專利名稱：開關(guān)調(diào)節(jié)器電路的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)調(diào)節(jié)器電路，尤其是涉及利用斜率補(bǔ)償(slopecompensation)技術(shù)來穩(wěn)定該調(diào)節(jié)器的開關(guān)調(diào)節(jié)器電路。
背景技術(shù)：
由于開關(guān)調(diào)節(jié)器能提供比線性調(diào)節(jié)器更高的頻率，所以其在DC-DC變換中被廣泛使用。在大多數(shù)的基本構(gòu)成中，它們通常包括電感器，電容器，二極管，以及在充電和放電狀態(tài)之間交替切換電感器的開關(guān)。這些基本元件經(jīng)布置后可構(gòu)成降壓型(step-down(buck))，升壓型(step-up(boost))或倒相降壓-升壓型(inverting buck-boost)調(diào)節(jié)器。
開關(guān)的控制先前是通過諸如“電壓模式控制”或“電流模式控制”等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)基本的恒定頻率電流模式控制降壓型轉(zhuǎn)換器中，開關(guān)與輸入電壓相連，并且在一個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)閉合。閉合開關(guān)會(huì)引起連接在開關(guān)和轉(zhuǎn)換器輸出之間的電感器中的電流上升。這個(gè)電流受到監(jiān)測，并且與誤差信號(hào)放大器的輸出進(jìn)行比較。當(dāng)電感器電流監(jiān)測器的輸出電壓超過誤差信號(hào)放大器的輸出電壓時(shí)，開關(guān)斷開，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期的開始時(shí)刻才接通。采用這種方法，將輸出電壓控制到所需的數(shù)值。
在電流模式控制調(diào)節(jié)器中存在著眾所周知的現(xiàn)象，即當(dāng)轉(zhuǎn)換器的占空比(開關(guān)接通時(shí)間/時(shí)鐘周期)大于50％時(shí)，會(huì)出現(xiàn)次諧波振蕩。次諧波振蕩是一種不希望在電感器電流中出現(xiàn)的重復(fù)模式，其每隔一個(gè)或更多的周期出現(xiàn)。(參見R.W.Erickson，D.Maksimovic，F(xiàn)undamentals of PowerElectronics，第二版，Kluwer Academic Publishers，2001，pp.439-449)。
同樣也眾所周知，次諧波振蕩問題能夠利用被稱為“斜率(slope)(或斜坡(ramp))補(bǔ)償”的技術(shù)來解決。通常的做法是將預(yù)先設(shè)定的獨(dú)立于占空比的同步鋸齒波信號(hào)(各種術(shù)語包括人造斜坡、補(bǔ)償斜坡或不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)唵蔚胤Q為“附加斜率”)添加到所測量的電感器電流上升斜率上，或者可替換地，從誤差信號(hào)放大器的輸出中減去一個(gè)類似的信號(hào)。為了確保對(duì)于一直到100％的所有占空比的穩(wěn)定性，這個(gè)斜坡的斜率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谄谕畲箅姼衅麟娏飨陆敌甭实闹辽僖话搿?br> DC-DC轉(zhuǎn)換器經(jīng)常具備一些裝置來限制電感器中的電流。存在著許多不同的方法來實(shí)現(xiàn)此電流限制，但通常方便的是使用“電感器電流加附加斜率”信號(hào)來生成電流限制(current limit)。這樣的例子很普遍，并且這樣做的一個(gè)方法是簡單地限制(“箝位”)誤差信號(hào)放大器的電壓輸出。在這種情況下，誤差信號(hào)放大器不僅用于控制轉(zhuǎn)換器，而且還用于限制電流。這樣做的一個(gè)缺陷是由于存在“附加斜率”，當(dāng)在誤差信號(hào)放大器輸出上使用固定的電壓限制時(shí)，電流限制對(duì)于不同的占空比具有不同的數(shù)值。這就意味著電感器中的實(shí)際最大電流會(huì)隨著占空比而按比例下降。
US-A-6611131公開了一種可消除“附加斜率”對(duì)于電流限制的影響的技術(shù)，通過借助于受此斜率補(bǔ)償電路控制的可調(diào)電壓箝位電路，來按周期使電流限制增加與斜率相等的數(shù)量。然而，由于次諧波振蕩將在電流限制中出現(xiàn)，所以這種技術(shù)也存在與完全沒有斜率補(bǔ)償?shù)碾娏飨拗票容^一樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種DC-DC調(diào)節(jié)器，其能減輕在現(xiàn)有技術(shù)中的這些不足，并且解決次諧波振蕩問題，從而在其大多數(shù)運(yùn)行期間能夠保持基本穩(wěn)定的電感器電流限制，而獨(dú)立于占空比。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括電感器；用于控制流經(jīng)所述電感器的電流的主開關(guān)；以及用于周期性操作主開關(guān)的反饋控制電路，并且改變主開關(guān)的占空比，使得調(diào)節(jié)器的輸出電壓基本維持在所期望的電平，所述反饋控制電路進(jìn)一步包括斜率補(bǔ)償電路，該斜率補(bǔ)償電路用于向代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和代表電感器電流的信號(hào)之間的比較引入偏移量(offset)，其中所述調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括電流限制電路，該電流限制電路用于響應(yīng)電流限制參考信號(hào)以控制所述主開關(guān)，所述電流限制電路包括調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路用于響應(yīng)超過一個(gè)先前周期的占空比來調(diào)節(jié)所述電流限制參考信號(hào)，使得與所述輸出電壓無關(guān)地限制電感器中的電流并且限制至一個(gè)數(shù)值，在穩(wěn)定的情況下，該數(shù)值基本獨(dú)立于占空比。
將電感器中的電流限制至基本獨(dú)立于占空比的一個(gè)數(shù)值，應(yīng)當(dāng)理解為表示在穩(wěn)定情況下，電感器電流受限制的數(shù)值獨(dú)立于占空比，但允許在占空比發(fā)生變化時(shí)而變化，此數(shù)值經(jīng)過數(shù)個(gè)周期將被恢復(fù)到先前電平。借助這個(gè)技術(shù)，本發(fā)明找到一種方法來提供電流模式電壓調(diào)節(jié)器，具有斜率補(bǔ)償，并且具有獨(dú)立于占空比的穩(wěn)態(tài)電感器電流限制，而在電流限制中沒有次諧波振蕩。
所述電流限制電路根據(jù)電流限制參考信號(hào)與反饋輸出誤差信號(hào)電壓信號(hào)、電感器電流信號(hào)和斜率補(bǔ)償信號(hào)中的一個(gè)或其組合的組合，來控制主開關(guān)。
所述調(diào)節(jié)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，該低通濾波器經(jīng)布置以關(guān)于每個(gè)周期接收代表該時(shí)鐘周期的占空比的數(shù)值，以及合并關(guān)于幾個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)值以生成所述電流限制參考。優(yōu)選地，這個(gè)低通濾波器具有低于調(diào)節(jié)器時(shí)鐘頻率的拐角頻率(comer frequency)。在一個(gè)實(shí)施例中，低通濾波器的拐角頻率比調(diào)節(jié)器時(shí)鐘頻率低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
在運(yùn)行中，所述斜率補(bǔ)償電路在每個(gè)時(shí)鐘周期期間產(chǎn)生具有預(yù)定幅度的斜坡信號(hào)，以及所述調(diào)節(jié)電路包括采樣保持電路，可在每個(gè)周期中運(yùn)行以捕捉代表由該時(shí)鐘周期的占空比所確定的斜坡幅度比例(proportion ofthe ramp amplitude)的數(shù)值。
可選擇地，所述調(diào)節(jié)電路可經(jīng)布置以生成斜坡信號(hào)，該斜坡信號(hào)復(fù)制在所述斜率補(bǔ)償電路內(nèi)生成的斜坡信號(hào)，使用此復(fù)制斜坡信號(hào)來關(guān)于每個(gè)時(shí)鐘周期產(chǎn)生代表由該時(shí)鐘周期的占空比所確定的斜坡幅度比例的數(shù)值。在運(yùn)行中，與主開關(guān)的打開同相地中斷復(fù)制斜坡信號(hào)的生成，以便僅僅使所述代表數(shù)值具有斜坡，隨后保持其值以用于生成電流限制參考信號(hào)?？蛇B接采樣保持電路，以接收所述復(fù)制斜坡信號(hào)和保持所述代表數(shù)值。
進(jìn)一步提供換算電路(scaling circuitry)，以換算電路不同部件的信號(hào)，從而例如充分利用可用的信號(hào)活動(dòng)空間。所述換算電路經(jīng)布置后換算所述中間信號(hào)，其具有與補(bǔ)償斜坡信號(hào)不同的標(biāo)度(scale)，從而維持總體信號(hào)傳遞函數(shù)(signal transfer function)與未經(jīng)換算的電路相同。這種換算包括在電流和電壓表示之間換算或轉(zhuǎn)換信號(hào)，以相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)的比例(proportion of the compensatory ramp signal)換算所述信號(hào)。
所述電流限制電路可進(jìn)一步包括作用于所述反饋控制電路的箝位電路，所述箝位電路受到所述電流限制參考信號(hào)的控制。所述箝位電路可包括比較器和晶體管，如此布置使得比較器比較代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和電流限制參考信號(hào)，如果代表反饋輸出電壓的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)，那么引起代表反饋輸出電壓的信號(hào)被箝位，所述晶體管將多余的電流轉(zhuǎn)移接地。
可替換地，調(diào)節(jié)器如此布置，使得所述電流限制電路根據(jù)電流限制參考信號(hào)與電感器電流信號(hào)和所述斜率補(bǔ)償信號(hào)的組合的比較，來控制主開關(guān)。所述電流限制電路包括比較器，用于比較電流限制參考信號(hào)和代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的所述信號(hào)，如果代表電感器電流的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)，則不管代表反饋誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)之間的比較結(jié)果如何，都復(fù)位所述主開關(guān)。這樣做是通過提供一個(gè)或門，使得若代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)或代表反饋輸出電壓的信號(hào)，則復(fù)位主開關(guān)。
調(diào)節(jié)器可包括整流器。所述整流器可為二極管，或經(jīng)布置以與所述主開關(guān)同步運(yùn)行的第二個(gè)開關(guān)。所述主開關(guān)和第二個(gè)開關(guān)經(jīng)布置以在大多數(shù)操作模式中相互反相。在某些運(yùn)行模式中，兩個(gè)開關(guān)都打開。調(diào)節(jié)器經(jīng)布置以作為降壓型(buck(step-down))，升壓型(boost(step-up))或倒相降壓-升壓型(inverting buck-boost)調(diào)節(jié)器。
調(diào)節(jié)器包括用于測量電感器中電流的電流監(jiān)測器。
所述反饋控制電路包括誤差信號(hào)放大器，該誤差信號(hào)放大器用于通過比較所述調(diào)節(jié)器輸出和固定參考，以生成所述代表來自調(diào)節(jié)器輸出的反饋誤差信號(hào)電壓的所述信號(hào)。
調(diào)節(jié)器可進(jìn)一步提供電路，以將所述斜坡信號(hào)添加到所測量的電感器電流的上升斜率，或者可替換地，從所述電流限制參考信號(hào)中減去該斜坡。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括主開關(guān)，其控制流經(jīng)電感器的電流；比較器，其根據(jù)電感器中的電流和從調(diào)節(jié)器電壓輸出反饋的參考信號(hào)以控制主開關(guān)，由此所述主開關(guān)的占空比，以及因此電感器中的峰值電流，將變化以補(bǔ)償輸出電壓中的變化；信號(hào)生成器，其用于產(chǎn)生斜坡信號(hào)，以及通過利用所述斜坡信號(hào)，使比較器輸入信號(hào)中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)偏移，來使用所述斜坡信號(hào)實(shí)現(xiàn)斜率補(bǔ)償；以及電流限制電路，其用于產(chǎn)生相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)比例的限制調(diào)節(jié)信號(hào)，所述比例依賴于調(diào)節(jié)器的超過一個(gè)先前時(shí)鐘周期的占空比，以及使用所述限制調(diào)節(jié)信號(hào)來箝位比較器輸入信號(hào)中的一個(gè)；從而在穩(wěn)定狀態(tài)下，基本維持電感器電流限制獨(dú)立于占空比。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括主開關(guān)，其控制流經(jīng)電感器的電流；比較器，其根據(jù)電感器中的電流和從調(diào)節(jié)器電壓輸出反饋的參考信號(hào)以控制主開關(guān)，由此所述主開關(guān)的占空比，以及因此電感器中的峰值電流，將變化以補(bǔ)償輸出電壓中的變化；信號(hào)生成器，其用于產(chǎn)生斜坡信號(hào)，以及通過利用所述斜坡信號(hào)，使比較器輸入信號(hào)中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)偏移，來使用所述斜坡信號(hào)實(shí)現(xiàn)斜率補(bǔ)償；以及電流限制電路，其用于相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)比例產(chǎn)生限制調(diào)節(jié)信號(hào)，所述比例依賴于調(diào)節(jié)器的超過一個(gè)先前時(shí)鐘周期的占空比，以及使用所述限制調(diào)節(jié)信號(hào)來獲得用于與代表電感器中電流的信號(hào)進(jìn)行比較的限制信號(hào)，由此利用所述斜坡信號(hào)使限制信號(hào)或代表電感器中電流的信號(hào)相對(duì)于另一個(gè)信號(hào)偏移；從而在穩(wěn)定狀態(tài)下，基本維持電感器電流限制獨(dú)立于占空比。
在上面的所有內(nèi)容中，技術(shù)人員將理解在可能的情況下，電路應(yīng)當(dāng)包括軟件或固件實(shí)現(xiàn)方案。


將參照附圖，僅以示例方式，描述本發(fā)明的具體實(shí)施例，其中圖1表示基本的現(xiàn)有技術(shù)的電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器；圖2表示代表所測量的電感器電流的信號(hào)和誤差信號(hào)放大器輸出在三個(gè)時(shí)鐘周期上的時(shí)序圖；圖3表示又一個(gè)時(shí)序圖，其中所測量的電感器電流呈現(xiàn)出次諧波振蕩；圖4表示一個(gè)時(shí)序圖，其中已利用公知的斜率補(bǔ)償技術(shù)來防止次諧波振蕩；圖5表示電流限制按周期變化以允許進(jìn)行斜率補(bǔ)償?shù)臅r(shí)序圖；圖6表示根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的調(diào)節(jié)器；圖7表示在圖6的電路中不同點(diǎn)處的時(shí)序圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來調(diào)節(jié)箝位電平的時(shí)序圖；圖9表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在箝位電平下工作的調(diào)節(jié)器的時(shí)序圖；以及圖10表示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例的調(diào)節(jié)器。
具體實(shí)施例方式
圖1表示基本的恒定頻率的降壓轉(zhuǎn)換器的方框圖，盡管很清楚此原理同樣也可應(yīng)用于任意的電流模式控制的恒定頻率DC-DC轉(zhuǎn)換器。該降壓轉(zhuǎn)換器包括電源VIN，開關(guān)100，電感器110，二極管120(這可以使用相對(duì)于開關(guān)100反相運(yùn)行的開關(guān)來代替)，電容器130，誤差信號(hào)放大器140(其具有可選擇的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，在此圖上未顯示)，以及參考電壓源VREF，比較器150，電流監(jiān)測器160和鎖存器170(一個(gè)輸入為時(shí)鐘CLK)，所有的元件如圖所示相互連接。在運(yùn)行過程中，開關(guān)100連接至輸入電壓VIN，并且在時(shí)鐘周期的開始時(shí)刻閉合。閉合開關(guān)會(huì)使得連接在開關(guān)100和轉(zhuǎn)換器輸出VOUT之間的電感器110中的電流上升。這個(gè)電流受到電流監(jiān)測器160的監(jiān)測，并且比較器150將其與誤差信號(hào)放大器140(其的一個(gè)輸入來自轉(zhuǎn)換器的輸出，另一個(gè)輸入連接至參考信號(hào)VREF)的輸出進(jìn)行比較。當(dāng)電感器電流監(jiān)測器160的輸出電壓超過誤差信號(hào)放大器140的輸出電壓時(shí)，鎖存器170復(fù)位，并且開關(guān)100打開，直到下一個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)才閉合。比較器130運(yùn)作使輸出平滑。采用這種方法，將電壓VOUT控制到所需的數(shù)值。這些類型的轉(zhuǎn)換器在現(xiàn)有技術(shù)中已為眾所周知。
應(yīng)當(dāng)指出的是，在一些實(shí)施例中，包括此處描述的一個(gè)實(shí)施例，所測量的電感器電流可采用電壓來表示，涉及實(shí)際的電感器電流乘以事先設(shè)計(jì)的換算因子或互阻?？商鎿Q地，這個(gè)信號(hào)可為電流，可能用無量綱的換算因子來關(guān)于實(shí)際電流進(jìn)行換算。在實(shí)施例中的其它信號(hào)同樣可為電流而不是電壓，連同適當(dāng)選擇其它部件，例如選擇跨導(dǎo)而不是電壓放大器，電流比較器而不是電壓比較器，開關(guān)電流而不是開關(guān)電容器濾波器等。在設(shè)計(jì)中可方便地?fù)Q算電路中不同部件的信號(hào)，例如充分使用可用的信號(hào)活動(dòng)空間，而且將進(jìn)行這種換算以便整體運(yùn)行都等效。
圖2表示在多個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的誤差信號(hào)放大器的輸出(線段200)和所測量的電感器電流的變化(線段210)(更為嚴(yán)格地說，這是在電壓域內(nèi)表示電流的信號(hào)，隨后的描述了“電流”信號(hào)的圖同樣是這種情況)。當(dāng)開關(guān)100閉合時(shí)，電感器110連接至VIN，于是其電流上升。當(dāng)所測量的電感器電流等于誤差信號(hào)放大器140的輸出時(shí)，比較器150的輸出改變，由此打開開關(guān)100。這會(huì)使得電感器上的電壓改變極性和幅值，從VIN-VOUT變化為0V-VOUT，從而使得電感器電流呈負(fù)向斜坡。
然后，在下一個(gè)時(shí)鐘周期的開始時(shí)刻，開關(guān)100閉合，電感器電流又開始上升。
為了清楚明了，誤差信號(hào)放大器的輸出VERR在這個(gè)時(shí)標(biāo)(timescale)內(nèi)表示為恒定不變。實(shí)際中，由于電壓紋波和負(fù)載變化會(huì)引起VOUT調(diào)整，這個(gè)VERR電平會(huì)存在一些調(diào)整，但這種調(diào)整通過去耦而變小，并且不會(huì)影響到電路在幾個(gè)周期的時(shí)標(biāo)內(nèi)的基本運(yùn)作。
圖3表示眾所周知的次諧波振蕩現(xiàn)象。如前所述，其表示在多個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)的誤差信號(hào)放大器的輸出(線段300)和所測量的電感器電流的變化(線段310)。次諧波振蕩是一種在電感器電流中的重復(fù)模式，其每隔一個(gè)或更多的周期出現(xiàn)。對(duì)于占空比(接通時(shí)間/周期)小于50％的情況，來自額定運(yùn)行點(diǎn)(nominal operating point)的任意擾動(dòng)都將隨時(shí)間逐漸消失，然而當(dāng)占空比增加到50％以上時(shí)，這些擾動(dòng)會(huì)隨時(shí)間而增長。這就是次諧波振蕩。
如前描述的，同樣也眾所周知，次諧波振蕩問題能夠利用被稱為“斜率(或斜坡)補(bǔ)償”的技術(shù)來解決。通常的做法是將預(yù)先設(shè)定的獨(dú)立于占空比的同步鋸齒波信號(hào)添加到所測量的電感器電流上，或者可替換地，從誤差信號(hào)放大器的輸出中減去一個(gè)類似的信號(hào)。為了確保對(duì)于一直到100％的所有占空比的穩(wěn)定性，這個(gè)斜坡的斜率ma應(yīng)當(dāng)?shù)扔陔姼衅麟娏飨陆敌甭实钠谕畲蠓鹊闹辽僖话耄?m2。
圖4表示如何使用斜率補(bǔ)償來防止次諧波振蕩。它表示如同圖1中的誤差信號(hào)放大器輸出400和所測量的電感器電流410的曲線圖，以及表示已減去附加斜率的誤差信號(hào)放大器輸出420的曲線圖。通過從誤差信號(hào)放大器輸出中減去斜率，當(dāng)所測量的電感器電流等于誤差信號(hào)放大器輸出減去這個(gè)附加斜率時(shí)，比較器輸出發(fā)生變化。這樣消除了次諧波振蕩。通過將斜率補(bǔ)償添加到所測量的電感器電流中，而不是從誤差信號(hào)放大器輸出中減去此斜率補(bǔ)償，能夠準(zhǔn)確地得到相同的結(jié)果。
在DC-DC轉(zhuǎn)換器中，通常能方便地使用“誤差信號(hào)放大器輸出減去斜率”或“電感器電流加上斜率”的信號(hào)，來實(shí)現(xiàn)電流限制。存在著許多公知的方法來進(jìn)行電流限制，普遍的方法是僅僅限制(或“箝位”)誤差信號(hào)放大器的電壓輸出。在這種情況下，這意味著誤差信號(hào)放大器信號(hào)不僅用于轉(zhuǎn)換器的控制，而且還用于電流限制。一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)箝位電平固定時(shí)，“附加斜率”的作用將導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的實(shí)際電流限制產(chǎn)生變化，并且依賴于占空比。例如，在圖4中，每個(gè)周期的電流限制依賴于線段410與線段420的相交處，這依賴于占空比，進(jìn)而依賴于諸如輸入電壓等因素以及負(fù)載電流需要量。
圖5表示在US-A-6611131中公開的方案結(jié)果，其通過按周期使電流限制增加相同數(shù)量，來試圖消除“附加斜率”對(duì)于電流限制的影響。它表示電流限制500，所測量的電感器電流510和“電感器電流加上斜率”信號(hào)520。可以看到，所測量的電感器電流510表示出如同在沒有使用斜率補(bǔ)償?shù)膱D3中的所測量的電感器電流310一樣的次諧波振蕩。
圖6表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電路。這表示添加了斜率補(bǔ)償?shù)膱D1的電路。除了圖1的各部件600-670(對(duì)應(yīng)于100-170)之外，這個(gè)電路包括如所示布置的斜坡生成器665，箝位電路695，電流源672，又一個(gè)開關(guān)675，積分器680，采樣保持電路682和低通濾波器685。為了實(shí)現(xiàn)斜率補(bǔ)償，斜坡生成器665產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)男逼滦盘?hào)，該信號(hào)被添加到來自電流監(jiān)測器660的所測量的電感器電流，然后輸入至比較器650。在誤差信號(hào)放大器640的輸出VERR上放置有箝位電路695。箝位電路695接收電流限制參考信號(hào)VCL，其包含代表恒定電流ILIM的電壓VLIM，當(dāng)沒有使用斜率補(bǔ)償時(shí)，電壓VLIM設(shè)置箝位限制以及由此設(shè)置電感器中的最大電流，電壓VLIM被添加到代表信號(hào)IADJ的限制調(diào)節(jié)電壓VADJ上，以便調(diào)整這個(gè)箝位限制值，從而補(bǔ)償所使用的任意斜率補(bǔ)償。這保證了通過電感器610的最大電流基本上保持恒定，而與占空比無關(guān)。用于調(diào)節(jié)箝位限制的信號(hào)VADJ通過設(shè)計(jì)與依賴于占空比的“附加斜率”的分?jǐn)?shù)(fraction)相應(yīng)。為了保證這分?jǐn)?shù)依賴于超過一個(gè)先前占空比，這個(gè)信號(hào)首先經(jīng)過低通濾波器685。這樣可避免次諧波振蕩，但電流限制仍將如ILIM所設(shè)置的保持不變(至少在幾個(gè)周期之后)。實(shí)際上，在調(diào)節(jié)器的輸入和輸出處的去耦將保證輸入電壓和負(fù)載電流需要量基本不隨周期而變化，因此從實(shí)際限制電流恢復(fù)到其所要求值ILIM過程中的延遲將不會(huì)導(dǎo)致受限電流的實(shí)質(zhì)變化。
在這個(gè)實(shí)施例中，VADJ來自于斜坡信號(hào)，此斜坡信號(hào)為由斜坡生成器665產(chǎn)生的斜坡信號(hào)在每個(gè)時(shí)鐘周期的至少一部分中的復(fù)制物。這個(gè)斜坡信號(hào)通過將恒定電流IINT從電流源672流經(jīng)積分器680而產(chǎn)生，該積分器680可能只是電容器。在被積分之前，電流IINT流過與開關(guān)600同相的開關(guān)675，由此當(dāng)閉合開關(guān)600時(shí)(即時(shí)鐘周期的“接通部分”)，才發(fā)送這個(gè)電流。因此，所產(chǎn)生的這個(gè)中間信號(hào)斜坡上升，在時(shí)鐘周期的“接通部分”的持續(xù)時(shí)間內(nèi)復(fù)制由斜坡生成器665產(chǎn)生的斜坡信號(hào)，并且在時(shí)鐘周期的剩余時(shí)間內(nèi)保持已獲取的斜坡值。然后，在每個(gè)時(shí)鐘周期的末端將中間信號(hào)復(fù)位至0。接著，將中間信號(hào)經(jīng)過采樣保持電路682，并且在輸入至箝位電路695之前，由濾波器685進(jìn)行低通濾波。
斜坡生成器665是利用電流源向電容器充電，隨后電容器在每個(gè)時(shí)鐘周期的末端放電，來產(chǎn)生斜波。如果這樣的話，若兩個(gè)信號(hào)都是利用相同數(shù)值的電流源電流和電容來生成，那么在積分器680輸出處的斜坡信號(hào)為斜坡生成器665輸出的復(fù)制物?？商鎿Q地，借助相同的因子可方便地?fù)Q算電流源672的電流及其負(fù)載電容，以得到相同的輸出斜坡電壓。另一種可能性是通過分別換算電流或電容，來關(guān)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)m換算中間信號(hào)，以補(bǔ)償在調(diào)節(jié)器的其它位置引入的其它信號(hào)換算，例如優(yōu)化信號(hào)擺幅。
一種可選擇的方案是利用來自斜坡生成器665輸出的電壓(或此處的復(fù)制的補(bǔ)償斜坡電流，如果665為電流輸出)，并且在每個(gè)時(shí)鐘周期一部分的末端采樣保持這個(gè)斜坡，以提供同樣的依賴于占空比的中間信號(hào)。
箝位放大器輸出的各種方法已眾所周知。箝位電路695可以只是雙極性晶體管，其發(fā)射極連接VERR，基極連接VCL，集電極接地，VLIM合適地偏移以補(bǔ)償晶體管的基極-發(fā)射極電壓VBE。優(yōu)選且更為精確地，箝位電路695包括晶體管和比較器。比較器比較誤差信號(hào)放大器和電流限制信號(hào)。如果誤差信號(hào)放大器的輸出超過電流限制信號(hào)，那么比較器接通晶體管，隨后晶體管將來自誤差信號(hào)放大器640的輸出的過量電流轉(zhuǎn)移接地，結(jié)果箝位了誤差信號(hào)放大器的輸出。
積分可以簡單地使用電容器來實(shí)現(xiàn)，隨后利用更大的電容器來過濾所產(chǎn)生的信號(hào)，例如通過短暫地將第一個(gè)電容器與更大的電容器相并聯(lián)連接，以便在每個(gè)時(shí)鐘周期中共同充電一段短暫時(shí)期?？商鎿Q地，還可使用眾所周知的基于運(yùn)放(op-amp-based)的積分器電路。
電流源IINT和在680內(nèi)的積分電容器可以設(shè)計(jì)為等同于在斜坡生成器665內(nèi)的等效器件對(duì)于一個(gè)集成電路實(shí)現(xiàn)，由于在半導(dǎo)體集成電路內(nèi)的相對(duì)精度非常高，所以在補(bǔ)償斜坡電壓和以“占空比”為因子的電壓VADJ之間存在非常好的匹配。
選擇低通濾波器的拐角頻率比轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘頻率更低。例如，若拐角頻率低10倍，那么在大約5個(gè)濾波器時(shí)間常數(shù)后，才能在低通濾波器的輸出中完整看到所謂10％的轉(zhuǎn)換器占空比的變化(在這個(gè)例子中，時(shí)間常數(shù)為10/(2×π×fCLK)≈1.6×TCLK(其中fCLK為時(shí)鐘頻率，TCLK為時(shí)鐘周期))。
圖7表示在上面電路的某個(gè)點(diǎn)處所產(chǎn)生的信號(hào)。線段710表示用于開關(guān)675，600的控制信號(hào)。線段720表示在積分器680輸出處的中間信號(hào)。線段730表示在采樣保持電路682的輸出處的信號(hào)，以及線段740表示在低通濾波器685的輸出處的限制調(diào)節(jié)信號(hào)VADJ。由于占空比在第一個(gè)周期后增大，更大比例的斜坡(對(duì)應(yīng)于新的占空比)流入采樣保持電路682的輸入。到第二個(gè)周期結(jié)束時(shí)，由采樣保持電路所保持的信號(hào)將比先前周期要高。隨后，這個(gè)信號(hào)流過低通濾波器685，其保證階梯式遞增的信號(hào)VADJ740利用多個(gè)時(shí)鐘周期來增大。僅為了說明目的，假定濾波器為脈沖響應(yīng)(0.5，0.5)的二級(jí)FIR濾波器(可能使用開關(guān)電容器)，所以一開始就增加所需階梯式遞增的一半，剩下的另一半在下一個(gè)時(shí)鐘周期增加。更為實(shí)際地，可選擇按照十個(gè)或二十個(gè)周期甚至更多周期的順序而持續(xù)的響應(yīng)。同樣地，低通濾波器可為具有電阻器和電容器的更為傳統(tǒng)的連續(xù)時(shí)間濾波器。這會(huì)導(dǎo)致VADJ持續(xù)變化，而不是所示的分段恒定，但整體運(yùn)行非常相似。同樣如上所述，一些或所有信號(hào)都可為電流域，在這個(gè)情況下可以應(yīng)用開關(guān)電流濾波器。
圖8表示圖7中所示變化的結(jié)果，其中在兩個(gè)周期內(nèi)將電流限制恢復(fù)到其先前電平。線段810表示電流限制參考信號(hào)VCL，以設(shè)置箝位限制。在這個(gè)實(shí)施例中，在與參考信號(hào)VERR相比較之前，將補(bǔ)償斜坡信號(hào)添加到所測量的電感器電流上。這在數(shù)學(xué)上等價(jià)于將電感器電流與參考信號(hào)減去補(bǔ)償斜坡信號(hào)相比較，所以為了幫助說明，跡線820表示參考信號(hào)減去補(bǔ)償斜坡信號(hào)，雖然這個(gè)信號(hào)在實(shí)施例中可能不存在。跡線830表示在比較器650轉(zhuǎn)變時(shí)(此時(shí)所測量的電感器電流840與這個(gè)計(jì)算出的波形820相交)產(chǎn)生的電平，由此產(chǎn)生電流限制。
在這個(gè)例子中，調(diào)節(jié)器工作于電流限制之處，誤差信號(hào)放大器輸出VERR被箝位電路保持于箝位限制之處。例如，當(dāng)負(fù)載電流需要量減少時(shí)，運(yùn)行在電流限制處的這個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓VOUT將升高，因此上坡斜率(依賴于VIN-VOUT)將減少，而電感器電流的下坡斜率(依賴于VOUT)將增加。結(jié)果占空比增大(在第一個(gè)時(shí)鐘周期之后所示)，所產(chǎn)生的電流限制因斜率補(bǔ)償?shù)淖饔枚_始降低。接著，隨著限制調(diào)節(jié)信號(hào)穩(wěn)定到其新數(shù)值，箝位限制在每一個(gè)周期中增加，直到箝位限制達(dá)到適合于占空比的新數(shù)值為止，得到與先前相同的最大電感器電流。當(dāng)然，更可能地，電流限制的變化更加連續(xù)，并且可能在多個(gè)周期上均勻化。
應(yīng)當(dāng)了解到，上面電路的工作只是調(diào)節(jié)箝位限制，來補(bǔ)償斜率補(bǔ)償對(duì)電流限制的影響。因此，這種調(diào)節(jié)只是在電路運(yùn)行于或接近電流限制時(shí)才有是相關(guān)的。當(dāng)?shù)陀谶@個(gè)限制運(yùn)行時(shí)，誤差信號(hào)放大器的輸出電平低于箝位限制，調(diào)節(jié)器正常工作(盡管已經(jīng)在箝位限制通常固定，與電路是否運(yùn)行在電流限制處無關(guān))。這種情形如圖9所示。
在圖9中，線段910表示電流限制參考信號(hào)VCL，用以設(shè)置箝位限制。線段920表示參考信號(hào)減去補(bǔ)償斜坡信號(hào)(這樣表示是為了說明目的，但通常在電路中不存在或不需要)。線段930表示實(shí)際產(chǎn)生的電流限制。線段940表示所測量的電感器電流，線段950表示在誤差信號(hào)放大器輸出處的信號(hào)VERR，以及線段960表示在誤差信號(hào)放大器輸出處的信號(hào)VERR減去補(bǔ)償斜坡信號(hào)(再一次計(jì)算)。
在這個(gè)運(yùn)行的實(shí)例中，負(fù)載電流需要量增加，最初引起VOUT下降。這使得誤差信號(hào)放大器的輸出950(在這種情況下沒有被箝位)增加，如這個(gè)跡線在第一組三個(gè)周期中的向上斜率所示，這使得占空比增大。增加的占空比引起電感器中的峰值電流增大，并且最終穩(wěn)定到適于新負(fù)載的一個(gè)新數(shù)值?？梢钥吹剑€可調(diào)整箝位限制910以適應(yīng)新的占空比，但當(dāng)峰值電感器電流沒有達(dá)到電流限制時(shí)，這種變化對(duì)調(diào)節(jié)器或其輸出不起其它作用。線段930表示除了故意強(qiáng)制實(shí)行的穩(wěn)定時(shí)間以外，電流限制不隨占空比而變化。
圖10表示圖6中電路的另一種可替換電路。如前所述，誤差信號(hào)放大器640連接比較器650，比較器650的另一個(gè)輸入為所測量的電感器電流和斜率補(bǔ)償信號(hào)的組合。然而，在這種例子中，沒有箝位電路695，電流限制參考信號(hào)VCL直接施加到第二個(gè)比較器1000的輸入，在第二個(gè)比較器1000中將電流限制參考信號(hào)VCL與所測量的電感器電流和斜率補(bǔ)償信號(hào)的組合進(jìn)行比較。利用或門1010邏輯組合這兩個(gè)比較器650，1000。
在運(yùn)行過程中，當(dāng)不處于電流限制時(shí)，即當(dāng)箝位電路沒有箝位該電路中的誤差信號(hào)放大器輸出時(shí)，比較器650如關(guān)于圖6的先前所述的那樣運(yùn)行。每個(gè)周期，當(dāng)電感器電流已上升至由誤差信號(hào)放大器640所確定的數(shù)值時(shí)，它產(chǎn)生第一個(gè)控制信號(hào)來斷開主開關(guān)，由此控制電感器電流至提供所需輸出電壓所需要的數(shù)值。
比較器1000將所測量的電感器電流和斜率補(bǔ)償信號(hào)之和與電流限制參考信號(hào)VCL進(jìn)行比較，VCL為VLIM和調(diào)節(jié)信號(hào)VADJ之和。如果所測量的電感器電流上升為很高的數(shù)值，那么比較器1000產(chǎn)生第二個(gè)控制信號(hào)以在周期中該時(shí)刻斷開主開關(guān)。在穩(wěn)定狀態(tài)下，VADJ將穩(wěn)定至可消除斜率補(bǔ)償信號(hào)對(duì)電流限制的影響的數(shù)值，因此電流閾值將為當(dāng)所測量的電感器電流相應(yīng)于VLIM時(shí)的數(shù)值。
如果任一條件滿足，也就是斜率補(bǔ)償電流監(jiān)測器660的輸出信號(hào)超過誤差信號(hào)放大器輸出VERR或信號(hào)(＝VLIM+VADJ)，則將這兩個(gè)控制信號(hào)輸入至“或”門1010，以使鎖存器670復(fù)位。每個(gè)時(shí)鐘周期，如果調(diào)節(jié)器沒有處于電流限制下，則首先出現(xiàn)前者；如果調(diào)節(jié)器處于電流限制下，則首先出現(xiàn)后者，也就是，在達(dá)到滿足負(fù)載電流需要量所需要的數(shù)值以前，不得不限制電感器電流。
可以想到，此處所公開的這種技術(shù)具有許多應(yīng)用。一種應(yīng)用是在音頻功率控制電路上。還可以使用在提供用于顯示的背光(例如，使用白色LEDs)的電路中。同樣特別適合于照相機(jī)閃光燈電路，其易于在閃光期間運(yùn)行于電流限制之下。
類似技術(shù)還可以用于防止在相關(guān)電路中的次諧波振蕩，例如在D類音頻放大器中(例如，M.Berkhout，“Integrated Overcurrent Protection Systemfor Class-D Audio Power Amplifiers”，IEEE J.Solid-State Circuits，vol.40，no.11，pp.2237-2245，Nov.2005)。
前述的例子只是為了說明目的。例如，除了所描述的降壓轉(zhuǎn)換器之外，轉(zhuǎn)換器可為任意類型的DC-DC轉(zhuǎn)換器，例如升壓轉(zhuǎn)換器或倒相或非倒相的降壓升壓轉(zhuǎn)換器。積分器、斜坡生成器、箝位電路或采樣保持電路，可為已知或設(shè)計(jì)好的任意種類。或者，代替采樣保持電路，可以交替使用另一個(gè)電流源(如672)、開關(guān)(如675)及積分器和電流源672、開關(guān)675及積分器680，而在每一種情況下，在開關(guān)閉合之前，都使開關(guān)打開維持另一個(gè)周期(因此在該另一個(gè)周期期間保持信號(hào)穩(wěn)定不變)。接著，將產(chǎn)生的信號(hào)復(fù)合(multiplex)到一起，以得到由部分產(chǎn)生信號(hào)所構(gòu)成的信號(hào)，將其在整個(gè)周期內(nèi)保持(開關(guān)打開)。
因此，應(yīng)當(dāng)理解到，在不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的情況下，可以設(shè)想其它的實(shí)施方式和變化。
權(quán)利要求
1.一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括電感器；主開關(guān)，其用于控制流經(jīng)所述電感器的電流的；以及反饋控制電路，其用于周期性操作所述主開關(guān)，并且改變所述主開關(guān)的占空比，使得調(diào)節(jié)器的輸出電壓基本維持在所期望的電平，所述反饋控制電路進(jìn)一步包括斜率補(bǔ)償電路，所述斜率補(bǔ)償電路用于向代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和代表電感器電流的信號(hào)之間的比較引入偏移量，其中所述調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括電流限制電路，所述電流限制電路用于響應(yīng)電流限制參考信號(hào)以控制所述主開關(guān)，所述電流限制電路包括調(diào)節(jié)電路，所述調(diào)節(jié)電路用于響應(yīng)超過一個(gè)先前周期的占空比來調(diào)節(jié)所述電流限制參考信號(hào)，使得與所述輸出電壓無關(guān)地限制電感器中的電流，并且限制至一個(gè)數(shù)值，在穩(wěn)定狀態(tài)下，所述數(shù)值基本獨(dú)立于占空比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)器，其中所述電流限制電路基于電流限制參考信號(hào)與所述反饋輸出誤差信號(hào)電壓信號(hào)、電感器電流信號(hào)和斜率補(bǔ)償信號(hào)中的一個(gè)或其組合的組合，來控制主開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)器，其中所述電流限制電路借助于箝位電路作用于所述反饋控制電路來控制主開關(guān)，所述箝位電路受到所述電流限制參考信號(hào)的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)節(jié)器，其中所述箝位電路可操作來比較代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和電流限制參考信號(hào)，如果代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)，則使得代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)被箝位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的調(diào)節(jié)器，其中所述箝位電路至少包括比較器以及晶體管，所述比較器用于比較代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和電流限制參考信號(hào)，所述晶體管用于將多余的電流轉(zhuǎn)移接地，以箝位所述代表反饋輸出誤差信號(hào)電壓的信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器是如此布置使得所述電流限制電路基于電流限制參考信號(hào)與電感器電流信號(hào)和所述斜率補(bǔ)償信號(hào)的組合的比較，來控制主開關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)節(jié)器，其中所述電流限制電路包括用于比較電流限制參考信號(hào)和所述代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)的比較器，如果代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)，不管代表反饋誤差信號(hào)電壓的信號(hào)和代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)之間的比較結(jié)果如何，都復(fù)位所述主開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的調(diào)節(jié)器，其中所述電流限制電路進(jìn)一步包括一個(gè)或門，使得若代表經(jīng)所述斜率補(bǔ)償電路偏移后的電感器電流的信號(hào)超過電流限制參考信號(hào)或代表反饋輸出電壓的信號(hào)，則復(fù)位主開關(guān)。
9.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低通濾波器布置成接收各周期代表該時(shí)鐘周期的占空比的數(shù)值，以及合并關(guān)于幾個(gè)時(shí)鐘周期的數(shù)值以生成所述電流限制參考。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的調(diào)節(jié)器，其中所述低通濾波器具有低于調(diào)節(jié)器時(shí)鐘頻率的拐角頻率。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的調(diào)節(jié)器，其中所述低通濾波器的拐角頻率比調(diào)節(jié)器時(shí)鐘頻率低一個(gè)數(shù)量級(jí)。
12.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中運(yùn)行中的所述斜率補(bǔ)償電路在各時(shí)鐘周期期間產(chǎn)生具有預(yù)定幅度的斜坡信號(hào)，以及所述調(diào)節(jié)電路包括采樣保持電路，所述采樣保持電路可在各周期中運(yùn)行，以捕捉代表由該時(shí)鐘周期的占空比所確定的斜坡幅度比例的數(shù)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11的任意一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)電路經(jīng)布置成生成斜坡信號(hào)，復(fù)制在所述斜率補(bǔ)償電路內(nèi)生成的斜坡信號(hào)，所述復(fù)制斜坡信號(hào)用于在各時(shí)鐘周期產(chǎn)生代表由該時(shí)鐘周期的占空比所確定的斜坡幅度比例的數(shù)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的調(diào)節(jié)器，其中在運(yùn)行中，所述復(fù)制斜坡信號(hào)的生成與主開關(guān)的打開同相地被中斷，以便僅使所述代表數(shù)值具有斜坡，隨后保持其值以用于生成所述電流限制參考信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的調(diào)節(jié)器，其中所述采樣保持電路被連接成接收所述復(fù)制斜坡信號(hào)和保持所述代表數(shù)值。
16.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中進(jìn)一步設(shè)置有換算電路，以換算電路不同部件中的信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的調(diào)節(jié)器，其中所述換算電路被布置成換算由所述調(diào)節(jié)電路使用的中間信號(hào)來生成所述電流限制參考信號(hào)，其具有與補(bǔ)償斜坡信號(hào)不同的標(biāo)度，從而維持整體信號(hào)傳遞函數(shù)與未經(jīng)換算的電路相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的調(diào)節(jié)器，其中所述換算包括在電流和電壓表示之間換算信號(hào)，以便相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)的比例換算所述信號(hào)。
19.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器包括整流器。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)器，其中所述整流器為二極管。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的調(diào)節(jié)器，其中所述整流器為第二個(gè)開關(guān)，所述第二個(gè)開關(guān)被布置成與所述主開關(guān)同步運(yùn)行。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的調(diào)節(jié)器，其中所述主開關(guān)和第二個(gè)開關(guān)被布置成在大多數(shù)操作模式中相互反相。
23.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其包括用于測量所述電感器中電流的電流監(jiān)測器。
24.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器被布置作為減壓(降壓)調(diào)節(jié)器。
25.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任意一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器被布置作為升壓(升壓)調(diào)節(jié)器。
26.根據(jù)權(quán)利要求1至23中任意一項(xiàng)所述的調(diào)節(jié)器，其中所述調(diào)節(jié)器被布置作為減升壓調(diào)節(jié)器。
27.根據(jù)先前任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的調(diào)節(jié)器，其中所述反饋控制電路包括誤差信號(hào)放大器，所述誤差信號(hào)放大器用于通過比較所述調(diào)節(jié)器輸出與給定參考，生成代表來自調(diào)節(jié)器輸出的反饋誤差信號(hào)電壓的信號(hào)。
28.一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括主開關(guān)，其控制流經(jīng)電感器的電流；比較器，其基于電感器中的電流和從調(diào)節(jié)器的電壓輸出反饋的參考信號(hào)來控制主開關(guān)，由此所述主開關(guān)的占空比，以及因此電感器中的峰值電流，會(huì)變化以補(bǔ)償輸出電壓中的變化；信號(hào)生成器，其用于產(chǎn)生斜坡信號(hào)，以及通過利用所述斜坡信號(hào)，使比較器輸入信號(hào)中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)偏移，來使用所述斜坡信號(hào)實(shí)現(xiàn)斜率補(bǔ)償；以及電流限制電路，其用于產(chǎn)生相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)的比例的限制調(diào)節(jié)信號(hào)，所述比例依賴于超過調(diào)節(jié)器的一個(gè)先前時(shí)鐘周期的占空比，以及使用所述限制調(diào)節(jié)信號(hào)來箝位比較器輸入信號(hào)之一；從而基本維持電感器電流限制獨(dú)立于占空比。
29.一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括主開關(guān)，其控制流經(jīng)電感器的電流；比較器，其基于電感器中的電流和從調(diào)節(jié)器的電壓輸出反饋的參考信號(hào)來控制主開關(guān)，由此所述主開關(guān)的占空比，以及因此電感器中的峰值電流，會(huì)變化以補(bǔ)償輸出電壓中的變化；信號(hào)生成器，其用于產(chǎn)生斜坡信號(hào)，以及通過利用所述斜坡信號(hào)，使比較器輸入信號(hào)中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)偏移，來使用所述斜坡信號(hào)實(shí)現(xiàn)斜率補(bǔ)償；以及電流限制電路，其用于產(chǎn)生相應(yīng)于補(bǔ)償斜坡信號(hào)的比例產(chǎn)生的限制調(diào)節(jié)信號(hào)，所述比例依賴于超過調(diào)節(jié)器的一個(gè)先前時(shí)鐘周期的占空比，以及使用所述限制調(diào)節(jié)信號(hào)來獲得用于與代表電感器中電流的信號(hào)進(jìn)行比較的限制信號(hào)，由此利用所述斜坡信號(hào)使限制信號(hào)或代表電感器中電流的信號(hào)相對(duì)于另一個(gè)信號(hào)偏移；從而基本維持電感器電流限制獨(dú)立于占空比。
全文摘要
公開一種電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，至少包括電感器；用于控制流經(jīng)電感器的電流的主開關(guān)；以及用于周期性操作主開關(guān)的反饋控制電路，并且改變主開關(guān)的占空比，使得調(diào)節(jié)器的輸出電壓基本維持在所期望的電平。該反饋控制電路還包括斜率補(bǔ)償電路，在斜率補(bǔ)償信號(hào)與反饋輸出誤差信號(hào)電壓進(jìn)行比較之前，該斜率補(bǔ)償電路將斜率補(bǔ)償添加至代表電感器電流的信號(hào)上。所述調(diào)節(jié)器還包括用于響應(yīng)電流限制參考信號(hào)以控制主開關(guān)的電流限制電路，所述電流限制電路包括調(diào)節(jié)電路，該調(diào)節(jié)電路用于響應(yīng)超過一個(gè)先前周期的占空比來調(diào)節(jié)電流限制參考信號(hào)，使得與所述輸出電壓無關(guān)地限制電感器中的電流并且限制至一個(gè)數(shù)值，在穩(wěn)定狀態(tài)下，該數(shù)值基本獨(dú)立于占空比。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101064472SQ200710097619
公開日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
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