本申請涉及電子技術(shù)領域，尤其涉及一種BUCK控制器和輸出電壓的控制方法。

背景技術(shù)：

在使用直流源的電子設備中，需要采取電壓變換器將電源的電壓轉(zhuǎn)換為所需的工作電壓，其中，BUCK控制器即降壓式轉(zhuǎn)換控制器，主要用于直流到直流的降壓變換。

BUCK控制器一般采用線性環(huán)路控制，隨著負載電流的跳變速率的加快，BUCK控制器的瞬態(tài)響應要求不能滿足客戶端的需求。例如，在負載電流跳變很快的場景下，受限于BUCK控制器的環(huán)路帶寬，BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力受限，當客戶端的負載電流快速跳變時，BUCK控制器的輸出電壓會產(chǎn)生較大的跌落，進而影響客戶端運行的穩(wěn)定性。又如在一些輸出電容較小的應用場景下，在BUCK控制器處于線性環(huán)路響應的這段時間內(nèi)，輸出電容便出現(xiàn)較大的電壓跌落，進而影響瞬態(tài)響應指標。

由于現(xiàn)有技術(shù)中BUCK控制器采用的是線性環(huán)路控制，而線性環(huán)路的帶寬受限于開關頻率的一半的限制，并且線性環(huán)路的相位裕度受限于環(huán)路延時的限制，都會導致線性環(huán)路的帶寬不能無限制的提高，因此BUCK控制器自身的響應時間導致瞬態(tài)響應指標的優(yōu)化遇到瓶頸，降低了BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請的實施例提供了一種BUCK控制器和輸出電壓的控制方法，用于提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

為解決上述技術(shù)問題，本申請的實施例提供以下技術(shù)方案：

第一方面，本申請的實施例提供一種BUCK控制器，包括：所述BUCK控制器包括：脈沖寬度調(diào)制PMW調(diào)制器、差分檢測比較器、非線性脈寬調(diào)制器、功率驅(qū)動級電路、PMOS功率管、NMOS功率管、電感器、電容器和電阻器，其中，

所述PMW調(diào)制器，用于提供PMW驅(qū)動信號，產(chǎn)生輸出信號；

所述差分檢測比較器的輸入端分別輸入有檢測閾值、所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓、所述電阻器產(chǎn)生的負載電壓，所述差分檢測比較器，用于當所述輸出電壓跌落至所述檢測閾值時，根據(jù)所述檢測閾值、所述輸出電壓、所述負載電壓進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號；

所述非線性脈寬調(diào)制器的輸入端連接所述差分檢測比較器，所述非線性脈寬調(diào)制器，用于根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號；

所述功率驅(qū)動級電路的輸入端輸入有所述PMW調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號和所述非線性脈沖控制信號進行邏輯運算后產(chǎn)生的輸出信號，所述功率驅(qū)動級電路，用于在所述非線性脈沖控制信號的控制下強制導通，并產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；

所述PMOS功率管的柵極和所述NMOS功率管的柵極分別輸入有所述PWM調(diào)制信號，所述PMOS功率管的漏極和所述NMOS功率管的漏極彼此耦合形成輸出節(jié)點；

所述電感器的輸入端耦合至所述輸出節(jié)點，所述電感器的輸出端分別連接所述電容器、所述電阻器、所述差分檢測比較器，所述電感器，用于產(chǎn)生電感電流以增加所述輸出電壓的取值；

所述電阻器和所述電容器并聯(lián)，所述電容器的正極和負極分別耦合至所述差分檢測比較器，所述電容器和所述電阻器，用于產(chǎn)生所述負載電壓。

在本申請的實施例提供的BUCK控制器中采用差分檢測比較器和非線性脈寬調(diào)制器，非線性脈寬調(diào)制器設置在功率驅(qū)動級電路和差分檢測比較器之間，當輸出電壓跌落至檢測閾值時，差分檢測比較器可以進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號，非線性脈寬調(diào)制器可以根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號。本申請的實施例提供的BUCK控制器通過內(nèi)建非線性脈寬調(diào)制器，發(fā)出非線性脈沖控制信號，在BUCK控制器的線性環(huán)路響應之前，電感器可以提前做出調(diào)節(jié)輸出電壓的動作，從而可以提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

在一種可能的設計中，所述非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓大于或等于所述檢測閾值時，根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，所述屏蔽信號用于對所述非線性脈沖控制信號進行屏蔽。由于第一次的非線性脈沖控制信號已經(jīng)使輸出電壓恢復至檢測閾值之上，那么之后的非線性脈沖控制信號將不會發(fā)出，這樣可以減少臨界觸發(fā)非線性控制場景下輸出電壓的過沖或下跌，使BUCK控制器的控制方式更加靈活。

在一種可能的設計中，所述非線性脈寬調(diào)制器，具體用于根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；所述電感器，還用于基于所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升所述電感電流以增加所述輸出電壓的取值；所述非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓小于所述檢測閾值時，根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至所述檢測閾值。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在一種可能的設計中，所述非線性脈寬調(diào)制器，具體用于根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；所述電感器，還用于基于所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升所述電感電流以增加所述輸出電壓的取值；所述非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓大于或等于所述檢測閾值時，根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，所述屏蔽信號用于對所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號進行屏蔽；在產(chǎn)生所述屏蔽信號的時間段內(nèi)，若所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓重新跌落至所述檢測閾值時，根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至所述檢測閾值。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在一種可能的設計中，所述非線性脈寬調(diào)制器，還用于在下一次觸發(fā)產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號之前，若所述窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)個數(shù)小于設定的可觸發(fā)次數(shù)，在下一次觸發(fā)所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號時，根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號對所述窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)控制進行復位，使下一次產(chǎn)生的窄脈沖的非線性脈沖控制信號從頭開始觸發(fā)。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在一種可能的設計中，差分檢測比較器，包括：電阻元件、第一雙選開關、第二雙選開關、第三雙選開關、第四雙選開關、單選開關、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、比較計算元件，其中，所述電阻元件的輸入端輸入有所述檢測閾值，所述電阻元件的輸出端連接所述第一電容，所述比較計算元件的輸入端分別輸入有遠端電容正極電壓和所述第四電容輸入的電壓，所述比較計算元件的輸出端連接所述非線性脈寬調(diào)制器，所述第四電容通過所述單選開關輸入有遠端電容負極電壓；所述第一雙選開關和所述第二雙選開關串聯(lián)，所述第三雙選開關和所述第四雙選開關串聯(lián)；所述第一電容通過所述第一雙選開關、所述第三雙選開關實現(xiàn)與所述第二電容的并聯(lián)且所述第三電容通過所述第二雙選開關、所述第四雙選開關實現(xiàn)與所述第四電容的并聯(lián)，或，所述第一電容通過所述第一雙選開關、所述第三雙選開關實現(xiàn)與所述第三電容的并聯(lián)且所述第二電容通過所述第二雙選開關、所述第四雙選開關實現(xiàn)與所述第四電容的并聯(lián)。通過前述組成結(jié)構(gòu)的差分檢測比較器可以進行差分采樣，從而產(chǎn)生輸出信號，非線性脈寬調(diào)制器可以根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號。

第二方面，本申請的實施例還提供一種基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法，所述方法通過前述第一方面中任一項所述的BUCK控制器來完成，所述方法包括：

使用PMW調(diào)制器提供PMW驅(qū)動信號，產(chǎn)生輸出信號；

當所述輸出電壓跌落至檢測閾值時，使用差分檢測比較器根據(jù)所述檢測閾值、所述輸出電壓、所述負載電壓進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號；

使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號；

對所述PMW調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號和所述非線性脈沖控制信號進行邏輯運算后產(chǎn)生輸出信號并輸入給功率驅(qū)動級電路；

在所述非線性脈沖控制信號的控制下強制導通所述功率驅(qū)動級電路，并通過所述功率驅(qū)動級電路產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；

通過PMOS功率管的漏極和NMOS功率管的漏極向所述電感器輸入漏極電流；

通過電感器產(chǎn)生電感電流以增加所述輸出電壓的取值，并將增加取值后的輸出電壓輸入到所述差分檢測比較器；

通過電容器和電阻器產(chǎn)生負載電壓，并將所述負載電壓輸入到所述差分檢測比較器。

在本申請的實施例提供的BUCK控制器中采用差分檢測比較器和非線性脈寬調(diào)制器，非線性脈寬調(diào)制器設置在功率驅(qū)動級電路和差分檢測比較器之間，當輸出電壓跌落至檢測閾值時，差分檢測比較器可以進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號，非線性脈寬調(diào)制器可以根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號。本申請的實施例提供的BUCK控制器通過內(nèi)建非線性脈寬調(diào)制器，發(fā)出非線性脈沖控制信號，在BUCK控制器的線性環(huán)路響應之前，電感器可以提前做出調(diào)節(jié)輸出電壓的動作，從而可以提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

在一種可能的設計中，所述方法還包括：當取值增加后的輸出電壓大于或等于所述檢測閾值時，使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，所述屏蔽信號用于對所述非線性脈沖控制信號進行屏蔽。由于第一次的非線性脈沖控制信號已經(jīng)使輸出電壓恢復至檢測閾值之上，那么之后的非線性脈沖控制信號將不會發(fā)出，這樣可以減少臨界觸發(fā)非線性控制場景下輸出電壓的過沖或下跌，使BUCK控制器的控制方式更加靈活。

在一種可能的設計中，所述方法還包括：使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；使用所述電感器基于所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升所述電感電流以增加所述輸出電壓的取值；當取值增加后的輸出電壓小于所述檢測閾值時，使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至所述檢測閾值。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在一種可能的設計中，所述方法還包括：使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；使用所述電感器基于所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升所述電感電流以增加所述輸出電壓的取值；當取值增加后的輸出電壓大于或等于所述檢測閾值時，使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，所述屏蔽信號用于對所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號進行屏蔽；在產(chǎn)生所述屏蔽信號的時間段內(nèi)，若所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓重新跌落至所述檢測閾值時，使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至所述電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至所述檢測閾值。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在一種可能的設計中，所述方法還包括：在下一次觸發(fā)產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號之前，若所述窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)個數(shù)小于設定的可觸發(fā)次數(shù)，在下一次觸發(fā)所述寬脈沖的非線性脈沖控制信號時，使用所述非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)所述差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號對所述窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)控制進行復位，使下一次產(chǎn)生的窄脈沖的非線性脈沖控制信號從頭開始觸發(fā)。本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

附圖說明

圖1為本申請的實施例提供的BUCK控制器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請的實施例提供的BUCK控制器中輸出電壓跌落時產(chǎn)生的非線性脈沖控制信號的示意圖；

圖3為本申請的實施例提供的差分檢測比較器的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請的實施例提供的BUCK控制器執(zhí)行的輸出電壓的控制方法示意圖。

具體實施方式

本申請的實施例提供了一種BUCK控制器和輸出電壓的控制方法，用于提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

下面結(jié)合附圖，對本申請的實施例進行描述。

本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的術(shù)語在適當情況下可以互換，這僅僅是描述本申請的實施例中對相同屬性的對象在描述時所采用的區(qū)分方式。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，以便包含一系列單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設備不必限于那些單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設備固有的其它單元。

以下分別進行詳細說明。

本申請的實施例提供的BUCK控制器，請參閱圖1所示，該BUCK控制器，可以包括：

脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，PMW)調(diào)制器、差分檢測比較器(DifferencingComparator)、非線性脈寬調(diào)制器(Non-Linear Pulse Modulator)、功率驅(qū)動級(driver)電路、PMOS功率管、NMOS功率管、電感器、電容器和電阻器，其中，

PMW調(diào)制器，用于提供PMW驅(qū)動信號，產(chǎn)生輸出信號；

差分檢測比較器的輸入端分別輸入有檢測閾值、電感器產(chǎn)生的輸出電壓、電阻器產(chǎn)生的負載電壓，差分檢測比較器，用于當輸出電壓跌落至檢測閾值時，根據(jù)檢測閾值、輸出電壓、負載電壓進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號；

非線性脈寬調(diào)制器的輸入端連接差分檢測比較器，非線性脈寬調(diào)制器，用于根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號；

功率驅(qū)動級電路的輸入端輸入有PMW調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號和非線性脈沖控制信號進行邏輯運算后產(chǎn)生的輸出信號，功率驅(qū)動級電路，用于在非線性脈沖控制信號的控制下強制導通，并產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；

PMOS功率管的柵極和NMOS功率管的柵極分別輸入有PWM調(diào)制信號，PMOS功率管的漏極和NMOS功率管的漏極彼此耦合形成輸出節(jié)點；

電感器的輸入端耦合至輸出節(jié)點，電感器的輸出端分別連接電容器、電阻器、差分檢測比較器，電感器，用于產(chǎn)生電感電流以增加輸出電壓的取值；

電阻器和電容器并聯(lián)，電容器的正極和負極分別耦合至差分檢測比較器，電容器和電阻器，用于產(chǎn)生負載電壓。

在本申請的一個示例中，功率驅(qū)動級電路的右邊PG接P型MOS功率管，即PMOS功率管，NG接N型MOS功率管，即NMOS功率管，PMOS功率管和NMOS功率管再連接電感器，V_O指代BUCK控制器的輸出電壓，電容器為BUCK控制器的輸出電容，電阻器代表BUCK控制器的負載。

在本申請的一個示例中，PMW調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號和非線性脈沖控制信號進行邏輯運算具體指差分檢測比較器檢測到輸出電壓V_O出現(xiàn)跌落時，差分檢測比較器的輸出出現(xiàn)邏輯翻轉(zhuǎn)。

在本申請的一個示例中，BUCK控制器中設置有差分檢測比較器和非線性脈寬調(diào)制器，差分檢測比較器的輸入端分別連接電容器的正極和負極，從而通過電感器輸入的輸入電壓和電阻器輸入的負載電壓可以實現(xiàn)差分反饋，當負載電流跳變或者電容器的輸出電容較小時，BUCK控制器的輸出電壓會跌落，當輸出電壓跌落至檢測閾值時，差分檢測比較器可以觸發(fā)非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生非線性脈沖控制信號，PMOS功率管和NMOS功率管導通后電感器可以產(chǎn)生電感電流，從而可以即時的補充電感器的電荷，從而增加輸出電壓的取值，抑制輸出電壓繼續(xù)跌落，提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

本申請的實施例中，通過在BUCK控制器的自身響應階段中加入一種開環(huán)的控制方式，在輸出電壓出現(xiàn)跌落且BUCK控制器還未響應過來時，通過差分檢測比較器即時檢到測輸出電壓跌落到檢測閾值以下，從而觸發(fā)非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生非線性脈沖控制信號，非線性脈寬調(diào)制器發(fā)出的一組脈沖信號，可以控制功率驅(qū)動級電路提前開啟，減小這段時間的輸出電壓下跌值，提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

如圖1所示，為BUCK控制器的拓撲原理圖，遠端輸出電壓的正端和負端通過差分反饋，反饋至差分檢測比較器。差分檢測比較器的輸出連接至非線性脈寬調(diào)制器(也稱為非線性控制脈寬產(chǎn)生模塊)，非線性控制脈寬產(chǎn)生模塊的輸出與PWM控制器輸出做邏輯運算后，輸出至功率驅(qū)動級電路，產(chǎn)生最后的PWM調(diào)制信號。當輸出電壓跌落至檢測閾值時，PWM調(diào)制器會通過線性環(huán)路逐漸增加占空比，同時，非線性控制脈寬產(chǎn)生模塊會輸出非線性控制脈沖信號，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

在本申請的一個示例中，非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓大于或等于檢測閾值時，根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，屏蔽信號用于對非線性脈沖控制信號進行屏蔽。

其中，當非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生非線性脈沖控制信號之后，非線性脈寬調(diào)制器的內(nèi)部邏輯電路會產(chǎn)生一時間和寬度都可配置的屏蔽信號，在此時間之內(nèi)，若差分檢測比較器再次翻轉(zhuǎn)，非線性脈沖控制信號也不會被觸發(fā)。假設第一次的非線性脈沖控制信號已經(jīng)使輸出電壓恢復至檢測閾值之上，那么之后的非線性脈沖控制信號將不會發(fā)出，這樣可以減少臨界觸發(fā)非線性控制場景下輸出電壓的過沖或下跌，使BUCK控制器的控制方式更加靈活。

在本申請的一個示例中，非線性脈寬調(diào)制器，具體用于根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；

電感器，還用于基于寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升電感電流以增加輸出電壓的取值；

非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓小于檢測閾值時，根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至檢測閾值。

其中，本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

舉例說明，非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生的非線性控制脈沖信號分為兩種：寬脈沖的非線性脈沖控制信號(稱為P1)與窄脈沖的非線性脈沖控制信號(稱為P2)。一種實現(xiàn)場景是輸出電壓V_O長時間穩(wěn)定后，第一次出現(xiàn)下跌時觸發(fā)的脈沖P1，P1的脈寬較寬。經(jīng)過P1后，各相位同時導通，需使電感電流大于此時最大的負載跳變電流。觸發(fā)此脈沖后，非線性脈沖控制調(diào)制器會對此脈沖信號進行屏蔽，屏蔽時間可配置。另一種實現(xiàn)場景是，若此時輸出電壓仍未恢復至非線性檢測閾值(即差分檢測比較器未翻轉(zhuǎn))，非線性脈沖調(diào)制器會繼續(xù)送出脈沖P2，其中，P2的數(shù)量、寬度、間隔時間可配置，直到輸出電壓恢復至檢測閾值。

在本申請的一個示例中，非線性脈寬調(diào)制器，具體用于根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；

電感器，還用于基于寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升電感電流以增加輸出電壓的取值；

非線性脈寬調(diào)制器，還用于當取值增加后的輸出電壓大于或等于檢測閾值時，根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，屏蔽信號用于對寬脈沖的非線性脈沖控制信號進行屏蔽；在產(chǎn)生屏蔽信號的時間段內(nèi)，若電感器產(chǎn)生的輸出電壓重新跌落至檢測閾值時，根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至檢測閾值。

舉例說明，窄脈沖的非線性脈沖控制信號具有多種觸發(fā)機制，其中一種觸發(fā)機制為前面提到的P1觸發(fā)后且比較器仍未恢復至檢測閾值，另一種為，在P1的屏蔽時間內(nèi)，已經(jīng)恢復，若此時比較器再次觸發(fā)檢測閾值(即差分檢測比較器翻轉(zhuǎn))，非線性控制電路便開始繼續(xù)送出脈沖P2，直到輸出電壓恢復至非線性檢測閾值。

在一個可能的示例中，如圖2所示，為本申請的實施例提供的BUCK控制器中輸出電壓跌落時產(chǎn)生的非線性脈沖控制信號的示意圖，接下來對非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生的非線性脈沖控制信號的屏蔽與復位進行舉例說明：當P1被觸發(fā)后，非線性脈寬調(diào)制器的內(nèi)部邏輯電路會產(chǎn)生一時間、寬度可配置的屏蔽信號，在此時間之內(nèi)，若比較器再次翻轉(zhuǎn)，P1也不會被觸發(fā)。在P1被觸發(fā)后，若此時差分檢測比較器輸出仍為低于檢測閾值，則開始輸出P2。P2的脈沖個數(shù)和間隔時間可配置，每個脈沖為前一個P2延遲一段時間得到，即P1和P2的順序也是固定的。

在本申請的一個示例中，非線性脈寬調(diào)制器，還用于在下一次觸發(fā)產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號之前，若窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)個數(shù)小于設定的可觸發(fā)次數(shù)，在下一次觸發(fā)寬脈沖的非線性脈沖控制信號時，根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號對窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)控制進行復位，使下一次產(chǎn)生的窄脈沖的非線性脈沖控制信號從頭開始觸發(fā)。

舉例說明如下，在下一次P1觸發(fā)之前，若P2的觸發(fā)個數(shù)小于設定的可觸發(fā)次數(shù)，那么在下一次P1觸發(fā)時，P1的觸發(fā)信號會對P2的觸發(fā)控制進行復位，使之后的P2從頭開始觸發(fā)。其中，抑制跌落和過沖這兩個非線性控制電路的P1復位信號均會對這兩個電路的P1進行復位，即觸發(fā)一次抑制跌落的P1，在屏蔽此P1的同時，也會對抑制過沖的P1進行屏蔽，相反亦然。

本申請的一個示例中，通過內(nèi)建非線性脈沖調(diào)制器發(fā)出非線性脈沖控制信號，當輸出電壓低于檢測閾值后，立刻使所有相位導通P1段時間，BUCK控制器的輸出電流大于負載電流，使輸出電壓停止下跌。在BUCK控制器的線性環(huán)路響應之前，提前做出調(diào)節(jié)動作，優(yōu)化BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。由于發(fā)出的控制脈沖為先寬后窄，因此可以快速補充電流使輸出電壓停止下跌，待BUCK控制器自身的線性環(huán)路響應后，非線性環(huán)路逐漸退出，線性環(huán)路逐漸介入，使控制模式的切換更加平滑。在P1脈寬發(fā)出之后，由于線性環(huán)路還沒有完全響應，非線性控制電路會繼續(xù)發(fā)出一定頻率，脈寬逐漸減小的P2脈寬信號，在此時間之內(nèi)，線性環(huán)路逐漸響應過來，隨著P2的脈寬逐漸較小，BUCK控制器的環(huán)路逐漸從非線性環(huán)路切換回線性環(huán)路。

在本申請的一個示例中，差分檢測比較器，包括：電阻元件、第一雙選開關、第二雙選開關、第三雙選開關、第四雙選開關、單選開關、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、比較計算元件，其中，

電阻元件的輸入端輸入有檢測閾值，電阻元件的輸出端連接第一電容，比較計算元件的輸入端分別輸入有遠端電容正極電壓和第四電容輸入的電壓，比較計算元件的輸出端連接非線性脈寬調(diào)制器，第四電容通過單選開關輸入有遠端電容負極電壓；

第一雙選開關和第二雙選開關串聯(lián)，第三雙選開關和第四雙選開關串聯(lián)；

第一電容通過第一雙選開關、第三雙選開關實現(xiàn)與第二電容的并聯(lián)且第三電容通過第二雙選開關、第四雙選開關實現(xiàn)與第四電容的并聯(lián)，或，第一電容通過第一雙選開關、第三雙選開關實現(xiàn)與第三電容的并聯(lián)且第二電容通過第二雙選開關、第四雙選開關實現(xiàn)與第四電容的并聯(lián)。

請參閱圖3所示，為差分檢測比較器的方案圖，VSENSEP為遠端電容正極電壓，VSENSEN為遠端電容負極電壓，V_REF為快環(huán)觸發(fā)的檢測閾值，是差分檢測比較器檢測的另一端，即輸出電壓下跌到小于此檢測閾值后，非線性脈沖調(diào)制器才會輸出脈沖。第一雙選開關、第二雙選開關、第三雙選開關、第四雙選開關為SW1～SW4共4個雙選開關，SW5為單選開關，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容為C0～CIN共4個電容。SW1～SW4在復位階段全部閉合，SW5在復位階段斷開，使CIN兩端電壓復位至V_REF電壓，其余時刻SW5抑制導通。C0始終與V_REF端相接，作為RC濾波之后的基準，其中，V_REF端所接電阻R與C0組成的RC電路。

SW1～SW4的開關時序如圖3所示，使C1與C2交替與C0和CIN相連，當C0和C1相連時，C2和CIN相連，當C0和C2相連時，C1和CIN相連。通過3個電容傳遞電荷，使CIN兩端壓差等于V_REF。VSENSE在使用中會接到BUCK控制器的輸出電容的負極，BUCK控制器的輸出電壓出現(xiàn)抖動時，其負極電壓也會出現(xiàn)抖動。當VSENSEN出現(xiàn)抖動時，其波動會通過CIN耦合至比較計算元件(即圖中的CMP)的負端，使CMP的輸入端之差等于VSENSEP-VSENSEN-V_REF，實現(xiàn)差分采樣。V_REF所接R，C0，C1，C2，CIN以及SW1，SW2，SW3，SW4，SW5構(gòu)成采樣電路。在V_REF電壓發(fā)生變化后，需對采樣電路進行復位，否則CIN兩端電壓之差將不能保持為V_REF。

通過前述實施例對本申請的舉例說明可知，在本申請的實施例提供的BUCK控制器中采用差分檢測比較器和非線性脈寬調(diào)制器，非線性脈寬調(diào)制器設置在功率驅(qū)動級電路和差分檢測比較器之間，當輸出電壓跌落至檢測閾值時，差分檢測比較器可以進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號，非線性脈寬調(diào)制器可以根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號。本申請的實施例提供的BUCK控制器通過內(nèi)建非線性脈寬調(diào)制器，發(fā)出非線性脈沖控制信號，在BUCK控制器的線性環(huán)路響應之前，電感器可以提前做出調(diào)節(jié)輸出電壓的動作，從而可以提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

前述實施例介紹了BUCK控制器，接下來介紹基于該BUCK控制器實現(xiàn)的輸出電壓的控制方法，請參閱圖4所示，本申請的實施例提供的基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法，方法通過前述的BUCK控制器來完成，該方法包括：

101、使用PMW調(diào)制器提供PMW驅(qū)動信號，產(chǎn)生輸出信號；

102、當輸出電壓跌落至檢測閾值時，使用差分檢測比較器根據(jù)檢測閾值、輸出電壓、負載電壓進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號；

103、使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號；

104、對PMW調(diào)制器產(chǎn)生的輸出信號和非線性脈沖控制信號進行邏輯運算后產(chǎn)生輸出信號并輸入給功率驅(qū)動級電路；

105、在非線性脈沖控制信號的控制下強制導通功率驅(qū)動級電路，并通過功率驅(qū)動級電路產(chǎn)生PWM調(diào)制信號；

106、通過PMOS功率管的漏極和NMOS功率管的漏極向電感器輸入漏極電流；

107、通過電感器產(chǎn)生電感電流以增加輸出電壓的取值，并將增加取值后的輸出電壓輸入到差分檢測比較器；

108、通過電容器和電阻器產(chǎn)生負載電壓，并將負載電壓輸入到差分檢測比較器。

在一個可能的示例中，步驟107和步驟108之間沒有先后順序，BUCK控制器執(zhí)行的方法詳見前述實施例。

在本申請的一個示例中，本申請的實施例提供的基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法還包括：

當取值增加后的輸出電壓大于或等于檢測閾值時，使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，屏蔽信號用于對非線性脈沖控制信號進行屏蔽。

其中，當非線性脈寬調(diào)制器產(chǎn)生非線性脈沖控制信號之后，非線性脈寬調(diào)制器的內(nèi)部邏輯電路會產(chǎn)生一時間和寬度都可配置的屏蔽信號，在此時間之內(nèi)，若差分檢測比較器再次翻轉(zhuǎn)，非線性脈沖控制信號也不會被觸發(fā)。假設第一次的非線性脈沖控制信號已經(jīng)使輸出電壓恢復至檢測閾值之上，那么之后的非線性脈沖控制信號將不會發(fā)出，這樣可以減少臨界觸發(fā)非線性控制場景下輸出電壓的過沖或下跌，使BUCK控制器的控制方式更加靈活。

在本申請的一個示例中，本申請的實施例提供的基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法還包括：

使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；

使用電感器基于寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升電感電流以增加輸出電壓的取值；

當取值增加后的輸出電壓小于檢測閾值時，使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至檢測閾值。

其中，本申請的示例中非線性脈寬調(diào)制器可以產(chǎn)生先寬后窄的非線性脈沖控制信號，利用寬脈沖提升電感電流，窄脈沖維持電感電流，可以使非線性環(huán)路與線性環(huán)路更好的過渡，避免非線性控制結(jié)束后，線性環(huán)路的沒有跟上而導致的輸出電壓二次下跌或過沖。

在本申請的一個示例中，本申請的實施例提供的基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法還包括：

使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號；

使用電感器基于寬脈沖的非線性脈沖控制信號提升電感電流以增加輸出電壓的取值；

當取值增加后的輸出電壓大于或等于檢測閾值時，使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生屏蔽信號，屏蔽信號用于對寬脈沖的非線性脈沖控制信號進行屏蔽；

在產(chǎn)生屏蔽信號的時間段內(nèi)，若電感器產(chǎn)生的輸出電壓重新跌落至檢測閾值時，使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生窄脈沖的非線性脈沖控制信號，直至電感器產(chǎn)生的輸出電壓恢復至檢測閾值。

在本申請的一個示例中，本申請的實施例提供的基于BUCK控制器的輸出電壓的控制方法還包括：

在下一次觸發(fā)產(chǎn)生寬脈沖的非線性脈沖控制信號之前，若窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)個數(shù)小于設定的可觸發(fā)次數(shù)，在下一次觸發(fā)寬脈沖的非線性脈沖控制信號時，使用非線性脈寬調(diào)制器根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號對窄脈沖的非線性脈沖控制信號的觸發(fā)控制進行復位，使下一次產(chǎn)生的窄脈沖的非線性脈沖控制信號從頭開始觸發(fā)。

通過前述實施例對本申請的舉例說明可知，在本申請的實施例提供的BUCK控制器中采用差分檢測比較器和非線性脈寬調(diào)制器，非線性脈寬調(diào)制器設置在功率驅(qū)動級電路和差分檢測比較器之間，當輸出電壓跌落至檢測閾值時，差分檢測比較器可以進行差分采樣，產(chǎn)生輸出信號，非線性脈寬調(diào)制器可以根據(jù)差分檢測比較器產(chǎn)生的輸出信號產(chǎn)生非線性脈沖控制信號。本申請的實施例提供的BUCK控制器通過內(nèi)建非線性脈寬調(diào)制器，發(fā)出非線性脈沖控制信號，在BUCK控制器的線性環(huán)路響應之前，電感器可以提前做出調(diào)節(jié)輸出電壓的動作，從而可以提高BUCK控制器的瞬態(tài)響應能力。

需要說明的是，對于前述的各方法實施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領域技術(shù)人員應該知悉，本申請并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本申請，某些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領域技術(shù)人員也應該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本申請所必須的。

為便于更好的實施本申請的實施例的上述方案，下面還提供用于實施上述方案的相關裝置。

需要說明的是，上述裝置各模塊/單元之間的信息交互、執(zhí)行過程等內(nèi)容，由于與本申請方法實施例基于同一構(gòu)思，其帶來的技術(shù)效果與本申請方法實施例相同，具體內(nèi)容可參見本申請前述所示的方法實施例中的敘述，此處不再贅述。

另外需說明的是，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施例方案的目的。另外，本申請?zhí)峁┑难b置實施例附圖中，模塊之間的連接關系表示它們之間具有通信連接，具體可以實現(xiàn)為一條或多條通信總線或信號線。

通過以上的實施方式的描述，所屬領域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助硬件的方式來實現(xiàn)，而且，用來實現(xiàn)同一功能的具體硬件結(jié)構(gòu)也可以是多種多樣的，例如模擬電路、數(shù)字電路或?qū)Ｓ秒娐返取?/p>

在上述實施例中，可以全部或部分地通過硬件、固件或者其任意組合來實現(xiàn)。