開關(guān)穩(wěn)壓器和電子設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及開關(guān)穩(wěn)壓器和電子設(shè)備。提供一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，被配置為生成輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括最大電流控制電路，所述最大電流控制電路被配置為檢測(cè)表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電流限制事件并且控制確定占空比并確定由所述穩(wěn)壓器提供的電感器電流的補(bǔ)償電壓以消除所述電流限制事件的發(fā)生，所述最大電流控制電路還被配置為檢測(cè)沒有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值并且控制所述補(bǔ)償電壓以響應(yīng)于所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來增加所述占空比并由此增加所述電感器電流。根據(jù)本申請(qǐng)的方案，可以提供一種在開關(guān)穩(wěn)壓器中執(zhí)行最大電流閾值控制的改進(jìn)技術(shù)。
【專利說明】
開關(guān)穩(wěn)壓器和電子設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型總的來說涉及開關(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?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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 % (S卩，.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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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)?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的就在于提供一種在開關(guān)穩(wěn)壓器中執(zhí)行最大電流閾值控制的改進(jìn)方案。
[0010]本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，被配置為生成輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括最大電流控制電路，所述最大電流控制電路被配置為檢測(cè)表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電流限制事件并且控制確定占空比并確定由所述穩(wěn)壓器提供的電感器電流的補(bǔ)償電壓以消除所述電流限制事件的發(fā)生，所述最大電流控制電路還被配置為檢測(cè)沒有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值并且控制所述補(bǔ)償電壓以響應(yīng)于所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來增加所述占空比并由此增加所述電感器電流。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路包括:鉗位器電路，耦合至提供所述補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，所述鉗位器電路被配置為響應(yīng)于模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓控制所述補(bǔ)償電壓的值;數(shù)模轉(zhuǎn)換器，耦合至所述鉗位器電路并被配置為響應(yīng)于補(bǔ)償計(jì)數(shù)生成所述模擬補(bǔ)償控制電壓；以及最大電流控制邏輯，耦合至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器并被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到所述電流限制事件而控制所述補(bǔ)償計(jì)數(shù)的值。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)穩(wěn)壓器還包括誤差放大器，所述誤差放大器具有被配置為接收源自所述輸出電壓的反饋電壓的第一輸入以及被配置為接收參考電壓的第二輸入，所述誤差放大器具有耦合至所述補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的輸出并且被配置為在所述穩(wěn)壓器的操作期間沒有檢測(cè)到所述電流限制事件時(shí)生成所述補(bǔ)償電壓。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)穩(wěn)壓器還包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路耦合至電感器， 所述電感器電流流過所述電感器，所述開關(guān)電路具有升壓拓?fù)洳⑶翼憫?yīng)于所述補(bǔ)償電壓控制電流通過所述電感器的流動(dòng)以在輸出節(jié)點(diǎn)上生成所述輸出電壓。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路被配置為保持所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值恒定而與所述開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率無關(guān)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路被配置為響應(yīng)于可編程時(shí)間步長(zhǎng)閾值來調(diào)整所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值的值。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路被配置為調(diào)整所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值以等于所述穩(wěn)壓器的整數(shù)個(gè)開關(guān)循環(huán)。
[0017]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路被配置為:響應(yīng)于檢測(cè)到?jīng)]有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值，響應(yīng)于隨后發(fā)生所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來遞增所述補(bǔ)償電壓的值。
[0018]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路被配置為檢測(cè)兩次連續(xù)發(fā)生所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值的發(fā)生，并且此后響應(yīng)于每一次隨后發(fā)生所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來遞增所述補(bǔ)償電壓的值。
[0019]本實(shí)用新型的另一實(shí)施例是一種電子設(shè)備，其特征在于，包括:過濾器，被配置為耦合至交流電源;整流器，耦合至所述過濾器并被配置為生成整流輸入電壓;開關(guān)穩(wěn)壓器， 耦合至所述整流器以接收所述整流輸入電壓并根據(jù)所述整流輸入電壓生成輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括最大電流控制電路，所述最大電流控制電路被配置為檢測(cè)表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電流限制事件并控制確定占空比并由此確定由所述穩(wěn)壓器提供的電感器電流的補(bǔ)償電壓以消除所述電流限制事件的發(fā)生，所述最大電流控制電路還被配置為檢測(cè)沒有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值并且控制所述補(bǔ)償電壓以響應(yīng)于所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來增加所述占空比并由此增加所述電感器電流； 以及電子電路，耦合至所述開關(guān)穩(wěn)壓器以接收所述輸出電壓。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，所述電子電路包括計(jì)算機(jī)電路。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，所述最大電流控制電路包括:鉗位器電路，耦合至提供所述補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，所述鉗位器電路被配置為響應(yīng)于模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓控制所述補(bǔ)償電壓的值;數(shù)模轉(zhuǎn)換器，耦合至所述鉗位器電路并被配置為響應(yīng)于補(bǔ)償計(jì)數(shù)生成所述模擬補(bǔ)償控制電壓；以及最大電流控制邏輯，耦合至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器并被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到所述電流限制事件而控制所述補(bǔ)償計(jì)數(shù)的值。
[0022]在一個(gè)實(shí)施例中，電子設(shè)備還包括誤差放大器，所述誤差放大器具有被配置為接收源自所述輸出電壓的反饋電壓的第一輸入以及被配置為接收參考電壓的第二輸入，所述誤差放大器具有耦合至所述補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的輸出并且被配置為在所述穩(wěn)壓器的操作期間沒有檢測(cè)到所述電流限制事件時(shí)生成所述補(bǔ)償電壓。
[0023]根據(jù)本申請(qǐng)的方案，可以提供一種在開關(guān)穩(wěn)壓器中執(zhí)行最大電流閾值控制的改進(jìn)技術(shù)?！靖綀D說明】
[0024]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(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。
[0025]圖2A是示出當(dāng)發(fā)生引起頂AX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。
[0026]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。
[0027]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MAX控制電路中的各種信號(hào)的信號(hào)定時(shí)圖。
[0028]圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器的操作期間由圖1的MAX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。
[0029]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(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?！揪唧w實(shí)施方式】
[0030]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V?，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V?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V?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，MAX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。
[0031]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。[0〇32]在圖1的不例性實(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)洌纱丝梢跃哂薪祲?、降?升壓或其他適當(dāng)?shù)耐負(fù)洹ｉ_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 NM0S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。
[0033]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lout。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也被不為輸出電路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。
[0034]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)NM0S功率晶體管的對(duì)應(yīng)柵極的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)VCD1和VCD2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) VCD2。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)CLKXLK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)VCD2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。[〇〇35]鎖存器110保持設(shè)置直到來自0R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0R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lout通過開關(guān)S2流動(dòng)至輸出節(jié)點(diǎn)0UT，從而在輸出電容器Cout中存儲(chǔ)能量并為負(fù)載108供電。
[0036]如剛剛所述，0R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)VCD1和VCD2的占空比D AST信號(hào)響應(yīng)于來自P麗比較器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。
[0037]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?，F(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V0UT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P麗比較器 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)。
[0038]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親合以接收感應(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)VC1。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% (S卩，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。 [〇〇39] 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0R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lout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。
[0040]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P麗比較器118的P麗信號(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。
[0041]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P麗比較器118的P麗信號(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I OUT， 從而在輸出電路106上生成輸出電壓V0UT。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。[〇〇42] 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。[〇〇43]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。
[0044]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。
[0045]如現(xiàn)在更加詳細(xì)描述的，在開關(guān)穩(wěn)壓器100中，頂AX控制電路102控制補(bǔ)償電壓V? 以減少過電流事件的發(fā)生以及開關(guān)穩(wěn)壓器1〇〇的開關(guān)循環(huán)中斷(即，重啟和軟啟動(dòng))的需求。 頂AX控制電路102包括MAX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。
[0046]鉗位器電路138接收來自DAC 136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NM0S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NM0S晶體管142將補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)上的VCN電壓驅(qū)動(dòng)至來自DAC 136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。[〇〇47]如下面更加詳細(xì)描述的，在操作中，頂AX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DAC 136來進(jìn)行操作，其中DAC 136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，頂AX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)NM0S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。
[0048]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。[〇〇49] 現(xiàn)在將參照?qǐng)D2A和圖2B更詳細(xì)地描述頂AX控制邏輯134的操作以及頂AX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。
[0050]圖2A和圖2B示出了在時(shí)間to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)載是初始親合至開關(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。
[0051]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MAX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)VC1，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)VC1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、VC1和VCS在時(shí)間t0之前如圖2A所示是穩(wěn)定的。[〇〇52]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)殡姼衅麟娏鱅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)VC1的向上爬升。在時(shí)間T0之后，在圖2A中對(duì)于VCS和VC1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。[〇〇53] 圖2B示出了 MAX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，頂AX 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)VC1，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)VC1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、VC1和VCS在時(shí)間tO之前如圖2B所示也是穩(wěn)定的。[〇〇54] 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)黾?。此外，響?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DAC 140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V0UT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)。
[0055]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(S卩，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(S卩，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tO和時(shí)間tl之間JMAX控制邏輯134減小施加給DAC 135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DAC 136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11之后。在時(shí)間11之后，在圖2B中可見穩(wěn)壓器100的操作再次穩(wěn)定，VCS和VC1電壓具有與tO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。
[0056]現(xiàn)在將參照?qǐng)D3和圖4更詳細(xì)地描述頂AX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tO處并且剛好在時(shí)間tl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)是由頂AX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)Vgdi和Vgd2不出了穩(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1〇〇的開關(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)V?為有效高以接通開關(guān)S1的部分。[〇〇57]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MAX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)VGDdPVGD2示出時(shí)間tO之前和時(shí)間tl之后的穩(wěn)定操作期間以及時(shí)間 tO和tl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tO和tl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。[〇〇58]在時(shí)間tO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JMAX控制邏輯134向DAC 136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tO處的負(fù)載瞬變LT之后，頂AX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to到時(shí)間tl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)，頂AX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。
[0059]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(S卩，在特定數(shù)量的電流限制事件之后)，MAX控制邏輯134遞減CC計(jì)數(shù)。提供給DAC 136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11之間，頂AX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tl處遞減到9。如參照?qǐng)D2B在時(shí)間tl之后所討論的，可以看出在時(shí)間tl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。
[0060]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 JCN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。
[0061]圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作期間由圖1的MAX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MAX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)。[0〇62]每個(gè)部分中最上面的信號(hào)是開關(guān)循環(huán)信號(hào)SCS，其表不穩(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MAX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 1 〇〇的開關(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)(S卩，N=5)開關(guān)循環(huán)SC，但是在頂AX控制邏輯134 的不同實(shí)施例中N當(dāng)然可以變化。
[0063]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 = (l/ TSC)改變，則頂AX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)。[〇〇64]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)TSQIMAX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，頂AX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 JSCS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)通過頂AX控制邏輯134從1遞增到5,然后當(dāng)TSC = 5時(shí)，頂AX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)頂AX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。[〇〇65] 圖4還示出了由IMC表示的最大電感器電流頂AX計(jì)數(shù)，其是由頂AX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(S卩，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，頂AX控制邏輯134還響應(yīng)于TSCS信號(hào)變?yōu)橛行碇刂肐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)。頂AX控制邏輯134響應(yīng)于頂C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還基于頂C計(jì)數(shù)和TSCS信號(hào)遞增CC計(jì)數(shù)的值。[〇〇66] 現(xiàn)在將參照?qǐng)D4更詳細(xì)地描述MAX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，頂AX 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。[〇〇67]最初，剛好在時(shí)間T0之前，最大電感器電流計(jì)數(shù)頂C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，頂AX 控制邏輯134將MC計(jì)數(shù)從0遞增到1。以這種方式，頂AX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，頂AX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)被頂AX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。頂AX 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。
[0068]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遞增頂C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，頂AX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MC計(jì)數(shù)遞增到3并且將TSC計(jì)數(shù)重置為1。
[0069]當(dāng)頂AX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的值并將頂C計(jì)數(shù)重置為0。更具體地，頂AX控制邏輯響應(yīng)于MC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DAC 136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P麗比較器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。頂AX控制邏輯134使用IMC計(jì)數(shù)來跟蹤C(jī)L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，頂AX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。
[0070]在時(shí)間T2處，如圖4所示，隨后檢測(cè)到多個(gè)CL事件，并且頂AX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遞增頂C計(jì)數(shù)至3并將TSC計(jì)數(shù)重置為1。作為頂C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并且將頂C計(jì)數(shù)重置為0。新的較低補(bǔ)償計(jì)數(shù)CC使得DAC 136(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。
[0071]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)地重置頂C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，頂AX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處遞增至lj 1的MC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。
[0072]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，頂AX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)，DAC 136(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。[〇〇73]在時(shí)間T6處，發(fā)生CL事件，使得頂C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，頂C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，頂AX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且頂C計(jì)數(shù)重置為〇 (注意，頂C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。
[0074]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DAC 136 (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。
[0075]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，頂AX控制邏輯134脈動(dòng)TSCS信號(hào)有效，使得TSC和頂C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MAX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DAC 136(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HVM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，頂AX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，MAX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，頂AX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。
[0076]參照?qǐng)D1和圖4,從頂AX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。 頂AX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，MAX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。[〇〇77]圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的一個(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 V0UT并將該輸出電壓提供給電子設(shè)備500中的電子電路510。[〇〇78]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V0UT充電的電池。在其他實(shí)施例中，提供給穩(wěn)壓器1 〇〇的輸入電壓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V0UT電壓并提供輸出電壓來為電子電路中的其他電路供電。
[0079]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?？梢孕薷膶?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。
[0080]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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，被配置為生成輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括最大電 流控制電路，所述最大電流控制電路被配置為檢測(cè)表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電 流限制事件并且控制確定占空比并確定由所述穩(wěn)壓器提供的電感器電流的補(bǔ)償電壓以消 除所述電流限制事件的發(fā)生，所述最大電流控制電路還被配置為檢測(cè)沒有檢測(cè)到所述電流 限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值并且控制所述補(bǔ)償電壓以響應(yīng)于所述時(shí)間超過所 述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來增加所述占空比并由此增加所述電感器電流。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路包括:鉗位器電路，耦合至提供所述補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，所述鉗位器電路被配置為響應(yīng)于 模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓控制所述補(bǔ)償電壓的值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，耦合至所述鉗位器電路并被配置為響應(yīng)于補(bǔ)償計(jì)數(shù)生成所述模擬補(bǔ)償控 制電壓；以及最大電流控制邏輯，耦合至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器并被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到所述電流限制事 件而控制所述補(bǔ)償計(jì)數(shù)的值。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括誤差放大器，所述誤差放大 器具有被配置為接收源自所述輸出電壓的反饋電壓的第一輸入以及被配置為接收參考電 壓的第二輸入，所述誤差放大器具有耦合至所述補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的輸出并且被配置為在所述穩(wěn)壓 器的操作期間沒有檢測(cè)到所述電流限制事件時(shí)生成所述補(bǔ)償電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括開關(guān)電路，所述開關(guān)電路耦 合至電感器，所述電感器電流流過所述電感器，所述開關(guān)電路具有升壓拓?fù)洳⑶翼憫?yīng)于所 述補(bǔ)償電壓控制電流通過所述電感器的流動(dòng)以在輸出節(jié)點(diǎn)上生成所述輸出電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路被配置為保 持所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值恒定而與所述開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率無關(guān)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路被配置為響 應(yīng)于可編程時(shí)間步長(zhǎng)閾值來調(diào)整所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值的值。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路被配置為調(diào) 整所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值以等于所述穩(wěn)壓器的整數(shù)個(gè)開關(guān)循環(huán)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路被配置為: 響應(yīng)于檢測(cè)到?jīng)]有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值，響應(yīng)于隨后發(fā) 生所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來遞增所述補(bǔ)償電壓的值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的開關(guān)穩(wěn)壓器，其特征在于，所述最大電流控制電路被配置為檢 測(cè)兩次連續(xù)發(fā)生所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值的發(fā)生，并且此后響應(yīng)于每一次隨后發(fā)生 所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來遞增所述補(bǔ)償電壓的值。10.—種電子設(shè)備，其特征在于，包括:過濾器，被配置為耦合至交流電源；整流器，耦合至所述過濾器并被配置為生成整流輸入電壓；開關(guān)穩(wěn)壓器，耦合至所述整流器以接收所述整流輸入電壓并根據(jù)所述整流輸入電壓生 成輸出電壓，所述開關(guān)穩(wěn)壓器包括最大電流控制電路，所述最大電流控制電路被配置為檢 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并控制確定占空比并由此確定由所 述穩(wěn)壓器提供的電感器電流的補(bǔ)償電壓以消除所述電流限制事件的發(fā)生，所述最大電流控制電路還被配置為檢測(cè)沒有檢測(cè)到所述電流限制事件的時(shí)間是否超過時(shí)間步長(zhǎng)閾值并且 控制所述補(bǔ)償電壓以響應(yīng)于所述時(shí)間超過所述時(shí)間步長(zhǎng)閾值來增加所述占空比并由此增 加所述電感器電流；以及電子電路，耦合至所述開關(guān)穩(wěn)壓器以接收所述輸出電壓。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述電子電路包括計(jì)算機(jī)電路。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述最大電流控制電路包括:鉗位器電路，耦合至提供所述補(bǔ)償電壓的補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)，所述鉗位器電路被配置為響應(yīng)于 模擬補(bǔ)償控制節(jié)點(diǎn)電壓控制所述補(bǔ)償電壓的值；數(shù)模轉(zhuǎn)換器，耦合至所述鉗位器電路并被配置為響應(yīng)于補(bǔ)償計(jì)數(shù)生成所述模擬補(bǔ)償控 制電壓；以及最大電流控制邏輯，耦合至所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器并被配置為響應(yīng)于檢測(cè)到所述電流限制事 件而控制所述補(bǔ)償計(jì)數(shù)的值。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子設(shè)備，其特征在于，還包括誤差放大器，所述誤差放大 器具有被配置為接收源自所述輸出電壓的反饋電壓的第一輸入以及被配置為接收參考電 壓的第二輸入，所述誤差放大器具有耦合至所述補(bǔ)償節(jié)點(diǎn)的輸出并且被配置為在所述穩(wěn)壓 器的操作期間沒有檢測(cè)到所述電流限制事件時(shí)生成所述補(bǔ)償電壓。
【文檔編號(hào)】H02M3/157GK205657593SQ201620502480
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日 公開號(hào)201620502480.6, CN 201620502480, CN 205657593 U, CN 205657593U, CN-U-205657593, CN201620502480, CN201620502480.6, CN205657593 U, CN205657593U
【發(fā)明人】A·維洛特, E·帕帕, S·佩皮諾
【申請(qǐng)人】意法半導(dǎo)體股份有限公司