本發(fā)明總的來說涉及開關(guān)穩(wěn)壓器，更具體地，涉及用于開關(guān)穩(wěn)壓器的最大電流閾值控制的方法、電路和系統(tǒng)，其保持穩(wěn)定性并減少開關(guān)穩(wěn)壓器的正常開關(guān)操作中的中斷的發(fā)生。

背景技術(shù)：

穩(wěn)壓器從不易調(diào)節(jié)或波動(dòng)的電壓源向負(fù)載提供調(diào)整后的輸出電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器不從電壓源向負(fù)載提供連續(xù)電流，而是從電壓源向負(fù)載提供電流脈沖。穩(wěn)壓器包括耦合至負(fù)載的開關(guān)電路，該開關(guān)電路通常包括至少一個(gè)功率晶體管，并且該開關(guān)電路被控制為交替地在電感元件中存儲(chǔ)電能量以及從電感元件中釋放電能量。存儲(chǔ)在電感元件中以及從電感元件中釋放的電能量被用于生成提供給負(fù)載的調(diào)整后的輸出電壓。

開關(guān)電路具有開關(guān)循環(huán)sc，該開關(guān)循環(huán)sc包括開關(guān)電路接通的部分以及開關(guān)電路斷開的部分。當(dāng)開關(guān)電路接通時(shí)，來自電壓源的能量被存儲(chǔ)在電感元件中，以及當(dāng)開關(guān)電路斷開時(shí)，從電感元件釋放能量。穩(wěn)壓器的占空比d被定義為開關(guān)電路接通的開關(guān)循環(huán)的一部分，并且通過開關(guān)電路接通的時(shí)間除以開關(guān)循環(huán)的周期來給出。開關(guān)穩(wěn)壓器控制占空比d，從而調(diào)整負(fù)載或提供給負(fù)載的輸出電壓。

開關(guān)穩(wěn)壓器通常包括用于控制穩(wěn)壓器的操作的兩個(gè)控制環(huán)路。電壓控制環(huán)路響應(yīng)于輸出電壓的值生成控制電壓，而內(nèi)電流控制環(huán)路基于控制電壓調(diào)整流過電感元件的峰值電流。術(shù)語電感元件和電感器在本說明書中互換使用以表示任何適當(dāng)類型的電感電路，諸如單個(gè)電感器、多個(gè)電感器、變壓器等。通過電流控制環(huán)路實(shí)施的這種電流模式控制通常檢測(cè)通過電感器的峰值電流并且在電流達(dá)到該峰值電流時(shí) 斷開開關(guān)電路。

當(dāng)峰值電流模式用于控制開關(guān)穩(wěn)壓器的操作時(shí)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，當(dāng)穩(wěn)壓器的占空比d超過50％(即，.5)時(shí)，由于次諧波振蕩，在穩(wěn)壓器的操作中固有地存在不穩(wěn)定性。由于這種固有的不穩(wěn)定性，當(dāng)占空比d超過50％時(shí)，用于峰值電流模式控制的電流閾值具有作為通過電感器的電流和補(bǔ)償信號(hào)的函數(shù)的值。該補(bǔ)償信號(hào)具有與每個(gè)開關(guān)循環(huán)通過電感器的電流的變化率相關(guān)的變化率或斜率，因此相應(yīng)地稱為斜率補(bǔ)償。

除了剛剛描述的峰值電流模式控制之外，開關(guān)穩(wěn)壓器的電流控制環(huán)路還包括電流限制控制，如果通過電感器的電流超過最大電流閾值則控制開關(guān)。這用于在通過電感器的電流超過該最大電流閾值時(shí)保護(hù)電感器和穩(wěn)壓器免受損傷。例如，大電感器電流將導(dǎo)致由開關(guān)穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)的過負(fù)載條件，諸如在負(fù)載兩端發(fā)生短路。這種最大電流閾值的傳統(tǒng)方法是對(duì)于多個(gè)開關(guān)循環(huán)，在每個(gè)開關(guān)循環(huán)中檢測(cè)電感器電流是否超過最大電流閾值，如果是，則執(zhí)行穩(wěn)壓器的重啟。

重啟包括穩(wěn)壓器的開關(guān)操作被終止、隨后跟隨穩(wěn)壓器的“軟啟動(dòng)”的時(shí)間周期。該軟啟動(dòng)是穩(wěn)壓器的操作模式，其在重啟期間控制流入穩(wěn)壓器的電流以防止相對(duì)較大的電流在重啟期間流動(dòng)。例如，在開關(guān)穩(wěn)壓器的重啟期間，相對(duì)較大的電流可以需要來自不具有這種軟啟動(dòng)操作模式的穩(wěn)壓器的輸入電壓源。軟啟動(dòng)模式通過在軟啟動(dòng)模式期間隨時(shí)間逐漸增加通過電感器的允許電流限制來防止發(fā)生上述情況。

雖然這些傳統(tǒng)方法利用包括操作的軟啟動(dòng)模式的重啟來執(zhí)行最大電流閾值控制，但仍然存在不期望的結(jié)果。由于軟啟動(dòng)而導(dǎo)致的一種不期望的結(jié)果是，這種操作的軟啟動(dòng)模式占用相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)楸辉试S流過電感器的電流逐漸上升到其額定最大允許值。在該時(shí)間段的大部分期間，來自開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓沒有如期望般被調(diào)整，因此會(huì)不期望地發(fā)生波動(dòng)，這將不利地影響被穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)的負(fù)載中的電子電路的操作。這種重啟的其他不期望的結(jié)果是，過負(fù)載條件期間的穩(wěn)壓器的特定部件中相對(duì)較高的功耗，這迫使特定的部件的尺寸超 大或者相應(yīng)地增加相關(guān)散熱器的尺寸。還可以使用已知為折返電流限制的技術(shù)(在過負(fù)載條件期間，隨著輸出電壓的下降減小最大電流限制閾值)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)壓器的不可預(yù)期的操作。因此，需要一種在開關(guān)穩(wěn)壓器中執(zhí)行最大電流閾值控制的改進(jìn)技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是一種控制開關(guān)穩(wěn)壓器的方法，包括：檢測(cè)表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電流限制事件?？刂拼_定占空比并由此確定電感器電流的補(bǔ)償電壓，以減小電感器電流并消除電流限制事件的發(fā)生。該方法檢測(cè)沒有檢測(cè)到電流限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值。響應(yīng)于該時(shí)間超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值，控制補(bǔ)償電壓以增加占空比并由此增加電感器電流。在一個(gè)實(shí)施例中，時(shí)間步長(zhǎng)閾值是穩(wěn)壓器的整數(shù)個(gè)開關(guān)循環(huán)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括最大電流(imax)控制電路的開關(guān)穩(wěn)壓器的功能框圖和示意圖，其中最大電流控制電路控制補(bǔ)償電壓以減少過電流事件的發(fā)生。

圖2a是示出當(dāng)發(fā)生引起imax事件的負(fù)載瞬變時(shí)圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流中的次諧波振蕩的示圖。

圖2b是示出當(dāng)最大電流控制邏輯控制補(bǔ)償電壓且發(fā)生負(fù)載瞬變時(shí)圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流中的次諧波振蕩的消除的示圖。

圖3是示出在發(fā)生負(fù)載瞬變時(shí)的操作期間圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器和imax控制電路中的各種信號(hào)的信號(hào)定時(shí)圖。

圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器的操作期間由圖1的imax控制邏輯生成的各種信號(hào)的更加詳細(xì)的信號(hào)定時(shí)圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括含圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)模式電源的電子設(shè)備的功能框圖。

具體實(shí)施方式

圖1是包括最大電流(imax)控制電路102的開關(guān)穩(wěn)壓器100的一個(gè)實(shí)施例的功能框圖和示意圖，其中imax控制電路102控制補(bǔ)償電壓vcn，從而在發(fā)生負(fù)載瞬變時(shí)減少過電流事件或電流限制事件以及開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)循環(huán)中斷的發(fā)生。在操作中，imax控制電路102檢測(cè)電流限制事件的發(fā)生，并控制補(bǔ)償電壓vcn的值以消除這種事件的發(fā)生而不中斷開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)循環(huán)。當(dāng)在特定數(shù)量的開關(guān)循環(huán)或者可編程時(shí)間量?jī)?nèi)沒有檢測(cè)到電流限制事件時(shí)，imax控制電路102控制補(bǔ)償電壓vcn以返回該電壓并因此將開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作電流返回為該操作電流的額定值。以下將更加詳細(xì)地描述imax控制電路102的操作。以這種方式，imax控制電路102消除了當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定時(shí)中斷轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)循環(huán)的需要。這消除了響應(yīng)于這種不穩(wěn)定的發(fā)生而斷開和重啟轉(zhuǎn)換器的需要，從而避免了如前所述由于這種重啟而固有的負(fù)面影響。

在以下描述中，結(jié)合所述實(shí)施例給出特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不具有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)踐其他實(shí)施例。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，以下描述的示例性實(shí)施例不限制本公開的范圍，還應(yīng)該理解所述公開實(shí)施例的各種修改、等效和組合以及這些實(shí)施例的部件都落入本公開的范圍內(nèi)。包括比任何所述實(shí)施例的所有部件少的實(shí)施例也落入本公開的范圍內(nèi)，盡管下面沒有詳細(xì)描述。最后，以下沒有詳細(xì)示出或描述已知部件和/或處理的操作以避免不必要地模糊本公開。

在圖1的示例性實(shí)施例中，開關(guān)穩(wěn)壓器100包括具有升壓拓?fù)涞拈_關(guān)電路104。開關(guān)電路104可以根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器100的應(yīng)用具有任何適當(dāng)?shù)耐負(fù)?，由此可以具有降壓、降?升壓或其他適當(dāng)?shù)耐負(fù)?。開關(guān)電路104接收直流(dc)輸入電壓源vin，其可以對(duì)應(yīng)于源于交流(ac)主電源(未示出)的整流dc電壓。第一開關(guān)s1和第二開關(guān)s2串聯(lián)連接在輸出節(jié)點(diǎn)out和地之間，并且被交替激活以在電感 器l中存儲(chǔ)來自輸入電壓源vin的電能以及從電感器l中去除電能。開關(guān)s1和s2是典型的功率晶體管，并且可以是任何適當(dāng)類型的功率晶體管，其中針對(duì)圖1的實(shí)施例中的開關(guān)示出了nmos功率晶體管。在輸入電壓源vin與相位節(jié)點(diǎn)ph(在串聯(lián)連接的開關(guān)s1和s2的互連處限定該節(jié)點(diǎn))之間，電感器l與感應(yīng)電阻器rsns串聯(lián)耦合。流過電感器l的電感器電流il還流過感應(yīng)電阻器rsns，因此響應(yīng)于該電流在感應(yīng)電阻器兩端存在的感應(yīng)電壓vsns具有表示流過電感器的電感器電流的值。

通過開關(guān)電路104中的開關(guān)s1和s2的開關(guān)，來自輸入電壓源vin的電能被存儲(chǔ)在電感器l中，然后從電感器中去除以在輸出節(jié)點(diǎn)out上生成輸出電壓vout以及提供給輸出電路106的輸出電流iout。輸出電路106包括輸出電容器cout，輸出電容器cout過濾輸出電壓vout，使得該電壓在開關(guān)穩(wěn)壓器100的正常操作狀態(tài)期間具有基本恒定的值。負(fù)載108也被示為輸出電路106的一部分并且對(duì)應(yīng)于被開關(guān)穩(wěn)壓器100供電的電子電路。開關(guān)穩(wěn)壓器100向負(fù)載108提供輸出電壓vout和負(fù)載電流ild。負(fù)載100通常將對(duì)應(yīng)于被開關(guān)穩(wěn)壓器100供電的一些種類的電子設(shè)備(諸如智能手機(jī)、平板計(jì)算機(jī)、膝上計(jì)算機(jī)或者一些其他類型的電子設(shè)備)中的電子電路。

在開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作期間，開關(guān)電路104中的開關(guān)s1和s2通過施加給形成開關(guān)的兩個(gè)nmos功率晶體管的對(duì)應(yīng)柵極的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1和vgd2被脈寬調(diào)制。rs鎖存器110具有輸出q、qn，這兩個(gè)輸出通過驅(qū)動(dòng)器112-1和112-2施加來分別生成柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1和vgd2。時(shí)鐘電路114生成提供給鎖存器110的設(shè)置輸入s的時(shí)鐘信號(hào)clk。clk信號(hào)的每個(gè)上升沿設(shè)置鎖存器110，表示鎖存器驅(qū)動(dòng)輸出q為有效高，并且通過驅(qū)動(dòng)器112-1施加該高輸出以驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1為高，從而接通開關(guān)s1。輸出qn被驅(qū)動(dòng)為互補(bǔ)邏輯狀態(tài)，即無效低，并且通過驅(qū)動(dòng)器112-2施加該低輸出以驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd2為低，從而斷開開關(guān)s2。在該狀態(tài)下，鎖存器110響應(yīng)于clk信號(hào)的上升沿設(shè)置，電感器電流il流過感應(yīng)電阻器rsns、 電感器l并接通開關(guān)s1，從而在電感器中存儲(chǔ)電能。

鎖存器110保持設(shè)置直到來自or門116的有效重置信號(hào)rst重置鎖存器。當(dāng)重置時(shí)，鎖存器110驅(qū)動(dòng)輸出q為低，并且通過驅(qū)動(dòng)器112-1施加該低輸出以驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1為低，從而斷開開關(guān)s1。同時(shí)，輸出qn被驅(qū)動(dòng)為高，并且通過驅(qū)動(dòng)器112-2施加該高輸出以驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd2為高，從而接通開關(guān)s2。在該狀態(tài)下，鎖存器110響應(yīng)于來自or門116的rst信號(hào)而重置，開關(guān)s1斷開且開關(guān)s2接通，從而存儲(chǔ)在電感器l中的電能使得輸出電流iout通過開關(guān)s2流動(dòng)至輸出節(jié)點(diǎn)out，從而在輸出電容器cout中存儲(chǔ)能量并為負(fù)載108供電。

如剛剛所述，or門116激活rst信號(hào)以重置鎖存器110，從而控制施加給開關(guān)s1和s2的經(jīng)脈寬調(diào)制的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1和vgd2的占空比d。rst信號(hào)響應(yīng)于來自pwm比較器118的成為有效高的pwm信號(hào)或者來自電流限制比較器120的成為有效高的電流限制信號(hào)cl而被激活。如以下更詳細(xì)描述的，電流限制比較器120在通過電感器l的電感器電流il超過某最大電流閾值ilmax時(shí)激活cl信號(hào)，從而重置鎖存器110并且分別斷開開關(guān)s1和接通開關(guān)s2，從而終止從輸入電壓源vin提供電感器電流il。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，兩個(gè)控制環(huán)路控制開關(guān)s1和s2的該脈寬調(diào)制以及開關(guān)穩(wěn)壓器100的總體操作：電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路。現(xiàn)在將簡(jiǎn)要描述這兩個(gè)控制環(huán)路的操作。電壓控制環(huán)路包括誤差放大器122，如圖1的示例性實(shí)施例所示，其通常為跨導(dǎo)放大器。誤差放大器122在第一輸入上接收具有由開關(guān)穩(wěn)壓器100的期望輸出電壓vout確定的值的參考電壓vref。增益電路146生成反饋電壓vfb，該反饋電壓源于由穩(wěn)壓器100生成的實(shí)際輸出電壓vout。該vfb電壓被提供給誤差放大器122的第二輸入。響應(yīng)于這兩個(gè)電壓之間的差(vref-vfb)，誤差放大器122在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上提供輸出電流，從而生成提供給pwm比較器118的補(bǔ)償電壓vcn。以這種方式，誤差放大器122生成提供給pwm比較器118的補(bǔ)償電壓vcn，并基 于由vfb表示的實(shí)際輸出電壓vout與由vref表示的期望輸出電壓之間的差來控制功率開關(guān)s1和s2的pwm開關(guān)。

電流控制環(huán)路包括電流感應(yīng)放大器124，電流感應(yīng)放大器124的輸入橫跨感應(yīng)電阻器rsns耦合以接收感應(yīng)電壓vsns，感應(yīng)電壓vsns具有與通過電感器l的電感器電流il成比例的值。響應(yīng)于vsns電壓，電流感應(yīng)放大器124生成與vsns電壓成比例并從而與電感器電流il成比例的電流感應(yīng)電壓vcs，該vcs電壓被提供給加法電路126的第一輸入。加法電路126的第二輸入接收來自斜率補(bǔ)償電路128的斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc，并將該斜率補(bǔ)償信號(hào)與電流感應(yīng)電壓vcs相加以生成提供給pwm比較器118的一個(gè)輸入的電流控制信號(hào)vcl。在操作中，斜率補(bǔ)償電路128響應(yīng)于來自時(shí)鐘電路114的clk信號(hào)生成斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc理想地具有等于電流感應(yīng)電壓vcs的向下斜率的斜率，這表示通過電感器l的電感器電流il的向下斜率。以這種方式，斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc消除了如前所述會(huì)在占空比d超過50％時(shí)發(fā)生的電感器電流il中的次諧波振蕩。當(dāng)穩(wěn)壓器100的占空比d小于50％時(shí)，操作內(nèi)在是穩(wěn)定的，因此斜率補(bǔ)償電路128僅需要在占空比超過50％時(shí)提供斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc，但是斜率補(bǔ)償電路通過斜率補(bǔ)償信號(hào)開始提供斜率補(bǔ)償?shù)奶囟ㄕ伎毡瓤梢宰兓?。通常在占空比大于約30％(即，0.3)時(shí)提供斜率補(bǔ)償，但是這些斜率補(bǔ)償還可以從開關(guān)循環(huán)的開始處引入，因此也可以在占空比小于.3時(shí)引入。在穩(wěn)壓器100的一個(gè)實(shí)施例中，斜率補(bǔ)償電路128從開關(guān)循環(huán)的開始處提供斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc，因此與穩(wěn)壓器的所有占空比無關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，通常使用斜率補(bǔ)償來防止開關(guān)穩(wěn)壓器操作中和開關(guān)穩(wěn)壓器100中的不穩(wěn)定性，并且為了簡(jiǎn)化，這里不再詳細(xì)描述斜率補(bǔ)償電路128的操作。

如前所述，開關(guān)穩(wěn)壓器100包括電流限制比較器120，電流限制比較器120在通過電感器l的電流il超過某最大電流閾值ilmax時(shí)激活電流限制信號(hào)cl。以這種方式，電流限制比較器120檢測(cè)過電流或電流限制事件，并且有效cl信號(hào)對(duì)應(yīng)于這種事件的發(fā)生。更 具體地，電流限制比較器120在一個(gè)輸入上接收與電感器電流il成比例的電流感應(yīng)電壓vcs。參考電壓發(fā)生器130向電流限制比較器120的另一輸入提供具有表示最大電流閾值ilmax的值的最大電感器電流參考電壓vilmax。在操作中，當(dāng)電感器電流il超過最大電流閾值ilmax時(shí)，電流感應(yīng)電壓vcs超過最大電感器電流參考電壓vilmax，并且電流限制比較器120激活電流限制信號(hào)cl，通過or門116施加該電流限制信號(hào)cl以重置鎖存器110。如前所述，當(dāng)鎖存器110重置時(shí)，鎖存器驅(qū)動(dòng)輸出q為低且驅(qū)動(dòng)qn為高以分別斷開開關(guān)s1和接通開關(guān)s2。開關(guān)s1和s2分別斷開和接通使得存儲(chǔ)在電感器l中的電能通過輸出電流iout流過開關(guān)s2移除到輸出節(jié)點(diǎn)out。以這種方式，電流限制比較器120通過限制流過電感器的最大電流ilmax來保護(hù)開關(guān)穩(wěn)壓器100中的電感器l和其他部件。

穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc通過來自時(shí)鐘電路114的clk信號(hào)的周期tsc來限定，因此開關(guān)循環(huán)sc對(duì)應(yīng)于鎖存器110響應(yīng)于clk信號(hào)的連續(xù)上升沿被設(shè)置之間的時(shí)間。通過鎖存器110在每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)重置時(shí)確定穩(wěn)壓器100的占空比d。因此，假設(shè)沒有電流限制比較器120激活電流限制信號(hào)cl的過電流/電流限制事件，來自pwm比較器118的pwm信號(hào)在每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc中控制鎖存器110的重置，從而控制穩(wěn)壓器10的占空比d。如上面關(guān)于電流限制比較器120所描述的，術(shù)語“過電流事件”或“電流限制事件”用于描述通過電感器l的電感器電流il超過某最大允許電流閾值的情況的發(fā)生。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解開關(guān)穩(wěn)壓器100的整體操作，因此為了簡(jiǎn)化，這里不再詳細(xì)描述該操作。簡(jiǎn)而言之，時(shí)鐘電路114生成設(shè)置鎖存器110的clk信號(hào)，閉合開關(guān)s1并斷開開關(guān)s2，從而在電感器l中存儲(chǔ)電能。然后，鎖存器110通過來自pwm比較器118的pwm信號(hào)或者來自電流限制比較器120的電流限制信號(hào)cl來重置。重置鎖存器110斷開開關(guān)s1并閉合開關(guān)s2，使得存儲(chǔ)在電感器l中的電能生成通過開關(guān)s2提供給輸出節(jié)點(diǎn)out的輸出電流iout，從而在 輸出電路106上生成輸出電壓vout。當(dāng)電感器電流il不超過最大電感器電流ilmax時(shí)，如開關(guān)穩(wěn)壓器100的正常操作期間的情況，通過pwm比較器118來控制鎖存器110的重置，并且以這種方式，pwm比較器脈寬調(diào)制開關(guān)s1和s2。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，開關(guān)穩(wěn)壓器100還可以包括用于控制穩(wěn)壓器的總體操作的附加控制電路(未示出)。例如，當(dāng)穩(wěn)壓器首先上電時(shí)，控制電路通常以操作的啟動(dòng)模式來控制穩(wěn)壓器100，以限制并逐漸增加流入穩(wěn)壓器的電流，從而保護(hù)穩(wěn)壓器中的部件以及輸入電壓源vin。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，斜率補(bǔ)償使得通過電感器l的最大電流il在每個(gè)開關(guān)循環(huán)隨著占空比d的增加而成比例地降低。這是不期望的，因?yàn)檫@防止穩(wěn)壓器100在較大占空比的條件下如其全電流供應(yīng)水平下進(jìn)行操作。不管在什么占空比d下，斜率補(bǔ)償電路128開始通過vslc信號(hào)提供斜率補(bǔ)償，通過電感器l的最大電流il將開始降低并且將低于穩(wěn)壓器100的允許操作水平。消除斜率補(bǔ)償?shù)倪@種不期望的效果的現(xiàn)有方法基于通過vslc信號(hào)提供的斜率補(bǔ)償控制或調(diào)整補(bǔ)償電壓vcn的值。

不期望地影響開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作和性能的另一種情況是過電流事件的發(fā)生。電流限制比較器120如前所述檢測(cè)過電流事件。在連續(xù)開關(guān)循環(huán)上重復(fù)發(fā)生過電流事件當(dāng)然會(huì)不利地影響開關(guān)穩(wěn)壓器的操作。例如，在這種情況下，電流限制比較器120將重置鎖存器110，從而縮短穩(wěn)壓器100的占空比d而與輸出電壓vout的實(shí)際值無關(guān)，這樣穩(wěn)壓器理想地保持在期望值。如前所述，處理這種過電流事件的通常方法是執(zhí)行穩(wěn)壓器的重啟，這會(huì)產(chǎn)生中斷輸出電壓vout的調(diào)整的不利結(jié)果，并且需要穩(wěn)壓器的超大特定部件。

如現(xiàn)在更加詳細(xì)描述的，在開關(guān)穩(wěn)壓器100中，imax控制電路102控制補(bǔ)償電壓vcn以減少過電流事件的發(fā)生以及開關(guān)穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)中斷(即，重啟和軟啟動(dòng))的需求。imax控制電路102包括imax控制邏輯134，其接收來自電流限制比較器120的電流限 制信號(hào)cl并響應(yīng)于電流限制信號(hào)生成n位補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc。該n位補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc被施加給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)136，模轉(zhuǎn)換器(dac)136生成模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn，該模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值基于補(bǔ)償計(jì)數(shù)的值。該模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn確定補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上的補(bǔ)償電壓vcn的值。

鉗位器電路138接收來自dac136的模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn，并且鉗位器電路基于模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓驅(qū)動(dòng)或“鉗位”補(bǔ)償電壓vcn。在圖1的實(shí)施例中，鉗位器電路138包括運(yùn)算放大器140，運(yùn)算放大器140在反相輸入上接收模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn并驅(qū)動(dòng)耦合在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn和地之間的nmos晶體管142。鉗位器電路138的非反相輸入還耦合至補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn，以這種方式，運(yùn)算放大器140生成控制nmos晶體管142將補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)上的vcn電壓驅(qū)動(dòng)至來自dac136的模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值的輸出。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，當(dāng)然也可以使用鉗位器電路138的其他適當(dāng)實(shí)施例。

如下面更加詳細(xì)描述的，在操作中，imax控制邏輯134控制施加給鉗位器電路138的vccn電壓，從而在電流限制事件期間控制vcn電壓。imax控制邏輯134通過將補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值調(diào)整到期望值并將該cc計(jì)數(shù)施加給dac136來進(jìn)行操作，其中dac136又基于cc計(jì)數(shù)的值調(diào)整vccn電壓。如以下也將更詳細(xì)描述的，imax控制邏輯134將vccn電壓以及從而將vcn電壓設(shè)置為該電壓可設(shè)置的最大值，而不會(huì)發(fā)生電流限制事件。當(dāng)電流限制比較器120沒有檢測(cè)到電流限制事件時(shí)，imax控制邏輯134將cc計(jì)數(shù)以及從而將vccn電壓設(shè)置為最大值，這使得運(yùn)算放大器斷開或者輕微地驅(qū)動(dòng)nmos晶體管142，使得誤差放大器122驅(qū)動(dòng)cn節(jié)點(diǎn)來確定施加給pwm比較器118的vcn電壓的值。

開關(guān)穩(wěn)壓器100還包括耦合在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn和地之間的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)144以有效地過濾在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)上生成的vcn電壓。在圖1的實(shí)施例中，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)144包括用于過濾vcn電壓的串聯(lián)連接的電阻器r和 電容器c。更具體地，通過誤差放大器122提供補(bǔ)償電流icn并且通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)144的rc部件有效整合，以在補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上生成補(bǔ)償電壓vcn。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，關(guān)于鉗位器電路138，當(dāng)然也可以使用補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)144的其他適當(dāng)實(shí)施例。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D2a和圖2b更詳細(xì)地描述imax控制邏輯134的操作以及imax控制電路102的整體操作。圖2a是示出當(dāng)發(fā)生引起補(bǔ)償電壓vcn突然增加從而試圖迫使峰值電感器電流大于可允許最大電流imax值(如下面更詳細(xì)描述的，這引起imax事件)的負(fù)載瞬變時(shí)，圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100中的電感器電流il中的次諧波振蕩的示圖。圖2b是示出當(dāng)最大電流控制邏輯控制補(bǔ)償電壓并發(fā)生負(fù)載瞬變時(shí)消除圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流的次諧波振蕩的示圖。在這些附圖中的每一幅中，如下面更詳細(xì)描述的，水平軸為時(shí)間，而垂直軸是穩(wěn)壓器100在操作期間的各種信號(hào)的電壓。

圖2a和圖2b示出了在時(shí)間t0處發(fā)生負(fù)載瞬變lt的情況。這種負(fù)載瞬變可對(duì)應(yīng)于圖1的輸出電路106的負(fù)載108中的變化，例如在負(fù)載是初始耦合至開關(guān)穩(wěn)壓器100的電子電路的情況下發(fā)生。在時(shí)間t0之前，通過誤差放大器122控制補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上的補(bǔ)償電壓vcn的值。這是在電流限制比較器120沒有檢測(cè)到電流限制事件并相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)電流限制信號(hào)cl為無效時(shí)的穩(wěn)壓器100的正常操作期間的情況。

圖2a示出了補(bǔ)償電壓vcn的值響應(yīng)于負(fù)載瞬變lt在時(shí)間t0處開始快速改變的情況。然后，補(bǔ)償電壓vcn在圖中所示的剩余時(shí)段內(nèi)保持恒定，在此期間，鉗位器電路138將補(bǔ)償電壓鉗位到所示值。然后，誤差放大器122將在圖2a所示的時(shí)段之后再次控制vcn電壓。因此，圖2a示出了imax控制電路102不控制vcn電壓的情況，并且通過傳統(tǒng)鉗位電路以傳統(tǒng)方式控制該電壓以示出會(huì)通過這種方法產(chǎn)生的不穩(wěn)定性。在發(fā)生負(fù)載瞬變lt的時(shí)間t0之前，穩(wěn)壓器100在不具有電流限制事件的情況下正常操作。這通過圖2a的信號(hào)定時(shí)圖中所示的三個(gè)信號(hào)來示出。參照?qǐng)D1和圖2a，圖2a中的實(shí)線是補(bǔ)償電壓vcn，點(diǎn)線是從加法電路126輸出的電流控制信號(hào)vcl，以及 短劃線是從電流感應(yīng)放大器124輸出的表示通過電感器l的電感器電流il的電流感應(yīng)電壓vcs。如圖所示，在時(shí)間t0之前，電流感應(yīng)電壓vcs是對(duì)應(yīng)于通過電感器l的電感器電流il的斜坡波形，因?yàn)殚_關(guān)s1和s2在每個(gè)開關(guān)循環(huán)接通和斷開。通過誤差放大器122，補(bǔ)償電壓vcn保持在相對(duì)恒定的值。電流控制信號(hào)vcl是電流感應(yīng)電壓vcs加上斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc。這些信號(hào)vcn、vcl和vcs在時(shí)間t0之前如圖2a所示是穩(wěn)定的。

在時(shí)間t0處，發(fā)生負(fù)載瞬變lt，并且如圖2a所示，電流感應(yīng)電壓vcs開始上升，因?yàn)殡姼衅麟娏鱥l響應(yīng)于負(fù)載瞬變?cè)黾?。補(bǔ)償電壓vcn也增加到圖中所示的鉗位或固定值。在時(shí)間t0之后，在圖中可見由于增加的電流感應(yīng)電壓vcs加上斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc所導(dǎo)致的電流控制信號(hào)vcl的向上爬升。在時(shí)間t0之后，在圖2a中對(duì)于vcs和vcl信號(hào)可見電感器電流il的不想要的次諧波振蕩，因此可見電流感應(yīng)電壓vcs的不想要的次諧波振蕩。因此，如果補(bǔ)償電壓vcn僅允許增加并鉗位到恒定值，則響應(yīng)于負(fù)載瞬變lt在開關(guān)穩(wěn)壓器100中會(huì)發(fā)生這些不想要的次諧波振蕩。

圖2b示出了imax控制電路102的操作，如現(xiàn)在參照?qǐng)D1和圖2b更詳細(xì)描述的，imax控制電路102響應(yīng)于負(fù)載瞬變lt調(diào)整補(bǔ)償電壓vcn的值以提供開關(guān)穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作。再次，在發(fā)生負(fù)載瞬變lt的時(shí)間t0之前，穩(wěn)壓器100在沒有電流限制事件的情況下正常操作。圖2b中的實(shí)線也是補(bǔ)償電壓vcn，點(diǎn)線是電流控制信號(hào)vcl，以及短劃線是電流感應(yīng)電壓。再次，在時(shí)間t0之前，電流感應(yīng)電壓vcs是對(duì)應(yīng)于通過電感器l的電感器電流il的斜坡波形，因?yàn)殚_關(guān)s1和s2在每個(gè)開關(guān)循環(huán)接通和斷開。再次，通過誤差放大器122，補(bǔ)償電壓vcn保持在相對(duì)恒定的值，而電流控制信號(hào)vcl是電流感應(yīng)電壓vcs加上斜率補(bǔ)償信號(hào)vslc。這些信號(hào)vcn、vcl和vcs在時(shí)間t0之前如圖2b所示也是穩(wěn)定的。

在時(shí)間t0處，發(fā)生負(fù)載瞬變lt，并且如圖2b所示，電流感應(yīng)電壓vcs開始上升，正如圖2a中電感器電流il響應(yīng)于負(fù)載瞬變?cè)? 加。此外，響應(yīng)于負(fù)載瞬變lt，補(bǔ)償電壓vcn如圖2b所示初始增加到某最大值，其中通過由dac140輸出的模擬補(bǔ)償控制電壓vccn來設(shè)置vcn的最大值。這是因?yàn)轫憫?yīng)于負(fù)載瞬變lt，輸出電壓vout降低，這使得誤差放大器122驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償電壓vcn為高直到鉗位器電路138接通，從而將補(bǔ)償電壓限制或鉗位到模擬補(bǔ)償控制電壓vccn的值(即，vcn＝vccn)。

隨著電流感應(yīng)電壓vcs增加，然后超過最大電感器電流參考電壓vilmax(即，表示電感器電流il超過電感器電流的最大可允許閾值)，電流限制比較器120激活電流限制信號(hào)cl，表示電流限制事件的發(fā)生。imax控制電路102響應(yīng)于cl信號(hào)有效(即，響應(yīng)于電流限制事件)而被激活，此后如圖2b所示控制vcn電壓來消除電感器電流il的次諧波振蕩。更具體地，在發(fā)生負(fù)載瞬變lt的時(shí)間t0和時(shí)間t1之間，imax控制邏輯134減小施加給dac135的補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc，從而控制模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值。鉗位器電路138將補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上的vcn電壓驅(qū)動(dòng)至來自dac136的vccn電壓。這是因?yàn)殂Q位器電路138中的運(yùn)算放大器140驅(qū)動(dòng)晶體管142以將其非反相輸入處的vcn電壓設(shè)置為其反相輸入處的vccn電壓。imax控制邏輯134持續(xù)遞減cc計(jì)數(shù)直到來自dac的vccn電壓使得鉗位器電路138將vcn電壓驅(qū)動(dòng)至消除電流限制事件的發(fā)生的值為止，這剛好發(fā)生在圖2b中的時(shí)間t1之后。在時(shí)間t1之后，在圖2b中可見穩(wěn)壓器100的操作再次穩(wěn)定，vcs和vcl電壓具有與t0之前的穩(wěn)定操作期間相同的形式，除了圍繞新的較高平均電感器電流il，這是因?yàn)橛韶?fù)載瞬變lt引起穩(wěn)壓器100上的負(fù)載增加。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D3和圖4更詳細(xì)地描述imax控制電路102的詳細(xì)操作。圖3是示出發(fā)生負(fù)載瞬變lt時(shí)的操作期間圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100和imax控制電路102中的各種信號(hào)的信號(hào)定時(shí)圖。圖3在最下面的信號(hào)中再次示出了補(bǔ)償電壓vcn，其中該信號(hào)對(duì)應(yīng)于圖2b中的相同信號(hào)，其中負(fù)載瞬變lt發(fā)生在時(shí)間t0處并且剛好在時(shí)間t1之后再次發(fā)生穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作。圖3中最上面的信號(hào)是由imax控 制邏輯134響應(yīng)于電流限制信號(hào)cl生成的補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc，其中cl信號(hào)在圖3中被示為接下來的信號(hào)。cl信號(hào)下方的接下來的兩個(gè)信號(hào)是如上面參照?qǐng)D1討論的施加給開關(guān)s1和s2的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1和vgd2示出了穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)。如上所述，通過鎖存器110被設(shè)置之間的時(shí)間來限定穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)，同時(shí)通過在每個(gè)開關(guān)循環(huán)內(nèi)何時(shí)重置鎖存器110來確定占空比d，占空比d由此對(duì)應(yīng)于每個(gè)開關(guān)循環(huán)的其中柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1為有效高以接通開關(guān)s1的部分。

圖3中的穩(wěn)壓器100的操作與圖2b所示成鏡像，除了圖3額外示出了imax控制邏輯134的操作，其響應(yīng)于由電流限制信號(hào)cl表示的電流限制事件而遞減補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc。如更加詳細(xì)描述的，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)vgd1和vgd2示出時(shí)間t0之前和時(shí)間t1之后的穩(wěn)定操作期間以及時(shí)間t0和t1之間的時(shí)段期間的穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)，在時(shí)間t0和t1之間的時(shí)段期間，imax控制邏輯134調(diào)整cc計(jì)數(shù)的值，從而調(diào)節(jié)vcn電壓以消除電流限制事件的發(fā)生。

在時(shí)間t0之前，即在沒有發(fā)生電流限制事件的穩(wěn)壓器100的正常操作期間，imax控制邏輯134向dac136提供最大補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc，這限制可在發(fā)生負(fù)載瞬變lt時(shí)在cn節(jié)點(diǎn)上生成的補(bǔ)償電壓vcn的最大值。在時(shí)間t0處的負(fù)載瞬變lt之后，imax控制邏輯134開始響應(yīng)于由來自電流限制比較器120(圖1)的cl信號(hào)表示的電流限制事件而遞減cc計(jì)數(shù)。如圖3所示，從時(shí)間t0到時(shí)間t1的每個(gè)開關(guān)循環(huán)中發(fā)生限流限制事件。在發(fā)生特定數(shù)量的電流限制事件之后(即，在cl信號(hào)的特定數(shù)量的脈沖之后)，imax控制邏輯134遞減cc計(jì)數(shù)。將參照?qǐng)D4更詳細(xì)地描述該操作。

如圖3所示，在每次發(fā)生cl信號(hào)的特定數(shù)量的脈沖之后(即，在特定數(shù)量的電流限制事件之后)，imax控制邏輯134遞減cc計(jì)數(shù)。提供給dac136的cc計(jì)數(shù)又生成vccn信號(hào)，該vccn信號(hào)如前所述設(shè)置補(bǔ)償電壓vcn。因此，可以看出在時(shí)間t0和t1之間，imax控制邏輯134隨著vcn電壓的降低而遞減cc計(jì)數(shù)。在圖3中示出 了cc計(jì)數(shù)的整數(shù)值，其中計(jì)數(shù)值在時(shí)間t0之前為15，然后在t0之后不久遞減到14，然后遞減到13，直到近似在時(shí)間t1處遞減到9。如參照?qǐng)D2b在時(shí)間t1之后所討論的，可以看出在時(shí)間t1之后，沒有更多的cl信號(hào)脈沖出現(xiàn)，意味著沒有發(fā)生更多的電流限制事件，并且穩(wěn)壓器100的操作再次穩(wěn)定。

在控制cc計(jì)數(shù)以通過消除電流限制事件的發(fā)生來穩(wěn)定穩(wěn)壓器100的操作之后，imax控制邏輯134將間或地遞增cc計(jì)數(shù)以查看是否可以遞增計(jì)數(shù)值而不導(dǎo)致電流限制事件的發(fā)生，這將在下面參照?qǐng)D4進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。以這種方式，imax控制邏輯134設(shè)置cc計(jì)數(shù)，從而將cn節(jié)點(diǎn)上的最大允許電壓vcn設(shè)置為不會(huì)導(dǎo)致電流限制事件的最大值。理想地，imax控制邏輯134將cc計(jì)數(shù)遞增到某最大值，在圖3的實(shí)例中最大值為15。vcn電壓理想地保持在不會(huì)導(dǎo)致電流限制事件的最大值處，因?yàn)檫@然后確保穩(wěn)壓器100提供最大電感器電流il而不觸發(fā)電流限制事件。imax控制邏輯134的操作還減少了由于電流限制事件而重啟穩(wěn)壓器100的需要以及執(zhí)行與這種重啟和前面討論的這些操作的不利后果相關(guān)聯(lián)的相關(guān)軟啟動(dòng)操作的需要。

圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作期間由圖1的imax控制邏輯134生成的各種信號(hào)的更加詳細(xì)的定時(shí)圖。在圖4中示出了五個(gè)信號(hào)，其中一些是由imax控制邏輯134生成的內(nèi)部信號(hào)。圖4在圖中的頂部和底部示出了相同的五個(gè)信號(hào)，其中沿著表示時(shí)間的水平軸，底部信號(hào)是頂部信號(hào)的繼續(xù)。如現(xiàn)在更加詳細(xì)解釋的，垂直軸表示這些信號(hào)的不同信號(hào)的不同事項(xiàng)。

每個(gè)部分中最上面的信號(hào)是開關(guān)循環(huán)信號(hào)scs，其表示穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc。如上所討論的，穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc通過clk信號(hào)的周期tsc以及開關(guān)s1和s2的相關(guān)開關(guān)來確定。圖4中用于scs信號(hào)的每個(gè)向上的箭頭都簡(jiǎn)單地表示穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的發(fā)生。開關(guān)循環(huán)信號(hào)scs下面接下來的信號(hào)是時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)數(shù)tsc，其表示操作期間由imax控制邏輯134使用的時(shí)間步長(zhǎng)閾值或 簡(jiǎn)單的時(shí)間步長(zhǎng)ts期間的開關(guān)循環(huán)sc的發(fā)生。時(shí)間步長(zhǎng)ts是針對(duì)imax控制邏輯134的操作限定的可編程時(shí)間常數(shù)。在圖4的實(shí)施例中，根據(jù)穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的整數(shù)n來限定時(shí)間步長(zhǎng)ts。因此，時(shí)間步長(zhǎng)ts＝(nxsc)。在圖4的實(shí)例中，如圖中的右上角所示，時(shí)間步長(zhǎng)ts等于5個(gè)(即，n＝5)開關(guān)循環(huán)sc，但是在imax控制邏輯134的不同實(shí)施例中n當(dāng)然可以變化。

通過使時(shí)間步長(zhǎng)ts作為穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的函數(shù)，如果開關(guān)頻率fs＝(1/tsc)改變，則imax控制邏輯134使用的時(shí)間步長(zhǎng)ts的值相應(yīng)變化。如上所述，clk信號(hào)的周期tsc限定穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc。當(dāng)開關(guān)頻率fs改變時(shí)，將在給定的時(shí)間單位內(nèi)發(fā)生或多或少的電流限制事件。通過使時(shí)間步長(zhǎng)ts作為開關(guān)循環(huán)sc的函數(shù)，由imax控制邏輯134實(shí)施的算法根據(jù)開關(guān)頻率fs而變化。這通常是期望的，因?yàn)檫@將保持被imax控制邏輯134使用的相同數(shù)量的電流限制事件，用于控制穩(wěn)壓器100而與穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率fs無關(guān)。然而，在其他實(shí)施例中，時(shí)間步長(zhǎng)ts可編程或調(diào)整為與穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc無關(guān)的期望值。因此，時(shí)間步長(zhǎng)ts可以是恒定的，可以與開關(guān)頻率fs無關(guān)地進(jìn)行調(diào)整，或者可以是穩(wěn)壓器100的開關(guān)頻率fs的函數(shù)。

在圖4中，scs信號(hào)下面接下來的信號(hào)是時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)數(shù)tsc。imax控制邏輯134在穩(wěn)壓器100的每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc期間遞增時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)數(shù)tsc的值。如圖4所示，imax控制邏輯134還響應(yīng)于1)tsc計(jì)數(shù)達(dá)到最大值(其在圖4的實(shí)例中為五(5))或2)如由電流限制信號(hào)cl的激活脈沖所表示那樣檢測(cè)到電流限制事件時(shí)，將tsc計(jì)數(shù)重置為1。在一個(gè)實(shí)施例中，imax控制邏輯134中的計(jì)數(shù)器(未示出)異步重置，從而將tsc計(jì)數(shù)重置為0，然后tsc計(jì)數(shù)在下一開關(guān)循環(huán)scs的開始處響應(yīng)于開關(guān)時(shí)鐘同步地遞增到1。在tsc計(jì)數(shù)和cl信號(hào)之間示出時(shí)間步長(zhǎng)ts完成信號(hào)tscs。tscs信號(hào)表示時(shí)間步長(zhǎng)ts的發(fā)生，其發(fā)生在時(shí)間步長(zhǎng)ts中包含的n個(gè)開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件(即，cl信號(hào)的脈沖)時(shí)。因此，在圖4示 出時(shí)間步長(zhǎng)ts的右上角，tsc計(jì)數(shù)通過imax控制邏輯134從1遞增到5，然后當(dāng)tsc＝5時(shí)，imax控制邏輯通過脈動(dòng)該信號(hào)有效來激活tscs信號(hào)。因此，無論何時(shí)imax控制邏輯134生成tscs信號(hào)的脈沖，這都表示如cl信號(hào)所表示的在時(shí)間步長(zhǎng)ts中包含的n個(gè)開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件。

圖4還示出了由imc表示的最大電感器電流imax計(jì)數(shù)，其是由imax控制邏輯134生成的內(nèi)部計(jì)數(shù)值。imax控制邏輯134響應(yīng)于每個(gè)電流限制事件(即，cl信號(hào)的脈沖)將imc計(jì)數(shù)遞增到某最大值。imax控制邏輯134響應(yīng)于達(dá)到最大值(其在圖4的實(shí)例中為三(3))的計(jì)數(shù)將imc計(jì)數(shù)重置為零(0)。此外，imax控制邏輯134還響應(yīng)于tscs信號(hào)變?yōu)橛行碇刂胕mc計(jì)數(shù)，如前所述，這在n個(gè)開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件時(shí)發(fā)生。最后，圖4中還示出了補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc，其是如前面參照?qǐng)D1討論的由imax控制邏輯134生成的n位數(shù)字信號(hào)。imax控制邏輯134響應(yīng)于imc計(jì)數(shù)達(dá)到最大值(在圖4的實(shí)例中也為3)來遞減補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc。此外，如下面更詳細(xì)描述的，imax控制邏輯134還基于imc計(jì)數(shù)和tscs信號(hào)遞增cc計(jì)數(shù)的值。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D4更詳細(xì)地描述imax控制邏輯134的整體操作，其控制補(bǔ)償電壓vcn以消除穩(wěn)壓器100的過電流或電流限制事件的發(fā)生而不需要穩(wěn)壓器的重啟。在操作中，imax控制邏輯134檢測(cè)在每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc是否發(fā)生電流限制事件。再次，如上所述，電流限制事件表示通過電感器l的電感器電流il超過最大電流閾值ilmax。電流限制事件在圖4中表示為電流限制信號(hào)cl的垂直線，并且在以下描述中，為了描述的方便，每個(gè)這樣的電流限制事件都將簡(jiǎn)稱為限流限制事件cl。

最初，剛好在時(shí)間t0之前，最大電感器電流計(jì)數(shù)imc為零，并且補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc具有值7(通過實(shí)例假設(shè)用于計(jì)數(shù)cc的初始值)。電流限制事件cl發(fā)生在時(shí)間t0并且響應(yīng)于此，imax控制邏輯134將imc計(jì)數(shù)從0遞增到1。以這種方式，imax控制邏輯134利用imc 計(jì)數(shù)來保持跟蹤發(fā)生在穩(wěn)壓器100的操作的開關(guān)循環(huán)sc期間的電流限制事件cl的數(shù)量。此外，響應(yīng)于時(shí)間t0處的電流限制事件cl，imax控制邏輯134將時(shí)間步長(zhǎng)計(jì)數(shù)tsc重置為1。以這種方式，tsc計(jì)數(shù)被imax控制邏輯134用于跟蹤沒有發(fā)生電流限制事件cl的連續(xù)開關(guān)循環(huán)sc的數(shù)量。imax控制邏輯134在沒有檢測(cè)到電流限制事件cl的每個(gè)開關(guān)循環(huán)遞增tsc計(jì)數(shù)，并且在檢測(cè)到電流限制事件的每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc將tsc計(jì)數(shù)重置為1。

在圖4的實(shí)例中，在時(shí)間t1處，檢測(cè)到另一電流限制事件cl并且響應(yīng)于該電流限制事件，imax控制邏輯134遞增imc計(jì)數(shù)至2并且將tsc計(jì)數(shù)重置為1。注意，在時(shí)間t0和t1之間，發(fā)生沒有限流限制事件cl的開關(guān)循環(huán)sc，因此imax控制邏輯134在該間隔內(nèi)將tsc計(jì)數(shù)遞增至2。然后，響應(yīng)于時(shí)間t1處的電流限制事件cl，tsc計(jì)數(shù)從2被重置為1。在時(shí)間t1之后，在接下來的兩個(gè)開循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件cl，因此剛好在時(shí)間t2之前，imax控制邏輯134將tsc計(jì)數(shù)遞增到2，然后到3。在時(shí)間t2處，imax控制邏輯134檢測(cè)到另一電流限制事件cl，并且響應(yīng)于該電流限制事件，控制邏輯將imc計(jì)數(shù)遞增到3并且將tsc計(jì)數(shù)重置為1。

當(dāng)imax控制邏輯134在時(shí)間t2處將imc計(jì)數(shù)遞增到3時(shí)，控制邏輯還調(diào)整補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值并將imc計(jì)數(shù)重置為0。更具體地，imax控制邏輯響應(yīng)于imc計(jì)數(shù)達(dá)到最大值3而遞減補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc。如圖4所示，cc計(jì)數(shù)從7遞減到6。在圖1的dac136中，該結(jié)果減小了由dac生成的模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值。該減小的vccn電壓降低了提供給pwm比較器118的vcn電壓，這將降低穩(wěn)壓器100的占空比d，試圖降低通過電感器l的imax電流，從而消除電流限制事件cl的發(fā)生。imax控制邏輯134使用imc計(jì)數(shù)來跟蹤cl事件的發(fā)生并遞減補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc，從而當(dāng)imc計(jì)數(shù)達(dá)到其最大值(在圖4的實(shí)例中為3)時(shí)調(diào)整vccn電壓。以這種方式，如以下更詳細(xì)描述的，imax控制邏輯134使用cl事件的檢測(cè)和imc計(jì)數(shù)來遞減cc計(jì)數(shù)直到在設(shè)置數(shù)量的開關(guān)循環(huán)內(nèi)消除cl事件為止， 其中該設(shè)置數(shù)量的開關(guān)循環(huán)對(duì)應(yīng)于時(shí)間步長(zhǎng)ts。

在時(shí)間t2處，如圖4所示，隨后檢測(cè)到多個(gè)cl事件，并且imax控制邏輯134以與剛剛描述相同的方式遞增imc計(jì)數(shù)并且重置或遞增tsc計(jì)數(shù)，直到時(shí)間t3。在時(shí)間t3處，檢測(cè)到另一電流限制事件cl，這是第三次發(fā)生這種事件，而沒有五個(gè)連續(xù)開關(guān)循環(huán)sc不具有這種事件(即，在可編程時(shí)間步長(zhǎng)ts沒有結(jié)束之前發(fā)生cl事件)。響應(yīng)于該電流限制事件cl，imax控制邏輯134遞增imc計(jì)數(shù)至3并將tsc計(jì)數(shù)重置為1。作為imc計(jì)數(shù)等于3的結(jié)果，剛好在時(shí)間t3之后，imax控制邏輯134還將補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值從6遞減至5并且將imc計(jì)數(shù)重置為0。新的較低補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc使得dac136(圖1)再次減小模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值，從而減小提供給pwm比較器118的vcn電壓并降低穩(wěn)壓器100的占空比d，仍然進(jìn)一步試圖降低通過電感器l的ilmax電流，從而消除電流限制事件cl的發(fā)生。

在時(shí)間t3之后，在時(shí)間t4處發(fā)生另一cl事件，并且imax控制邏輯134相應(yīng)地重置imc和tsc計(jì)數(shù)。然而，在時(shí)間t4之后，沒有發(fā)生cl事件直到時(shí)間t5，其中持續(xù)時(shí)間(t5-t4)對(duì)應(yīng)于時(shí)間步長(zhǎng)ts。因此，在時(shí)間t5處，imax控制邏輯134脈動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)ts來實(shí)現(xiàn)信號(hào)tscs為有效高，這將在時(shí)間t4處遞增到1的imc計(jì)數(shù)重置回0。如下面更詳細(xì)描述的，當(dāng)如tscs信號(hào)的背靠背脈沖所表示的發(fā)生連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)ts時(shí)，imax控制邏輯134遞增cc計(jì)數(shù)的值。

響應(yīng)于cl事件以及時(shí)間步長(zhǎng)ts的完成時(shí)tscs信號(hào)的有效脈沖，imax控制邏輯134以剛剛描述的方式繼續(xù)操作。以這種方式，imax控制邏輯134響應(yīng)于cl事件的發(fā)生繼續(xù)遞減cc計(jì)數(shù)，試圖消除這些cl事件。每當(dāng)遞減cc計(jì)數(shù)時(shí)，dac136(圖1)再次減小模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值，從而減小提供給pwm比較器118的vcn電壓并降低穩(wěn)壓器100的占空比d。降低占空比d來試圖降低通過電感器l的ilmax電流，從而消除電流限制事件cl的 發(fā)生。

在時(shí)間t6處，發(fā)生cl事件，使得imc計(jì)數(shù)遞增到1，然后在時(shí)間t7處發(fā)生的時(shí)間步長(zhǎng)ts內(nèi)沒有檢測(cè)到cl事件。因此，在時(shí)間t7處，響應(yīng)于tscs信號(hào)的有效脈沖，imc計(jì)數(shù)被重置為0并且tsc計(jì)數(shù)重置為1。在時(shí)間t7之后，在時(shí)間t8處發(fā)生另一時(shí)間步長(zhǎng)ts，并且時(shí)間t7-t8之間的第二時(shí)間步長(zhǎng)是第二連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)，表示在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi)沒有發(fā)生cl事件。結(jié)果，在時(shí)間t8處，imax控制邏輯134再次脈動(dòng)tscs信號(hào)有效，使得tsc計(jì)數(shù)重置為1且imc計(jì)數(shù)重置為0(注意，imc計(jì)數(shù)已經(jīng)在時(shí)間t8處具有值0)。此外，由于時(shí)間t8處tscs信號(hào)的這種有效脈沖表示第二連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)步長(zhǎng)ts，所以imax控制邏輯134還在時(shí)間t8處遞增cc計(jì)數(shù)的值。

在圖4的實(shí)例中，imax控制邏輯134將補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值從4遞增到5。新的較大補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc使得dac136(圖1)增加模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值，從而增加提供給pwm比較器118的vcn電壓并增加穩(wěn)壓器100的占空比d，試圖將通過電感器ilmax電流增到更大值。以這種方式，當(dāng)imax控制邏輯134確定不再發(fā)生電流限制事件cl時(shí)，控制邏輯試圖增加占空比d，從而增加穩(wěn)壓器提供的通過電感器l的ilmax電流。以這種方式，通過電感器l的最大電感器電流ilmax不被設(shè)置為比防止發(fā)生電流限制事件cl所需的值更低的值。

在圖4中，在時(shí)間t8之后發(fā)生兩個(gè)cl事件，其中第二個(gè)發(fā)生在時(shí)間t9處，然后在時(shí)間t10處發(fā)生的時(shí)間步長(zhǎng)ts內(nèi)沒有檢測(cè)到進(jìn)一步的電流限制事件。因此，如前所述，從t9到t10的時(shí)間對(duì)應(yīng)于時(shí)間步長(zhǎng)ts，并且在時(shí)間t10處，imax控制邏輯134脈動(dòng)tscs信號(hào)有效，使得tsc和imc計(jì)數(shù)被分別重置為1和0。由于這僅僅是在時(shí)間t9處發(fā)生的最近的電流限制事件cl之后發(fā)生的第一時(shí)間步長(zhǎng)ts，所以imax控制邏輯134不在時(shí)間t10處遞增cc計(jì)數(shù)的值。在時(shí)間t10之后的時(shí)間t11處，發(fā)生另一時(shí)間步長(zhǎng)ts，表示在該間隔內(nèi)沒有檢測(cè)到電流限制事件cl。結(jié)果，在時(shí)間t11處，imax 控制邏輯134將補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值從5遞增到6，因?yàn)檫@是沒有檢測(cè)到電流限制事件cl的第二連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)ts。新的較大補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc使得在dac136(圖1)中增加模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓vccn的值，從而增加提供給pwm比較器118的vcn電壓并增加穩(wěn)壓器100的占空比d，以進(jìn)一步將通過電感器l的ilmax電流增加到較大的值。最后，在時(shí)間t12處，發(fā)生另一時(shí)間步長(zhǎng)ts，表示在從t11到t12的間隔內(nèi)沒有檢測(cè)到電流限制事件cl。注意，發(fā)生在時(shí)間t11和t12之間的該時(shí)間步長(zhǎng)ts是沒有檢測(cè)到電流限制事件cl的第三連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)。結(jié)果，如上所述，在時(shí)間t12處，imax控制邏輯134再次在此時(shí)將補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值從6遞增到7，并且這將導(dǎo)致增加的占空比d以及由穩(wěn)壓器提供的ilmax電流。在操作中，在檢測(cè)到第二連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)之后，imax控制邏輯134在發(fā)生每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)ts時(shí)將cc計(jì)數(shù)遞增到某最大值。換句話說，在發(fā)生兩個(gè)連續(xù)時(shí)間步長(zhǎng)ts時(shí)，imax控制邏輯134開始遞增補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的值，并且將在發(fā)生隨后的時(shí)間步長(zhǎng)ts時(shí)該將補(bǔ)償計(jì)數(shù)遞增到最大值，只要沒有檢測(cè)到電流限制事件。在圖4的示例性實(shí)施例中，兩個(gè)后續(xù)的tscs事件或脈沖發(fā)生在補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc的第一遞增之前，并且此后，每個(gè)tscs事件或脈沖都遞增補(bǔ)償計(jì)數(shù)cc。然而，imax控制邏輯134的這種具體功能是可編程的，因此與遞增cc計(jì)數(shù)相關(guān)聯(lián)的tscs事件的具體數(shù)量可以被調(diào)整來實(shí)現(xiàn)包括穩(wěn)壓器100中的imax控制電路102的控制環(huán)路的不同響應(yīng)時(shí)間。

參照?qǐng)D1和圖4，從imax控制邏輯134的上面描述可以看出，控制邏輯監(jiān)控作為通過電感器l的電流il超過最大ilmax的結(jié)果而發(fā)生的電流限制事件cl。如果通過電感器l的電流il在最大閾值ilmax之上，則在每個(gè)開關(guān)循環(huán)sc確實(shí)生成最大電流或“電流限制”事件cl。imax控制邏輯134根據(jù)所檢測(cè)的電流限制事件cl通過鉗位器電路138來控制電流限制事件cl的鉗位。在控制vcn電壓值的過程中，imax控制邏輯134調(diào)整該電壓的鉗位值，試圖退出穩(wěn)壓器100的環(huán)路不穩(wěn)定性，其中不穩(wěn)定性通常存在于當(dāng)最大電流ilmax 超過允許電流時(shí)。通過降低補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)cn上的鉗位電壓vcn的值，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作條件，其中不發(fā)生更多電流限制事件cl。在特定的時(shí)間量之后，穩(wěn)壓器100以穩(wěn)定條件進(jìn)行操作，表示不發(fā)生電流限制事件cl，imax控制邏輯134開始將鉗位補(bǔ)償電壓vcn的值增加回其正常操作值。雖然這樣做，但如果電流限制事件cl再次開始發(fā)生(il>ilmax)，則imax控制邏輯134將停止增加并且可以再次降低鉗位補(bǔ)償電壓vcn，并且如果需要，則將穩(wěn)壓器100置于il不超過ilmax從而觸發(fā)電流限制事件的穩(wěn)定操作狀態(tài)。imax控制邏輯134控制消除對(duì)中斷穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)的需要或者減少對(duì)對(duì)中斷穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)的需要，諸如如前所述在重啟和軟啟動(dòng)操作模式期間所發(fā)生的。如前所述，這消除了在穩(wěn)壓器操作期間由于開關(guān)循環(huán)的這種中斷而導(dǎo)致的對(duì)穩(wěn)壓器100的操作的負(fù)面影響。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電子設(shè)備500的功能框圖，電子設(shè)備500包括開關(guān)模式電源502，電源502包括圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100。開關(guān)模式電源502包括整流器電路504(諸如二極管橋)，其連接至主電源506。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，電磁干擾過濾器508連接在主電源506兩端以抑制主電源上可能存在的不想要的噪聲。整流器504整流來自電源506的過濾ac信號(hào)，并在電容元件c兩端提供該整流信號(hào)以生成提供給開關(guān)模式穩(wěn)壓器100的輸入電壓vin。開關(guān)模式穩(wěn)壓器100如上參照?qǐng)D1至圖4所述進(jìn)行操作，以生成輸出電壓vout并將該輸出電壓提供給電子設(shè)備500中的電子電路510。

電子電路510的結(jié)構(gòu)和功能當(dāng)然將根據(jù)電子設(shè)備500的類型改變。在電子設(shè)備500例如是桌上型計(jì)算機(jī)的情況下，電子電路510將通常包括顯示器、處理器、存儲(chǔ)器、接口和電源管理電路。電源管理電路可以包含通過輸出電壓vout充電的電池。在其他實(shí)施例中，提供給穩(wěn)壓器100的輸入電壓vin可以從包含在電子電路510中的電池提供，穩(wěn)壓器然后根據(jù)該輸入電壓生成vout電壓并提供輸出電壓來為電子電路中的其他電路供電。

上述各個(gè)實(shí)施例可以進(jìn)行組合來提供進(jìn)一步的實(shí)施例。在說明書中提到和/或在申請(qǐng)數(shù)據(jù)表中列出的所有美國(guó)專利、美國(guó)專利申請(qǐng)公開、美國(guó)專利申請(qǐng)、外國(guó)專利、外國(guó)專利申請(qǐng)和非專利公開物都結(jié)合于此作為參考。可以修改實(shí)施例的方面，如果需要?jiǎng)t采用各個(gè)專利、申請(qǐng)和公開的概念來提供又一些實(shí)施例。

可以根據(jù)上面的詳細(xì)描述對(duì)實(shí)施例進(jìn)行這些和其他改變。通常，在以下權(quán)利要求中，所使用的術(shù)語應(yīng)該不將權(quán)利要求限于說明書和權(quán)利要求中公開的具體實(shí)施例，但是應(yīng)該包括所有可能的實(shí)例以及權(quán)利要求所提到的等效物的全部范圍。因此，權(quán)利要求不受本公開限制。