、更全面、更完整的解决方案是，主动感测一组同步开关中的泄漏电流，确定泄漏电流之间的差，并且仅从功率转换器的输出中去除该差。如本文所述，当高侧晶体管具有比低侧晶体管更大的泄漏电流时，电流可以由输出汲取。另外，该解决方案是自适应的，并且可以跨功率转换器的任何环境温度去除功率转换器的输出中的过量泄漏电流。流经高侧晶体管和低侧晶体管的泄漏电流所耗散的总功率(

)可以影响使用该晶体管的功率转换器的效率，如下所示：

本文公开的示例提供了一种自适应方法，以减小这样的晶体管以及部署这些晶体管的功率转换器(例如降压转换器、升压转换器、AC-AC转换器、DC-DC转换器、AC-DC转换器等)的泄漏电流(例如，以提高效率)。泄漏电流影响功率转换器的总功率耗散，并且因此减小泄漏电流的量减小了在上述参考的方程式中的泄漏电流所耗散的总功率当通过晶体管的泄漏电流减小时，由晶体管耗散的功率将减小。此外，将没有电流流到功率转换器的输出。当晶体管打算关断时，这将防止在输出电容器处的任何电压累积。减小通过晶体管的泄漏电流的导致的效果是，功率转换器在各种负载下的效率都将提高。

图1是示例降压转换器100的图示。降压转换器100具有示例输入电压节点V_in 102，其参考示例接地节点(GND)104。降压转换器100包括高侧晶体管106(M_HS)，其具有耦合至输入电压节点V_in 102的源极。在图1的示例中，高侧晶体管106的漏极耦合至开关节点SW 108。开关节点SW 108耦合至低侧晶体管110(M_LS)的漏极。低侧晶体管110的源极耦合至接地节点(GND)104。流经高侧晶体管106的电流标记为I_HS，并且流经低侧晶体管110的电流标记为I_LS。开关节点SW 108耦合至电感器112，电感器112耦合至电容器114的正端子。电容器114的负端子耦合至接地节点(gnd)116。电容器114的正端子还耦合至输出电压节点V_O 118，输出电压节点V_O 118可以是图1中未示出的其他电路的电压源。电感器112、电容器114和输出电压节点V_O 118包括降压转换器100的输出级。流经输出级的电流标记为I_OS。

高侧晶体管106和低侧晶体管110是降压转换器100中的一组同步晶体管(例如，开关)的示例。高侧晶体管106和低侧晶体管110可以分别由施加到高侧晶体管106和低侧晶体管110的栅极的控制信号120和122控制。

DC功率转换器的功能是将输入能量临时存储在电子部件(例如电感器、电容器、电感性元件、电容性元件等)中，并且然后以不同的电压在输出负载处释放该能量。在降压转换器100中，当高侧晶体管106导通并且低侧晶体管110关断时，电流(I_HS)从输入电压节点V_in 102流到电感器112，其以线性速率充电。当电感器112充电时，其将能量存储在由流经电感器112的电流(I_OS)产生的磁场中。另外，当高侧晶体管106导通并且低侧晶体管110关断时，电容器114也充电至期望输出电压电平，并且从输入向负载提供电流。当高侧晶体管关断时，低侧晶体管导通降压转换器100中的电流以继续流到负载。存储在电感器112的磁场中的能量耗散，并且这样做生成电流，该电流将流经电路并流到负载。流经降压转换器100的输出级的电流(I_OS)的幅度将等于流经低侧晶体管110的电流(I_LS)的幅度。电流(I_OS)从电感器112流到电容器114和负载，而电容器114维持降压转换器100的期望输出电压，并且负载接收功率。电流通过流经接地节点(gnd)116、接地节点(GND)104和低侧晶体管110返回到电感器112。上述开关模式允许连续电流流入降压转换器100的负载。

控制器可以被实施为控制高侧晶体管106和低侧晶体管110，使得两个晶体管在高侧晶体管106导通并且低侧晶体管110关断以及高侧晶体管106关断并且低侧晶体管110导通之间交替。这可以在由控制器确定的频率和占空比下完成，使得降压转换器100的输出电压可以保持在期望输出电压，并保持在降压转换器100的安全操作区域内。

图2示出示例功率转换器200，其包括参考接地节点(GND)204的输入电压节点V_in202、输出级208、调节器224、传感器226和自适应补偿电路228。

在所图示的示例中，输出级208包括电感器212、电容器214、接地节点(gnd)216和输出电压节点V_O 218。输出级208可以包括在被调节器224驱动时将输入电压节点V_in 202处的电压转换为期望输出电压的部件(例如，电容器、电感器、电感性元件、电容性元件等)。输出级208耦合至调节器224以及自适应补偿电路228。

电感器212耦合至高侧晶体管206的漏极和低侧晶体管210的漏极。电感器212进一步耦合至电容器214的正端子，该正端子形成输出电压节点V_O 218，该输出电压节点V_O 218可以是图2中未示出的其他电路的电压源。电容器214的负端子耦合至接地节点(gnd)216。

在图2的图示示例中，调节器224被配置有高侧晶体管206(M_HS)和低侧晶体管210(M_LS)，并且可以利用任何类型的功率晶体管(例如，晶体管206或210、MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等)。功率晶体管可以设计为以低上升时间和下降时间快速操作，能够承受持续的高电流，能够在高电压下阻挡电流，并且能够在被设置的各种温度下操作。高侧晶体管206的源极耦合至输入电压节点V_in 202。高侧晶体管206的漏极耦合至低侧晶体管210的漏极。低侧晶体管210的源极耦合至接地节点(GND)204。在一些示例中，高侧晶体管206和低侧晶体管210被翻转(toggled)以允许输出电流流向输出级208或流向接地节点(GND)204，这取决于高侧晶体管206和低侧晶体管210的状态。例如，当高侧晶体管206被启用并且低侧晶体管210被禁用时，输入电压节点V_in 202处的输入电压经由高侧晶体管206被短接到输出级208，导致输出电流流经高侧晶体管206并流向输出级208。当高侧晶体管206被启用并且低侧晶体管210被禁用时，流经高侧晶体管206的电流(I_HS)的幅度等于流经输出级208的电流(I_OS)的幅度。当高侧晶体管206被禁用并且低侧晶体管210被启用时，从电感器212提供电流。当高侧晶体管206被禁用并且低侧晶体管210被启用时，电流通过流经接地节点(gnd)216、接地节点(GND)204和低侧晶体管210返回到电感器212。当高侧晶体管206被禁用并且低侧晶体管210被启用时，流经输出级208的电流(I_OS)的幅度等于流经低侧晶体管210的电流(I_LS)的幅度。因此，一个或多个控制信号220和222可以被施加到高侧晶体管206和低侧晶体管210的栅极以切换电流的流动以将输入电压节点V_in 202处的输入电压转换为输出电压节点V_O 218处(例如，诸如在功率转换器中)的期望输出电压。

在图2的图示示例中，传感器耦合至输入电压节点V_in 202、接地节点(GND)204、调节器224和自适应补偿电路228。传感器226可以被实施为硬件或软件。作为硬件实施方式，传感器226可以包括感测场效应晶体管(FET)、分流电阻器、电流变换器、光纤传感器、磁通门变压器等。对于硬件实施方式，使用放大器以将上述传感器中的一个的输出转换为功率转换器200的其他部分的控制信号。作为软件实施方式，微控制器可以接收来自高侧晶体管206或低侧晶体管210的信号以进行监视，并且然后基于该信号生成输出以与功率转换器200的另一部分进行通信。传感器226允许在晶体管关断时检测流经高侧晶体管206的电流(I_HS)和流经低侧晶体管210的电流(I_LS)。这允许功率转换器200的其他部分确定是否需要泄漏电流的补偿。如果根据传感器226感测的电流确定需要补偿，则自适应补偿电路228将对输出级208施加补偿(例如进行调整)。

在所图示的示例中，自适应补偿电路228耦合至传感器226以及输出级208。自适应补偿电路228可以被实施为硬件或软件。作为硬件实施方式，自适应补偿电路228可以是电流镜、齐纳二极管电流源、具有二极管补偿的晶体管电流源等。作为软件实施方式，自适应补偿电路228可以接收来自传感器226的信号，并且基于该信号生成另一个信号，以补偿通过输出级208的电流。自适应补偿电路228允许从输出级208去除或减去流经高侧晶体管206的泄漏电流(I_HS)与流经低侧晶体管210的泄漏电流(I_LS)的差。这在确定需要泄漏电流的补偿之后完成。当高侧晶体管206和低侧晶体管210关断时，泄漏电流I_HS与泄漏电流I_LS的差是流经输出级208的电流(I_OS)。

图3是如图2的框图中所示的功率转换器200的示例硬件实施方式的图示。功率转换器300包括参考接地节点(GND)304的输入电压节点V_in 302、输出级308、调节器324、传感器326和自适应补偿电路328。图2的输出级208被表示为输出级308。图2的调节器224被表示为调节器324。图2的传感器226以硬件被表示为传感器326。图2的自适应补偿电路228以硬件被表示为自适应补偿电路328。

在图3的图示示例中，调节器324调节通过输出级308的电流(I_OS)的流动。调节器324可以调节功率转换器300，使得在输入电压节点V_in 302处的输入电压被短接到输出级308，从而允许电流从输入电压节点V_in 302流到输出级308。当电流从输入电压节点V_in 302流到输出级308时，流经高侧晶体管306(M_HS)的电流(I_HS)的幅度等于流经输出级308的电流(I_OS)的幅度。可替代地，调节器324可以调节功率转换器300，使得电流在调节器324和输出级308之间流动。当电流在调节器324与输出级308之间流动时，流经输出级的电流(I_OS)的幅度等于流经低侧晶体管310(M_HS)的电流(I_LS)的幅度。当控制信号320和322被配置为使得高侧晶体管306和低侧晶体管310关断时，泄漏电流I_HS和泄漏电流I_LS可以流经调节器324并流到输出级308。该泄漏电流可以由传感器326感测，并且然后被镜像到自适应补偿电路328。被镜像到自适应补偿电路328的电流然后被用于从输出级308中扣除泄漏电流(I_OS)，从而可以消除泄漏电流的负面影响(例如，功率损耗、故障等)。

在所图示的示例中，输出级308包括电感器312、电容器314、接地节点(gnd)316和输出电压节点V_O 318。输出级308可以包括当由调节器324驱动时将输入电压节点V_in 302处的输入电压转换为期望输出电压的部件(例如，电容器、电感器、电感性元件、电容性元件等)。输出级308耦合至调节器324以及自适应补偿电路328。

电感器312耦合至高侧晶体管306的漏极和低侧晶体管310的漏极。电感器312进一步耦合至电容器314的正端子，该正端子形成输出电压节点V_O 318，该输出电压节点V_O 318可以是图3中未示出的其他电路的电压源。电容器314的负端子耦合至接地节点(gnd)316。

在图3的图示示例中，调节器324被配置有高侧晶体管306和低侧晶体管310，并且可以利用任何类型的功率晶体管(例如，晶体管306或310、MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等)。功率晶体管可以设计为以低上升时间和下降时间快速操作，能够承受持续的高电流，能够在高电压下阻挡电流，并且能够在被设置的各种温度下操作。高侧晶体管306的源极耦合至输入电压节点Vin 302。高侧晶体管306的漏极耦合至低侧晶体管310的漏极。高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310形成第一电流路径。低侧晶体管310的源极耦合至接地节点(GND)304。在一些示例中，高侧晶体管306和低侧晶体管310被翻转以允许输出电流流向输出级308或流向接地节点(GND)304，这取决于高侧晶体管306和低侧晶体管310的状态。例如，当高侧晶体管306被启用并且低侧晶体管310被禁用时，输入电压节点Vin 302处的输入电压经由高侧晶体管306被短接到输出级308，导致输出电流流向输出级308。当高侧晶体管306被禁用并且低侧晶体管310被启用时，输出电流经由低侧晶体管310流出到接地节点(gnd)316。因此，一个或多个控制信号320和322可以被施加到高侧晶体管306和低侧晶体管310的栅极以切换电流的流动以将输入电压节点Vin 302处的输入电压转换为输出电压节点V_O 318处(例如，在功率转换器中)的期望输出电压。

在图3的图示示例中，传感器326耦合至调节器324、自适应补偿电路328、输入电压节点Vin 302、接地节点(GND)304。传感器326使用感测MOSFET以感测流经高侧晶体管306的泄漏电流(I_HS)和流经调节器324中的低侧晶体管310的泄漏电流(I_LS)。高侧晶体管306是PMOS晶体管。低侧晶体管310是NMOS晶体管。高侧PMOS晶体管306耦合至高侧感测晶体管330(M_HS-SENSE)。高侧感测晶体管330是PMOS晶体管。高侧PMOS晶体管306和高侧感测PMOS晶体管330之间的耦合是PMOS感测的示例。可以基于流经高侧PMOS晶体管306的泄漏电流(I_HS)与流经高侧感测PMOS晶体管330的感测电流(I_HS-SENSE)之间的比例关系(N)(即比率)来执行PMOS感测。比率(N)可以基于用于高侧PMOS晶体管306的PMOS晶体管的沟道宽度和用于高侧感测PMOS晶体管330的PMOS晶体管的沟道宽度，使得比率N＝M_HS/M_HS-SENSE。低侧NMOS晶体管310耦合至低侧感测晶体管332(M_LS-SENSE)。低侧感测晶体管332是NMOS晶体管。低侧NMOS晶体管310和低侧感测NMOS晶体管332之间的耦合是NMOS感测的示例。可以基于流经低侧NMOS晶体管310的泄漏电流(I_LS)与流经低侧感测NMOS晶体管332的感测电流(I_LS-SENSE)之间的比例关系(M)(即比率)来执行NMOS感测。比率M可以基于用于低侧NMOS晶体管310的NMOS晶体管的沟道宽度和用于低侧感测NMOS晶体管332的NMOS晶体管的沟道宽度，使得比率M＝M_LS/M_LS-SENSE。高侧感测晶体管330和低侧感测晶体管332形成第二电流路径。高侧感测PMOS晶体管330的漏极和低侧感测NMOS晶体管332的漏极在节点SW_Leakage 338处耦合在一起。通过高侧感测PMOS晶体管330的感测电流I_HS-SENSE与通过低侧感测NMOS晶体管332的感测电流I_LS-SENSE之间的差通过节点SW_Leakage 338流到自适应补偿电路328。该差与将流到输出级308的泄漏电流成比例相关。可替代地，上述感测技术(例如PMOS感测、NMOS感测)不限于PMOS晶体管和NMOS晶体管，而是可以利用任何类型的晶体管(例如PMOS晶体管、NMOS晶体管、BJT、IGBT、JFET等)实施。

在图3的图示示例中，自适应补偿电路328在节点SW_Leakage 338处耦合至传感器326。自适应补偿电路328还在高侧PMOS晶体管306的漏极、低侧NMOS晶体管310的漏极和电感器312之间的连接处耦合至输出级308。可替代地，自适应补偿电路328可以在电容器314的正端子处耦合至功率转换器300的输出级308。自适应补偿电路328经由节点SW_Leakage 338从传感器326接收差电流(I_DIFF)。自适应补偿电路328以电流镜像配置进行设置，使得参考MOSFET 334(M_REF)和镜像MOSFET 336(M_Mirror)形成电流镜。参考MOSFET 334接收差电流(I_DIFF)。参考MOSFET 334在参考MOSFET 334的栅极和镜像MOSFET 336的栅极处耦合至镜像MOSFET 336。自适应补偿电路328生成从输出级308流到镜像MOSFET 336的补偿电流(I_COMP)。差电流(I_DIFF)与补偿电流(I_COMP)基于比率(N*)成比例，因此比率N*＝M_Mirror/M_REF。目标比率N*被设计为使得补偿电流(I_COMP)是流到输出级308的精确泄漏电流(I_OS)。由此，从输出级308去除了总泄漏电流(I_OS)。为了确保此补偿电流(I_COMP)与流到输出级308的泄漏电流(I_OS)相同，感测MOSFET与高侧PMOS和低侧NMOS MOSFET之间的比率以及参考MOSFET 334与镜像MOSFET 336之间的比率的必须如下：N*≥N≥M。

在图3的图示示例中，高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310可以控制到输出级308的电流的流动。可以通过施加到高侧PMOS晶体管306的栅极的控制信号320来控制高侧PMOS晶体管306。此外，可以通过施加到低侧NMOS晶体管310的栅极的控制信号322来控制低侧NMOS晶体管310。当高侧PMOS晶体管306导通并且低侧NMOS晶体管310关断时，电流从输入电压节点V_in 302流到输出级308。当高侧PMOS晶体管306导通并且低侧NMOS晶体管310关断时，流经高侧PMOS晶体管306的电流(I_HS)的幅度等于流经输出级308的电流(I_OS)的幅度。在这种情况下，电流对电感器312和电容器314充电，使得能量以磁场的形式存储在电感器312中，并且能量以电场的形式存储在电容器314中。当高侧PMOS晶体管306关断并且低侧NMOS晶体管310导通时，电流在低侧NMOS晶体管310和输出级308之间流动。当高侧PMOS晶体管306关断并且低侧NMOS晶体管310导通时，流经输出级308的电流(I_OS)的幅度等于流经低侧NMOS晶体管310的电流(I_LS)的幅度。在这种情况下，存储在电感器312的磁场中的能量耗散以产生电流流动，并且存储在电容器314的电场中的能量用于维持输出电压节点V_O 318上的电压。控制器可以被实施为控制高侧晶体管306和低侧晶体管310，使得两个晶体管在高侧晶体管306导通并且低侧晶体管310关断以及高侧晶体管306关断并且低侧晶体管310导通之间交替。这可以在控制器确定的频率和占空比下完成，使得输出电压节点V_O处的输出电压可以维持在期望输出电压并且在功率转换器300的安全操作区域内。当高侧PMOS晶体管306关断并且低侧NMOS晶体管310关断时，泄漏电流可以从输入电压V_in 302流到功率转换器300的输出级308。在这种情况下，高侧感测PMOS晶体管330将感测流经高侧PMOS晶体管306的泄漏电流(I_HS)，并且低侧感测NMOS晶体管332将感测流经低侧NMOS晶体管310的泄漏电流(I_LS)。感测电流I_HS-SENSE与感测电流I_LS-SENSE之间的差电流(I_DIFF)将流到自适应补偿网络328，正如泄漏电流I_HS与泄漏电流I_LS之间的差将流到输出级308。当高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310关断时，泄漏电流I_HS和泄漏电流I_LS之间的差是流经输出级308的电流(I_OS)。参考MOSFET 334可以接收差电流作为自适应补偿电路328的输入。然后，跨自适应补偿电路328，将差电流(I_DIFF)从参考MOSFET 334镜像到镜像MOSFET 336。镜像MOSFET 336生成补偿电流(I_COMP)，然后从输出级308扣除该补偿电流，从而消除了泄漏电流(I_OS)的影响。

无论高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310是否传导，传感器326和自适应补偿电路328都是激活状态。当高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310处于关断状态时，补偿电流(I_COMP)的值使得流到输出级308的泄漏电流(I_OS)被完全补偿，并且在输出电压节点V_O 318处没有输出电压的导致的充电。然而，当高侧PMOS晶体管306和低侧NMOS晶体管310被用作一组同步晶体管时，补偿电流(I_COMP)可忽略不计，并且因此功率转换器300如预期的那样操作。

图4是图3的降压转换器100的输出电压相对于环境温度的示例曲线图400。曲线图400包含两个曲线：不具有泄漏电流补偿的输出电压402和具有泄漏电流补偿的目标输出电压404。相对于降压转换器100的环境温度设置这两个曲线402、404。环境温度范围为-50℃至200℃。随着环境温度的升高，不具有泄漏电流补偿的输出电压402的范围从大约0VDC到几乎30VDC。这是由于泄漏电流流到降压转换器100的输出级。在不具有自适应补偿电路228的情况下，电容器114在输出级中维持的电压将无限制地升高，并且将引起功率损耗并可能对降压转换器100或使用降压转换器100的应用造成损坏。随着环境温度的升高，具有泄漏电流补偿的目标输出电压404维持大约0VDC的恒定电压。这是由于自适应补偿电路228的出现。这允许无论环境温度如何都从降压转换器100的输出级撤回泄漏电流。这节省了功率并防止了对降压转换器100或使用降压转换器100的应用的潜在损坏。此外，仅过量的泄漏电流被补偿。这样允许输出电压保持在调节范围内，并且向连接到的负载提供低的输出电流。另外，在出现自适应补偿电路228的情况下，可以在宽负载范围内最大化功率转换效率。

图5是图1的降压转换器100的输出负载电流相对于环境温度的示例曲线图500。曲线图500包含两个曲线：不具有泄漏电流补偿的输出负载电流502和具有泄漏电流补偿的输出负载电流504。相对于降压转换器100的环境温度设置这两个曲线502、504。随着环境温度的升高，环境温度的范围为-50℃至200℃。不具有泄漏电流补偿的输出负载电流502的范围从大约0μA到几乎3μA。这是由于泄漏电流流到降压转换器100的输出级。在不具有自适应补偿电路228的情况下，流经高侧PMOS晶体管106和低侧NMOS晶体管110的泄漏电流将无限制地增加，并且将引起功率损耗并且可能对降压转换器100或使用降压转换器100的应用造成损坏。具有泄漏电流补偿的输出负载电流504维持大约为0μA的恒定电流。这是由于自适应补偿电路228的出现。这允许无论环境温度如何都从降压转换器100的输出级撤回泄漏电流。这节省了功率并防止了对降压转换器100或使用降压转换器100的应用的潜在损坏。此外，仅过量的泄漏电流被补偿。这样允许降压转换器的输出电压保持在调节范围内，并且向连接到的负载提供较低的输出电流。另外，在出现自适应补偿电路228的情况下，可以在宽负载范围内最大化功率转换效率。

图6是图1的降压转换器100的效率相对于负载电流的示例曲线图600。负载电流反映流经连接到降压转换器100的负载的电流。曲线图600包括第一区域602、第二区域604、第三区域606和曲线608。在曲线图600中，第一区域602对应于使用传统补偿技术在1μA的负载电流下的降压转换器100的效率。第二区域604对应于使用传统补偿技术在10μA的负载电流下的降压转换器100的效率。第三区域606对应于使用图2的自适应补偿电路在1μA的负载电流下的降压转换器100的效率。第一区域602处的效率约为50％，而第二区域604处的效率大概为85％。第三区域606具有约85％的效率。在曲线图上看到的第一区域602和第三区域606之间的效率提高是由于使用了图2的自适应补偿电路。曲线608对应于当使用图2的自适应补偿电路时的降压转换器100的效率曲线。这样允许在宽负载值范围内提高效率。

尽管在图3中示出实施图2的自适应补偿电路的示例方式，但图3中示出的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以以任何其他方式组合、划分、重新布置、省略、消除和/或实施。此外，图2的示例传感器226和示例自适应补偿电路228可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合实施。因此，例如，示例传感器226和示例自适应补偿电路228中的任何一个可以由一个或多个模拟或数字电路、逻辑电路、(一个或多个)可编程处理器、(一个或多个)可编程控制器、(一个或多个)图形处理单元(GPU)、(一个或多个)数字信号处理器(DSP)、(一个或多个)专用集成电路(ASIC)、(一个或多个)可编程逻辑设备(PLD)和/或(一个或多个)现场可编程逻辑设备(FPLD)实施。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以涵盖纯软件和/或固件实施方式时，示例传感器226和示例自适应补偿电路228中的至少一个在此明确定义为包括包含软件和/或固件的非暂时性计算机可读存储设备或存储盘，诸如存储器、数字多功能盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光盘等。更进一步地，附加于或代替图3所示的那些，图2的示例传感器226和示例自适应补偿电路228可以包括一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括一个以上的所图示的元件、过程和设备中的任何一个或全部。如本文所使用的，短语“通信”(包括其变体)涵盖直接通信和/或通过一个或多个中间部件的间接通信，并且不要求直接的物理(例如，有线)通信和/或恒定的通信，而是附加地包括定期间隔、计划间隔、非周期性间隔和/或一次性事件的选择性通信。

图7中示出表示用于实施图2的传感器226和自适应补偿电路228的示例硬件逻辑、机器可读指令、硬件实施的状态机和/或其任何组合的流程图。机器可读指令可以是可执行程序或可执行程序的一部分，以由计算机处理器(诸如以下结合图8讨论的示例处理器平台800中所示的处理器812)执行。该程序可以体现在被存储在与处理器812相关联的非暂时性计算机可读存储介质(诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、DVD、蓝光盘或存储器)中的软件中，但是整个程序和/或其部分可以可替代地由除处理器812之外的设备执行和/或体现在固件或专用硬件中。此外，尽管参考图7中所示的流程图描述了示例程序，但是，可以可替代地使用实施示例传感器226和示例自适应补偿电路228的许多其他方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除或组合所描述的一些框。附加地或可替代地，任何或所有框可以由一个或多个硬件电路(例如，分立和/或集成的模拟和/或数字电路、FPGA、ASIC、比较器、运算放大器(op-amp)、逻辑电路等)实施，该硬件电路被构造成无需执行软件或固件即可执行对应的操作。

如上所述，图7的示例过程可以使用存储在非暂时性计算机和/或机器可读介质(诸如，硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字多功能盘、高速缓存、随机存取存储器和/或其中存储信息达任何持续时间(例如，延长的时间段、永久的、短暂的情况、临时的缓冲和/或信息的高速缓存)的任何其他存储设备或存储盘)上的可执行指令(例如，计算机和/或机器可读指令)实施。如本文中所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”被明确定义为包括任何类型的计算机可读存储设备和/或存储盘，并且排除传播信号并且排除传输介质。

“包含”和“包括”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包含”或“包括”(例如，包含、包括、包含了、包括了、具有)作为前序或在任何种类的权利要求记载中时，应理解为在不超出相应权利要求或记载的范围的情况下，可以存在附加元件、术语等。如本文中所使用的，当短语“至少”在例如权利要求的前序中用作过渡术语时，其以与术语“包括”和“包含”是开放式相同的方式是开放式的。当以例如A、B和/或C的形式使用时，术语“和/或”是指A、B、C的任何组合或子集：诸如(1)仅A、(2)仅B、(3)仅C、(4)A与B、(5)A与C、(6)B与C以及(7)A与B与C。如在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一项的实施方式：(1)至少一个A、(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B。类似地，如本文在描述结构、部件、项目、对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一项的实施方式：(1)至少一个A、(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B。如本文在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的执行或运行的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一项的实施方式：(1)至少A、(2)至少B和(3)至少A和至少B。类似地，如本文在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的执行或运行的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在表示包括以下任何一项的实施方式：(1)至少A、(2)至少B和(3)至少A和至少B。

图7的程序示出执行图2的传感器226和自适应补偿电路228的过程700。过程700包括框702，其是过程700的开始。过程700包括框704，其是可以指示处理器测量第一电流和第二电流的框。第一电流可以与高侧PMOS晶体管206相关联，并且第二电流可以与低侧NMOS晶体管210相关联。传感器326被示出为框704的示例硬件实施方式。在示例硬件实施方式中，高侧感测PMOS晶体管330感测第一电流，并且低侧感测NMOS晶体管332感测第二电流。

过程700中的下一个框是框706，其是可以指示处理器确定第一电流与第二电流之间的差是否为正的框。如果处理器发现电流不是正，则过程700返回到框704。如果处理器确定差为正，则过程700转到框708。可替代地，框706可以被实施为与软件相反的硬件。作为硬件，框706可以被实施为传感器326和自适应补偿电路328之间的耦合。仅当差电流为正时，此耦合才允许进行补偿。

过程700中的下一个框是框708，其是可以指示处理器生成补偿电流的框。过程700中的下一个框是框710，其是可以指示处理器将从框708生成的补偿电流施加到图3所示的输出级308的框。可替代地，框708和框710可以被实施为硬件。作为硬件实施方式，框708可以被实施为生成补偿电流的自适应补偿电路328。另外，框710可以被实施为自适应补偿电路328与输出级308之间的耦合。此耦合可以允许自适应补偿电路328将补偿电流施加到输出级308。

图8是被构造为执行图7的指令以实施图2的传感器226和自适应补偿电路228的示例处理器平台800的框图。处理器平台800可以是例如服务器、个人计算机、工作站、自学***板电脑等)、个人数字助理(PDA)、互联网电器、DVD播放器、CD播放器、数字视频录像机、蓝光播放器、游戏机、个人视频录像机、机顶盒、耳机或其他可穿戴设备、或任何其他类型的计算设备。

所示示例的处理器平台800包括处理器812。所示示例的处理器812是硬件。例如，处理器812可以由来自任何期望的家族或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器、GPU、DSP或控制器实施。硬件处理器可以是基于半导体的(例如，基于硅的)设备。在该示例中，处理器实施传感器226和自适应补偿电路228。

所示示例的处理器812包括本地存储器813(例如，高速缓存)。所示示例的处理器812经由总线818与包括易失性存储器814和非易失性存储器816的主存储器通信。易失性存储器814可以通过同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、

动态随机存取存储器

和/或任何其他类型的随机存取存储器设备实施。非易失性存储器816可以由闪存和/或任何其他期望类型的存储设备实施。对主存储器814、816的访问由存储器控制器控制。

所示示例的处理器平台800还包括接口电路820。接口电路820可以通过诸如以太网接口、通用串行总线(USB)、接口、近场通信(NFC)接口和/或PCI Express接口的任何类型的接口标准实施。

在所示的示例中，一个或多个输入设备822连接到接口电路820。(一个或多个)输入设备822允许用户将数据和/或命令输入到处理器812中。(一个或多个)输入设备可以通过例如音频传感器、麦克风、相机(静止或视频)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、跟踪板、跟踪球、等参点和/或语音识别系统实施。

一个或多个输出设备824也连接到所示示例的接口电路820。输出设备824可以例如由显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器(LCD)、阴极射线管显示器(CRT)、原位转换(IPS)显示器、触摸屏等)、触觉输出设备、打印机和/或扬声器实施。因此，所示示例的接口电路820通常包括图形驱动器卡、图形驱动器芯片和/或图形驱动器处理器。

所示示例的接口电路820还包括诸如发射器、接收器、收发器、调制解调器、住宅网关、无线接入点和/或网络接口的通信设备，以促进经由网络826与外部机器(例如，任何种类的计算设备)的数据交换。该通信可以经由例如以太网连接、数字用户线(DSL)连接、电话线连接、同轴电缆系统、卫星系统、站点线无线系统、蜂窝电话系统等。

所示示例的处理器平台800还包括用于存储软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备828。这样的大容量存储设备828的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器、蓝光盘驱动器、独立磁盘冗余阵列(RAID)系统和数字多功能盘(DVD)驱动器。

图6的机器可执行指令832可以被存储在大容量存储设备828中、在易失性存储器814中、在非易失性存储器816中和/或在诸如CD或DVD的可移除非暂时性计算机可读存储介质上。

根据前述内容，将认识到已经公开了示例方法、装置和制品，其允许在低静态电流应用中的功率转换器具有提高的效率。自适应补偿电路328允许完全补偿流到功率转换器300的输出级308的泄漏电流。先前的补偿并未完全补偿到输出级308的泄漏电流，并且使用对功率转换器的效率产生负面影响的最坏情况的补偿电流。此外，因为先前的补偿将泄漏电流直接从感测装置镜像到输出电压，所以先前的补偿并未完全补偿通过输出级308的泄漏电流。作为完整的解决方案，自适应补偿电路328完全补偿通过输出级308的泄漏电流。本公开提供了一个完整的解决方案，用于将功率转换器的输出电压保持在期望值之内，并保持连接到负载的低输出电流，从而提高了低静态电流应用中功率转换器的效率。自适应补偿电路328的出现允许在宽负载范围内提高功率转换效率。通过自适应地从功率转换器的输出级去除泄漏电流，所公开的方法、装置和制品改善了使用计算设备的效率。这提高了本发明在其中实施的功率转换器以及整个应用本身的效率。仅在功率转换器的空闲状态下从输出级中去除泄漏电流。因此，所公开的方法、装置和制品涉及计算机功能中的一项或多项改进。

2018年2月19日提交的专利申请No.US62/632,255的全部内容通过整体引用并入本文。

在权利要求的范围内，在所描述的实施例中的修改是可能的，并且其他实施例也是可能的。