基于rtwo的脈沖寬度調(diào)制器的制造方法
【專利摘要】基于一對(duì)旋轉(zhuǎn)行波振蕩器的脈沖寬度調(diào)制器。第一振蕩器自由地或者作為鎖相環(huán)的部分工作。第二振蕩器以與第一振蕩器相同的頻率工作，但是具有相對(duì)于第一振蕩器的可控相位偏差。相位偏差是通過輸入電壓設(shè)定的。塊取得第一和第二振蕩器的輸出并且將它們組合以使得輸出是其寬度為來自第一和第二振蕩器的振蕩信號(hào)的重疊的脈沖。因此，輸出脈沖寬度是輸入電壓的函數(shù)。當(dāng)脈沖寬度調(diào)制器接收到來自開關(guān)電源的輸出的輸入電壓時(shí)，其能夠使用經(jīng)調(diào)制的脈沖寬度來控制電源的開關(guān)晶體管以保持輸出處于調(diào)節(jié)后電壓。
【專利說明】基于RTWO的脈沖寬度調(diào)制器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明一般涉及脈沖寬度調(diào)制器，并且更具體地涉及采用至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)行波振蕩器的脈沖寬度調(diào)制器。
【背景技術(shù)】
[0003]DC-DC轉(zhuǎn)換器通常包括開關(guān)晶體管，該開關(guān)晶體管與濾波電路和控制電路連接。圖1A示出了簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換器配置100。轉(zhuǎn)換器包括開關(guān)晶體管102、二極管104、電感器106和電容器108。開關(guān)晶體管102連接在諸如電池的主能源110和由電感器106和電容器108形成的低通濾波器電路112之間，如圖所示。在這種類型的轉(zhuǎn)換器中，電感器106還充當(dāng)儲(chǔ)能元件。電容器108連接在負(fù)載112兩端并且用于濾除可能發(fā)生的負(fù)載112處的電壓變動(dòng)(脈動(dòng))。典型地，二極管104連接在濾波器電路113兩端，并且控制電路114連接到輸出和開關(guān)晶體管102。
[0004]該轉(zhuǎn)換器以至少兩個(gè)相位工作，所述至少兩個(gè)相位由開關(guān)晶體管102的狀態(tài)限定。在開關(guān)晶體管102導(dǎo)通的第一相位期間內(nèi)，能量從諸如電池的主能源110傳遞到儲(chǔ)存元件106，在該特定情況下傳遞到電容器108和負(fù)載112。在開關(guān)關(guān)斷的第二相位期間內(nèi)，能量從儲(chǔ)存元件106傳遞到電容器108和負(fù)載112，并且二極管104工作以保持電流的持續(xù)性。
[0005]轉(zhuǎn)換器100的控制電路114具有兩個(gè)重要的任務(wù)。必須監(jiān)控負(fù)載112處的電壓vlll8，并且必須將監(jiān)控電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。該比較的輸出是控制電壓vc。基于控制電路內(nèi)部的比較信號(hào)vc，控制電路必須產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)dll6，開關(guān)控制信號(hào)設(shè)定開關(guān)晶體管102的開關(guān)循環(huán)期間的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻以補(bǔ)償主能源110或負(fù)載112的變化。當(dāng)循環(huán)頻率固定時(shí)，控制開關(guān)晶體管10的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)刻稱為占空比控制。然后，源自于占空比控制信號(hào)dll6的信號(hào)驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管102。因此，控制電路114必須將比較信號(hào)vc轉(zhuǎn)換成占空比控制信號(hào)dll6。
[0006]執(zhí)行從比較信號(hào)到占空比控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換(vc — d)的普通電路是脈沖寬度調(diào)制器(PWM)。調(diào)制器接收比較信號(hào)并且通常以線性方式在最小占空比和最大占空比之間改變占空比控制信號(hào)。例如，如果比較信號(hào)Vc取從1.0伏特到4.0伏特的范圍，則占空比控制信號(hào)d取從10%到95%的范圍。脈沖寬度調(diào)制器以某預(yù)設(shè)開關(guān)頻率工作以使占空比固定開關(guān)晶體管的最大導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。
[0007]從IOOKHz到200KHz的開關(guān)頻率是常見的。開關(guān)頻率確定了圖1A所示的儲(chǔ)能電感器106和濾波電容器108的尺寸。在200KHz下，電感器可具有5 μ H的值，而電容器具有2000 μ F的值。在更高的開關(guān)頻率下，這些值會(huì)變得甚至更小，且因此這些部件的尺寸會(huì)變得甚至更小。
[0008]然而，高的開關(guān)頻率影響了在驅(qū)動(dòng)開關(guān)晶體管時(shí)損失的功率。用于開關(guān)晶體管的普通類型的晶體管包括MOSFET、IGBT和BJT。當(dāng)晶體管為MOSFET時(shí)，這些功率損失由于MOSFET的輸入電容產(chǎn)生。在導(dǎo)通和關(guān)斷期間，MOSFET的輸入電容是柵極-源極電容Cgs與柵極-漏極電容Cgd的組合，兩者都隨它們兩端的電壓而變化，因?yàn)樗鼈兊碾娙莶糠值卦醋杂诰w管中的耗盡層。電容的最大變動(dòng)來自于Cgd，其作為漏極-柵極電壓的函數(shù)按因子10至100變動(dòng)，VDe( ^ Vds)。這些電容的充電和放電引起轉(zhuǎn)換器中依據(jù)關(guān)系CV2f的功率損失，其中V是驅(qū)動(dòng)器的電壓輸出，f是開關(guān)頻率，C是在Cgs和Cgd電容兩端的電壓下Cgs和Cgd電容的組合。Cgs的值可能為大約1000pF,對(duì)于Cgd大約為150pF至1500pF。如果開關(guān)頻率是大約200KHz，則在對(duì)單個(gè)開關(guān)晶體管的電容進(jìn)行充電和放電時(shí)損失的功率為大約6至12毫瓦(假設(shè)5伏的波動(dòng))。由于開關(guān)引起的損失隨著工作頻率線性地上升并且在低負(fù)載電流下影響轉(zhuǎn)換器的效率。
[0009]如上所述，二極管與開關(guān)晶體管結(jié)合使用以保持轉(zhuǎn)換器中的電流持續(xù)性。然而，二極管也會(huì)造成功率損失，從而降低轉(zhuǎn)換器的效率。例如，如果在5A電流流經(jīng)其中的情況下二極管兩端的電壓降為大約I伏，則損失為5瓦。在低負(fù)載下問題嚴(yán)重，因?yàn)槎O管中的功率損失會(huì)是輸送到負(fù)載的功率的一大部分，導(dǎo)致效率低。因此，通常是用同步整流器來替代二極管。這示于圖1B中，其中晶體管152替代圖1A中的二極管104并且經(jīng)由d2156與控制電路154連接。當(dāng)開關(guān)晶體管102關(guān)斷時(shí)，控制電路154導(dǎo)通同步整流器152以保持電路中的電流持續(xù)性。同步整流器布置實(shí)際上降低了將要在二極管中消耗的功率，因?yàn)榫w管152的導(dǎo)通電阻會(huì)非常小。晶體管152的導(dǎo)通電阻rDS(m)范圍從0.01至0.1歐姆。然而，附加晶體管152還導(dǎo)致頻率相關(guān)功率損失，因?yàn)榭刂齐娐?54必須對(duì)晶體管152的輸入電容進(jìn)行充電和放電。
[0010]而且，如上所述，許多轉(zhuǎn)換器以兩個(gè)相位工作。附加的相位能夠以至少三種方式來改善轉(zhuǎn)換器。第一，附加的相位能夠降低在負(fù)載顯著變化發(fā)生之后使負(fù)載返回到調(diào)節(jié)狀態(tài)的時(shí)間。不是等待多個(gè)開關(guān)循環(huán)來發(fā)生，轉(zhuǎn)換器僅需要等待附加相位發(fā)生。第二，附加相位能夠容許多個(gè)轉(zhuǎn)換器組 合而使得高于可從單個(gè)轉(zhuǎn)換器得到的那些輸出電流更高的輸出電流是可能的。第三，輸出脈動(dòng)趨向于在多相位轉(zhuǎn)換器中更小，使得該轉(zhuǎn)換器適合于各種各樣的應(yīng)用。然而，每個(gè)附加相位都需要至少一個(gè)附加開關(guān)，又增加了 CV2f消耗。
[0011]給定上述考慮，期望具有同步開關(guān)且以多個(gè)相位工作的極高頻率的功率轉(zhuǎn)換器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是由一對(duì)RTWO形成的脈沖寬度調(diào)制器(PWM)。RTWO驅(qū)動(dòng)功率轉(zhuǎn)換器的開關(guān)。
[0013]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，消除了 CV2f損失。反而，招致了小的RTWO功率開銷，因?yàn)殚_關(guān)的電容變?yōu)镽TWO的電容的部分。
[0014]另一優(yōu)點(diǎn)在于，RTffO能夠以極高頻率工作，容許部件變得具有更小的物理尺寸。
[0015]又一優(yōu)點(diǎn)在于，易于從與開關(guān)相同的RTWO驅(qū)動(dòng)同步整流器。
[0016]又一優(yōu)點(diǎn)在于，通過RTWO定相實(shí)現(xiàn)了對(duì)同步整流器進(jìn)行最優(yōu)定時(shí)的相移，并且當(dāng)通過RTWO驅(qū)動(dòng)時(shí)無需額外的CV2f懲罰。
[0017]又一優(yōu)點(diǎn)在于，多相位電源僅在RTWO上分接均勻相位，而無CV2f損失的顯著增加。[0018]又一優(yōu)點(diǎn)在于器件將串聯(lián)地工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]參考下面的說明書、隨附權(quán)利要求和附圖，能夠更好地理解本發(fā)明的這些以及其他的特征、方案和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0020]圖1A示出了常規(guī)的降壓轉(zhuǎn)換器；
[0021]圖1B示出了具有同步整流器的常規(guī)的降壓轉(zhuǎn)換器；
[0022]圖2A示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案；
[0023]圖2B示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方案；
[0024]圖2C示出了本發(fā)明的又一實(shí)施方案；
[0025]圖2D示出了 PW塊的實(shí)現(xiàn)方式；
[0026]圖2E示出了 PD2、T_V、EA、LPF2和CTL塊的實(shí)現(xiàn)方式；
[0027]圖3是圖2C的實(shí)施方案的概念版本；
[0028]圖4A示出了使用本發(fā)明的PWM的實(shí)施方案的功率轉(zhuǎn)換器；
[0029]圖4B示出了使用本發(fā)明的PWM的實(shí)施方案的功率轉(zhuǎn)換器；
[0030]圖4C示出了使用本發(fā)明的PWM的又一實(shí)施方案的功率轉(zhuǎn)換器；
[0031]圖4D示出了使用本發(fā)明的PWM的又一實(shí)施方案的功率轉(zhuǎn)換器；
[0032]圖4E示出了使用本發(fā)明的PWM的又一實(shí)施方案的功率轉(zhuǎn)換器；以及
[0033]圖5示出了多相轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案200是脈沖寬度調(diào)制器。圖2A示出了用于實(shí)現(xiàn)該功能的各塊的布置。該布置包括第一 RTW01202以及第二 RTW02204。RTW01202可以自由地運(yùn)動(dòng)或者任選地鎖相到諸如晶體振蕩器212的基準(zhǔn)。當(dāng)RTW01202在鎖相環(huán)中工作時(shí)，包括有LPF1208和CTL1210。塊TO1206是相位檢測(cè)器，其確定晶體振蕩器輸出與RTWOl輸出之間的相差。塊LPF1208是低通濾波器，其使H)塊的輸出平均。塊CTL1210是控制塊，其調(diào)整RTW01202以使其頻率和相位與晶體振蕩器212的相匹配。第一 RTW0202設(shè)定PWM的工作頻率。
[0035]RTW02204工作以生成與RTW01202的相位偏差一受控量的相位。相位偏差由PD2214、T-V216、EA218、LPF2220 和 CTL2222 塊和 Vin224 控制。PD2 塊 214 檢測(cè) RTW01202與RTW02204輸出之間的相差。T-V塊216將PD2塊214的輸出轉(zhuǎn)換成電壓。EA塊218: (a)基準(zhǔn)電壓Vref226與輸入電壓Vin224之間的差值(Verror = Vref-Vin)放大,適當(dāng)?shù)囟?biāo)，以生成誤差電壓Verror ;以及(b)將T-V塊216輸出與Verror228之間的差值放大。LPF2塊220對(duì)EA塊218的輸出進(jìn)行濾波。CTL2塊222改變RTW02204的相位和/或頻率以具有實(shí)際上由Verror信號(hào)設(shè)定的偏差量。
[0036]圖 2E 示出 了 PD2214、T-V216、EA218、LPF2220 和 CTL 塊 222 的一個(gè)實(shí)施方案 250。PD2塊214包括異或門(XOR) 252，其在電路中的功能將在下文進(jìn)行更詳細(xì)說明。T-V塊216包括RC濾波器254。EA塊218包括用于提升定標(biāo)的Vout與Vref之間的差值(Verror)的第一誤差放大器256,以及用于提升第一誤差放大器256輸出(Verror)與經(jīng)由異或門252的254濾波的輸出之間的差值的第二誤差放大器258。LPF2塊220是常規(guī)低通濾波器。在該實(shí)施例中，CTL塊222是變?nèi)荻O管260，其電容改變圖2A中的RTW02204的頻率和相位。
[0037]異或門252工作以確定兩個(gè)RTW0202，204之間的相差。如果RTW0202，204為同相(零相差)，則XOR門252的輸出接近零伏，這設(shè)計(jì)成對(duì)應(yīng)于無負(fù)載狀態(tài)。如果RTW0202, 20490度異相，則XOR門252的輸出接近V0H/2，這設(shè)計(jì)成對(duì)應(yīng)于最大負(fù)載狀態(tài)。如上所述，XOR門252的輸出經(jīng)濾波且應(yīng)用于第二誤差放大器258的第一輸入,這將第一輸入與從第一誤差放大器256接收到的第二輸入進(jìn)行比較。因此,基準(zhǔn)264與定標(biāo)輸出266之間的電壓誤差(Verror) 262產(chǎn)生了來自XOR門252的有限大小的輸出脈沖，這試圖經(jīng)由負(fù)反饋來去除電壓誤差264。
[0038]圖2A和圖2B中的塊PW228將RTW01202與RTW02204的選定輸出抽頭組合。PW塊228的輸出229因此是其寬度由輸入Vin224調(diào)制的脈沖。圖2D示出了 PW塊的實(shí)施方案270。不是使用單個(gè)開關(guān)晶體管，使用串聯(lián)的兩個(gè)晶體管272，274。串聯(lián)中的上方晶體管接收RTW01202的輸出。下方晶體管接收RTW02204的輸出。一對(duì)晶體管276具有作為兩個(gè)RTWO輸出的重疊的導(dǎo)通時(shí)間，如圖所示。作為兩個(gè)晶體管的備選的是具有雙柵極(MOSFET)或基極(BJT)的單個(gè)晶體管，但是這樣的晶體管不太常見。
[0039]圖2B示出了可選設(shè)計(jì)240，其中對(duì)相位偏差進(jìn)行數(shù)字控制。在該實(shí)施方案中，RTW01202的操作與圖2A的實(shí)施方案中的相同。用于控制從RTW02得到的相位偏差的塊不同。這些塊包括PD2塊242、LPF2塊246、CTL2塊248、A/D塊243和PS (相位選擇器)塊247。PD2塊242確定RTW01202與RTW02204之間的相差。LPF2塊246接收PD2塊242的輸出并且對(duì)其進(jìn)行濾波。CTL2塊248調(diào)整RTW02204的頻率和/或相位。A/D塊243將輸入電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字值245。PS塊247根據(jù)來自A/D塊243的數(shù)字值245來選擇RTW02204的相位之一。因此，Verror信號(hào)通過在相位選擇器247中對(duì)其進(jìn)行選擇來控制與RTW02204的相位偏差。PW塊隨后將RTWOl和RTW02的輸出組合以產(chǎn)生期望脈沖。
[0040]圖2C示出了用于數(shù)字地控制概念性地示于圖3中的脈沖寬度的更簡(jiǎn)單的實(shí)施方案300。該實(shí)施方案包括A/D塊302、PS塊304和PW塊306，以及單個(gè)RTW0308。A/D塊302接收電壓Verror310以生成控制電壓的數(shù)字變化形式[dl, d2,...，dn] 312。控制電壓的數(shù)字變化形式[dl，d2,..., dn]312工作以經(jīng)由PS塊304來選擇直接從RTW0308分接的N個(gè)相位之一。PW塊306接收來自RTW0308的選定相位316以及來自RTWO的固定抽頭314的相位，并且工作以將所述相位組合以產(chǎn)生期望脈沖寬度。
[0041]功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)
[0042]圖4A示出了用于功率轉(zhuǎn)換器400中的脈沖寬度調(diào)制器。輸入電壓Vin402經(jīng)由定標(biāo)塊406與轉(zhuǎn)換器的輸出電壓404連接，這可以提高或降低負(fù)載電壓404，并且PW塊408的輸出與轉(zhuǎn)換器的占空比輸入d410連接，如圖所示。
[0043]圖4B示出了在具有同步整流器104的功率轉(zhuǎn)換器中使用的脈沖寬度調(diào)制器。在圖4B中，增加了第二 PW塊452，以形成用于操作同步晶體管104的占空比信號(hào)454。
[0044]圖4C示出了在具有同步整流器的功率轉(zhuǎn)換器480中使用的脈沖寬度調(diào)制器。在圖4C中，每個(gè)RTW0202，204的輸出直接操作開關(guān)晶體管102和同步整流器104，消除了對(duì)PW塊的需要。
[0045]圖4D示出了在具有同步整流器104的功率轉(zhuǎn)換器500中使用的脈沖寬度調(diào)制器。依照?qǐng)D2C的設(shè)計(jì)，脈沖寬度調(diào)制器基于來自誤差放大器502的誤差電壓310來使用相位的數(shù)字選擇312。誤差放大器接收來自Vref504和定標(biāo)器406的輸入以產(chǎn)生Verror信號(hào)310。
[0046]圖4E示出了在具有同步整流器104的功率轉(zhuǎn)換器520中使用的脈沖寬度調(diào)制器。依照?qǐng)D3的設(shè)計(jì)，脈沖寬度調(diào)制器基于誤差電壓310來使用相位的數(shù)字選擇312。在圖4E中，應(yīng)當(dāng)指出不僅能夠通過數(shù)字相位選擇器來控制主開關(guān)晶體管102，而且也能夠以相同方式來控制同步整流器晶體管104，即，通過添加從RTW0314接收A/D轉(zhuǎn)換器312和N個(gè)抽頭524的輸出的單獨(dú)的相位選擇器PS電路522。
[0047]多相功率轉(zhuǎn)換器
[0048]本發(fā)明的又一實(shí)施方案550是多相功率轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器的一部分示于圖5中。依照?qǐng)D4A、圖4B、圖4C、圖4D或圖4E，開關(guān)552a，b554a，b556a，b中的每一個(gè)經(jīng)由圖示的電壓和電流源564對(duì)電感器560，562, 564進(jìn)行充電和放電，并且能夠由源自于本發(fā)明的脈沖寬度調(diào)制器的或直接來自于RTWO的PW塊進(jìn)行控制。通過為N相位轉(zhuǎn)換器使用間隔360/N度的來自RTW0584的抽頭582a-n，圖3的設(shè)計(jì)580還能夠用作多相轉(zhuǎn)換器的PWM。
[0049]雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的一些優(yōu)選變型例相當(dāng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是其他變型例是可能的。因此，隨附權(quán)利要求書的精神和范圍不應(yīng)局限于本文所包含的優(yōu)選變型例的描述。
【權(quán)利要求】
1.脈沖寬度調(diào)制器，包括: 第一旋轉(zhuǎn)行波振蕩器，其以預(yù)定頻率振蕩并且在第一輸出抽頭和反饋抽頭處具有第一相位的振蕩器信號(hào)； 第二旋轉(zhuǎn)行波振蕩器，其以第二頻率振蕩并且在第二輸出抽頭和反饋抽頭處具有第二相位的振蕩器信號(hào)； 電壓受控式電容器件，其接收改變所述器件的電容的電壓控制信號(hào)，所述器件與所述第二旋轉(zhuǎn)行波振蕩器連接，使得所述器件的電容影響所述第二振蕩器的頻率和相位； 相位檢測(cè)器，其與來自所述第一和第二旋轉(zhuǎn)行波振蕩器的所述反饋抽頭連接以確定所述第一相位與所述第二相位之間的任何差別； 時(shí)間-電壓轉(zhuǎn)換器，其將來自所述相位檢測(cè)器的任何差別轉(zhuǎn)換成電壓； 誤差放大器，其接收所述時(shí)間-電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出和外部輸入電壓以生成誤差信號(hào); 低通濾波器，其對(duì)來自所述誤差放大器的所述誤差信號(hào)進(jìn)行濾波以生成所述電壓控制信號(hào)，所述電壓控制信號(hào)趨向于使第二頻率與預(yù)定頻率基本相同并且使所述第二相位可調(diào)節(jié)地偏離于所述第一相位；以及 脈沖寬度器件，其將所述第一輸出抽頭處的所述振蕩器信號(hào)與所述第二輸出抽頭處的所述振蕩器信號(hào)組合以產(chǎn)生其寬度是所述輸入電壓的函數(shù)的脈沖。
2.如權(quán)利要求1所述的脈沖寬度調(diào)制器，其中所述相位檢測(cè)器是異‘OR’門，其具有與所述第一振蕩器的所述反饋抽頭連接的第一輸入以及與所述第二振蕩器的所述反饋抽頭連接的第二輸入。
3.如權(quán)利要求1或2中任一項(xiàng)所述的脈沖寬度調(diào)制器，其中所述時(shí)間-電壓轉(zhuǎn)換器是低通濾波器，其接收來自所述相位檢測(cè)器的輸出以產(chǎn)生使所述相位檢測(cè)器隨時(shí)間平均化的電壓。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的脈沖寬度調(diào)制器，其中所述脈沖寬度調(diào)制器包括第一晶體管和第二晶體管，所述第一晶體管和第二晶體管各具有源極、漏極、柵極以及在所述漏極和源極之間的溝道，所述第一和第二晶體管的溝道串聯(lián)連接，所述第一晶體管的所述柵極與所述第一輸出抽頭連接，所述第二晶體管的所述柵極與所述第二輸出抽頭連接以使得當(dāng)?shù)谝怀轭^處的所述振蕩器信號(hào)與第二抽頭處的所述振蕩器信號(hào)時(shí)間上重疊時(shí)出現(xiàn)貫通兩個(gè)晶體管的導(dǎo)電通路。
5.功率轉(zhuǎn)換器，包括: 第一旋轉(zhuǎn)行波振蕩器(RTWO),其配置為產(chǎn)生第一振蕩器信號(hào)； 第二 RTW0，其配置為產(chǎn)生第二振蕩器信號(hào)； 相位檢測(cè)器，其配置為確定所述第一和第二振蕩器信號(hào)之間的相差； 時(shí)間-電壓轉(zhuǎn)換器，其配置為將所述相差轉(zhuǎn)換成相電壓； 誤差放大器，其配置為通過放大所述相電壓與誤差電壓之間的差值來產(chǎn)生放大電壓；以及 控制塊，其配置為基于所述放大電壓來控制所述第二 RTWO的相位或頻率中的至少一項(xiàng)，使得所述第一和第二振蕩器信號(hào)之間的所述相差由所述誤差電壓來控制。
6.如權(quán)利要求5所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括脈沖寬度塊，其配置為通過將所述第一振蕩器信號(hào)和所述第二振蕩器信號(hào)組合來產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
7.如權(quán)利要求6所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述脈沖寬度塊包括第一晶體管和第二晶體管，其中所述第一晶體管包括溝道和配置為接收所述第一振蕩器信號(hào)的柵極，其中所述第二晶體管包括溝道和配置為接收所述第二振蕩器信號(hào)的柵極，其中所述第一和第二晶體管的所述溝道串聯(lián)連接，以使得當(dāng)所述第一振蕩器信號(hào)和所述第二振蕩器在時(shí)間上重疊時(shí)提供貫通所述第一和第二晶體管的導(dǎo)電通路。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述誤差電壓對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓與輸入電壓之間的差值。
9.如權(quán)利要求8所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括配置為控制所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的至少一個(gè)開關(guān)晶體管，其中所述功率轉(zhuǎn)換器還包括配置為通過對(duì)所述功率轉(zhuǎn)換器的所述輸出電壓進(jìn)行定標(biāo)來產(chǎn)生所述輸入電壓的定標(biāo)塊。
10.如權(quán)利要求9所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第一振蕩器信號(hào)和所述第二振蕩器信號(hào)操作以控制所述至少一個(gè)開關(guān)晶體管的占空比。
11.如權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述第一RTWO配置為在鎖相環(huán)中工作，使得所述第一振蕩器信號(hào)被鎖相到基準(zhǔn)振蕩器信號(hào)。
12.如權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述相位檢測(cè)器包括異或(XOR)門，其具有配置為接收所述第一振蕩器信號(hào)的第一輸入以及配置為接收所述第二振蕩器信號(hào)的第二輸入。
13.如權(quán)利要求12所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述時(shí)間-數(shù)字轉(zhuǎn)換器包括電阻器-電容器(RC)濾波器，其配置為通過對(duì)所述XOR門的輸出進(jìn)行濾波來產(chǎn)生所述相電壓。
14.如權(quán)利要求5至13中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述控制塊包括變?nèi)荻O管，其具有配置為改變所述第二 RTWO的相位和頻率的電容。
15.如權(quán)利要求5至14中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括配置為對(duì)所述放大電壓進(jìn)行濾波的低通濾波器。
16.控制功率轉(zhuǎn)換器中的占空比的方法，所述方法包括: 利用第一旋轉(zhuǎn)行波振蕩器(RTWO)來產(chǎn)生第一振蕩器信號(hào)； 利用第二 RTWO來產(chǎn)生第二振蕩器信號(hào)； 確定所述第一和第二振蕩器信號(hào)之間的相差； 將所述相差轉(zhuǎn)換成相電壓； 通過放大所述相電壓與誤差電壓之間的差值來產(chǎn)生放大電壓；以及 基于所述放大電壓來控制所述第二 RTWO的相位或頻率中的至少一項(xiàng)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括通過將所述第一振蕩器信號(hào)和所述第二振蕩器信號(hào)組合來產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括利用所述脈沖信號(hào)來控制開關(guān)晶體管的占空比。
19.如權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的功率轉(zhuǎn)換器，其中所述誤差電壓對(duì)應(yīng)于基準(zhǔn)電壓與輸入電壓之間的差值。
20.如權(quán)利要求19所述的功率轉(zhuǎn)換器，還包括對(duì)所述功率轉(zhuǎn)換器的輸出電壓定標(biāo)以產(chǎn)生所述輸入電壓。
21.功率轉(zhuǎn)換器，包括: 第一旋轉(zhuǎn)行波振蕩器(RTWO),其配置為產(chǎn)生第一振蕩器信號(hào)； 第二 RTW0，其配置為產(chǎn)生第二振蕩器信號(hào)和多個(gè)相位信號(hào)，其中所述多個(gè)相位信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第二振蕩器信號(hào)的不同相位； 相位檢測(cè)器，其配置為產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述第一和第二振蕩器信號(hào)之間的相差的輸出信號(hào); 低通濾波器，其配置為對(duì)所述相位檢測(cè)器的所述輸出信號(hào)進(jìn)行濾波以產(chǎn)生控制信號(hào)； 控制塊，其配置為基于所述控制信號(hào)來控制所述第二 RTWO的相位或頻率中的至少一項(xiàng)； 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其配置為將誤差電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 相位選擇器塊，其配置為通過基于所述數(shù)字信號(hào)選擇所述多個(gè)相位信號(hào)中的一個(gè)來產(chǎn)生選定相位信號(hào)；以 及 脈沖寬度塊，其配置為通過將所述第一振蕩器信號(hào)和所述選定相位信號(hào)組合來產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
22.功率轉(zhuǎn)換器，包括: 旋轉(zhuǎn)行波振蕩器(RTWO)，其配置為產(chǎn)生振蕩器信號(hào)和多個(gè)相位信號(hào)，其中所述多個(gè)相位信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述振蕩器信號(hào)的不同相位； 模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，其配置為將誤差電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 相位選擇器塊，其配置為通過基于所述數(shù)字信號(hào)選擇所述多個(gè)相位信號(hào)中的一個(gè)來產(chǎn)生選定相位信號(hào)；以及 脈沖寬度塊，其配置為通過將所述振蕩器信號(hào)與所述選定相位信號(hào)組合來產(chǎn)生脈沖信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H03K7/08GK103988407SQ201280061156
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月12日
【發(fā)明者】S·貝庫埃, A·馬特喬夫斯基 申請(qǐng)人:美國(guó)亞德諾半導(dǎo)體公司