專利名稱：Pfm直流-直流變換器中對負載瞬態(tài)的加速響應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及功率變換器，并且更具體地，涉及使用脈沖頻率調(diào)制("PFM")的直 流-直流(DC-to-DC)變換器。
背景技術(shù)：
功率變換一般將功率從一個值變換到另一個值，而在轉(zhuǎn)換的過程中保持功率恒 定。例如，供電電壓可以從一個電壓被變換到另 一個電壓，或者被變換成電流。
—種類型的功率變換器是直流_直流變換器，其經(jīng)常被稱為負載點變換器，在該 負載點變換器中來自處于負載點的輸入電源的輸入電壓被變換到期望的輸出電壓。這種變 換器可以將一個值的直流(DC)電壓變換為另一個值的DC電壓，例如變換到更低的值。為 了達到這一點，可以在DC電源電壓供應(yīng)源和負載(其可以包括濾波電容)之間串聯(lián)連接電 子開關(guān)和電感。該電子開關(guān)可以被構(gòu)造為通過響應(yīng)傳遞給該電子開關(guān)的控制信號，來控制 通過電感的電流供應(yīng)。該控制信號可以是一系列脈沖。在該脈沖為高電平時，該電子開關(guān) 可以把電流從電源電壓供應(yīng)源傳導(dǎo)給電感。通過調(diào)整所述脈沖，可以調(diào)整傳遞給電感的能 量以及，進而調(diào)整傳遞給負載的電壓。 脈沖控制器電路可以用于生成傳遞給所述電子開關(guān)的所述脈沖?？梢詷?gòu)造所述脈 沖控制器電路以生成具有固定脈沖寬度的脈沖，該脈沖寬度通常指的是不隨時間變化的恒 定值。傳遞給電感的能量數(shù)量因而可以通過控制這些恒定寬度脈沖的頻率來調(diào)整。典型 地，提供反饋回路，該反饋回路通過響應(yīng)直流_直流變換器上負載的增加而使脈沖的頻率 增加。 變換器上負載的變化可以要求傳遞給電感的能量數(shù)量的相應(yīng)變化，以便保持輸出 負載電壓恒定。進而，這要求傳遞給所述電子開關(guān)的脈沖頻率的變化。 不幸的是，當隨時間恒定時可能會發(fā)生狀況，脈沖控制器電路不能對變換器上負 載的變化作出足夠快速的響應(yīng)，因而引起輸出電壓在非期望長度的時間段內(nèi)偏離目標值。 例如，變換器上負載的快速增加，通常被稱為"負載階躍(loadst印)"，可能導(dǎo)致輸出電壓相 應(yīng)地快速降低。作為響應(yīng)，脈沖控制器電路可以增加脈沖的頻率以增加傳遞給負載的能量， 以便把電壓拉回目標值。然而，由該脈沖控制器電路產(chǎn)生的最大脈沖頻率可以被各個脈沖 之間的最小關(guān)閉時間(T。FF(min))所限制。這可能限制脈沖控制器電路響應(yīng)負載階躍而快速 地把負載電壓拉回目標值的能力。 在變換器上負載快速降低時也可能產(chǎn)生類似的延遲，通常被稱為"負載釋放(load
release)"。負載釋放可能引起負載電壓不期望的跳躍。當負載釋放在脈沖控制器電路初始
化時間恒定脈沖之后立即發(fā)生時，盡管負載已經(jīng)降低但還可以繼續(xù)將能量傳遞給電感。這
種給電感持續(xù)傳遞能量可能使負載電壓更加增大，而所需要恰恰是相反的情況。這可能再
次降低脈沖控制器電路響應(yīng)瞬時狀況而快速地把負載電壓拉回目標值的能力。 簡言之，恒定寬度PFM直流-直流變換器不能通過響應(yīng)由負載階躍和/或負載釋
放引起的瞬時情況而以期望的目標快速恢復(fù)。
發(fā)明內(nèi)容
—種脈沖控制器電路，可以用于直流_直流變換器。該脈沖控制器電路可以具有 負載電壓輸入端，以用于接收代表所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓的信號。該 脈沖控制器電路可以具有電感電流輸入端，以用于接收代表通過電感的電流的信號，通過 所述電感電流從電源電壓供應(yīng)源經(jīng)過電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載。該脈沖控制器電路可以具有 脈沖發(fā)生器電路，以用于生成脈沖，該脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流_直流變換器上負載 的增加而增加。 所述脈沖發(fā)生器電路可以用于使各個脈沖具有固定寬度。然而，當脈沖達到該固 定寬度的末端并且通過所述電感的電流大小低于閾值時，所述脈沖生成器可以用于延長該 脈沖直至通過所述電感的電流大小達到所述閾值為止。 所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓可以包含紋波成分和噪聲和/或成
分，該紋波成分具有峰-峰值。該脈沖發(fā)生器電路可以用于，當負載電壓超過目標值為紋波 成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值(noisecomponent margin)的和時，提 前終止各個脈沖。 所述脈沖控制器電路可以具有脈沖輸出端，以用于向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞由該 脈沖發(fā)生器電路生成的脈沖。 直流-直流變換器可以包括電子開關(guān)系統(tǒng)，電感、通過該電感電流從電源電壓供
應(yīng)源經(jīng)過電子開關(guān)系統(tǒng)到達負載，以及上述類型之一的脈沖控制器電路。 從下面對示例性實施例、附圖和權(quán)利要求書的詳細描述中，這些以及其它部件、步
驟、特征、目的、好處和優(yōu)勢將會變得清晰。
a)附圖公開了示例性的實施例。它們不代表全部實施例。其它的實施例可以附加 或替代地加以應(yīng)用。明顯的或者不必要的細節(jié)可以省略以節(jié)省篇幅或者為了更有效的圖解 說明。相反地，某些實施例能夠?qū)崿F(xiàn)而無需包含這里公開的全部細節(jié)。當相同的標號在不 同的附圖中出現(xiàn)時，其意在指示相同或者相類似的部件或步驟。 圖l(a)是在負載階躍和負載釋放期間、現(xiàn)有技術(shù)的時間恒定PFM直流-直流變換 器中各種信號的脈沖示意圖； 圖l(b)是在負載階躍和負載釋放期間、圖3所示的PFM直流-直流變換器中各種 信號的脈沖示意圖； 圖2是PFM直流-直流變換器的框圖，該PFM直流-直流變換器包括加速響應(yīng)負 載階躍和負載釋放的脈沖控制器電路； 圖3是圖2所示的PFM直流-直流變換器的一個應(yīng)用； 圖4是生成圖l(a)所示信號的一類現(xiàn)有技術(shù)的時間恒定PFM直流-直流變換器的 操作參數(shù)、和生成圖l(b)所示信號的一類PFM直流-直流變換器的操作參數(shù)的比較表格。
具體實施例方式
下面討論示例性的實施例。其它的實施例可以附加或替代地加以應(yīng)用。對明顯的行了省略以節(jié)省篇幅或者為了更有效的介紹。相反地，某些實施例能 夠?qū)崿F(xiàn)而無需包含這里公開的全部細節(jié)。 圖1(a)是在負載階躍和負載釋放期間、現(xiàn)有技術(shù)的時間恒定PFM直流-直流變換 器中各種信號的脈沖示意圖。所述變換器可以是上面在現(xiàn)有技術(shù)部分描述的類型。
如圖1所示，負載電流I皿D可能在負載階躍101處迅速增大，并且可能隨后在負載 釋放103處迅速減小。 負載電流If可以在負載階躍101之前保持得相當穩(wěn)定。為了在負載電流1^恒 定的同時、保持負載電壓Vf基本上恒定于目標值，可以把一系列固定頻率的固定寬度脈 沖傳遞給電子開關(guān)，如圖1底部的前三個脈沖所示，其中該電子開關(guān)是PFM直流-直流變換 器的一部分。如圖1所示，電感電流^平均約為負載電流IMAD。 由負載階躍101表示的增加負載可以引起負載電壓Vf的立即降低105，如圖l所 示。當感知到這些情況時，脈沖控制器電路可以顯著地增加脈沖頻率，如在時刻107開始的 脈沖頻率的增加所示。然而，作為實際問題，該脈沖控制器電路可以在脈沖之間具有固有的 最小關(guān)閉時間(T。FF(min))。這可能限制電子開關(guān)向電感傳遞能量的速率，且進而可能延遲負 載電壓VMAD回到目標值的時間127，如圖1所反映的。 負載釋放103可能在脈沖開始之后很短的時間內(nèi)發(fā)生，例如在脈沖109開始之后 很短的時間內(nèi)發(fā)生。這可能引起負載電壓Vf的增加110，該負載電壓是需要校正的。對 于所述電路而言需要的是停止向電感傳遞能量。但可能發(fā)生的情況是，由于脈沖109的固 定寬度，能量可能會繼續(xù)傳遞到電感，進一步增加由于負載釋放引起的電壓錯誤，如圖l所 示。在能量需要被去除的時候，向電感傳遞額外能量的最終效果可能是，再一次地，延長負 載電壓\。AD回到其目標值的時間點137，如圖1所示。 簡言之，現(xiàn)有技術(shù)的時間恒定PFM直流-直流變換器中固有的局限，可能限制其對 瞬態(tài)負載狀況的快速校正的能力。 圖2是包括脈沖控制器電路的PFM直流-直流變換器的框圖，該脈沖控制器電路 提供了對負載階躍和負載釋放的增強的瞬態(tài)響應(yīng)。如圖2所示，該直流-直流變換器可以 包括電子開關(guān)系統(tǒng)201，該電子開關(guān)系統(tǒng)基于控制輸入端207的控制信號、可控地測量電源 電壓供應(yīng)源203到電感205的傳遞。 進而，電感205可以向負載209傳遞電流以引起負載上產(chǎn)生負載電壓211。負載 209除了由所述直流_直流變換器驅(qū)動的裝置以外，還可以包括濾波電容。
電源電壓供應(yīng)源203可以為任何類型。例如，其可以是直流電壓，該直流電壓高于 期望傳遞給負載209的直流電壓、即目標負載電壓。 與電感205相連的可以是一個或多個類型的裝置，該裝置可以產(chǎn)生電流信號213， 該電流信號代表流經(jīng)電感205的電流。 脈沖控制器電路215可以用于在脈沖輸出端217生成一個或多個脈沖，這些脈沖 可以傳遞給電子開關(guān)系統(tǒng)201的控制輸入端207，以便控制電子開關(guān)系統(tǒng)201的狀態(tài)。脈沖 控制器電路215可以具有電感電流輸入端219，負載電壓輸入端221和目標負載電壓輸入端 223作為輸入端。 電感電流輸入端219可以用于接收代表通過電感205的電流的信號。類似地，負 載電壓輸入端221可以用于接收代表負載209上的電壓的信號。類似地，目標負載電壓輸
7入端223可以用于接收代表負載209上期望的目標電壓225的信號。脈沖控制器電路215 還可以具有其他的輸入端和/或輸出端。 脈沖控制器電路215的全部輸入端和輸出端可以為任何類型。例如，它們可以是 集成電路上的連接盤和/或引腳。脈沖控制器電路215的輸入端和輸出端可以附加地或者 替代地僅為線路位置，該線路位置硬件連接到其它電路部件。 脈沖控制器電路215可以與其它電路部件分開封裝，或者與其他電路部件一起封 裝。該封裝可以包括集成電路、具有分立部件的電路板、其它任何類型的封裝，或者以上這 些的任意組合。 該脈沖控制器電路可以包括脈沖發(fā)生器電路227。該脈沖發(fā)生器電路可以用于生 成脈沖，該脈沖具有響應(yīng)直流_直流變換器上負載增加而增加的頻率。脈沖發(fā)生器電路227 可以用于使各個脈沖具有固定寬度。具有這種類型的脈沖發(fā)生器電路的直流-直流變換器 一般被稱為脈沖頻率調(diào)制("PFM")。 脈沖發(fā)生器電路227可以用于當脈沖達到該固定寬度的末端、通過電感205的電
流值低于閾值時，延長該脈沖以超出所述固定寬度。在這種情況下，脈沖發(fā)生器電路227可
以用于延長脈沖的寬度、直至通過所述電感的電流值達到閾值時為止。 閾值發(fā)生器電路229可以用于生成表示所述閾值的閾值信號231。該閾值可以基
于任何標準。例如，所述閾值發(fā)生器電路229可以用于生成基于直流-直流變換器上負載
209的閾值信號231。 閾值生成器電路可以包括積分器235。使用積分器235，所述閾值生成器電路229 可以用于通過對代表直流_直流變換器施加到負載209上的負載電壓211的信號、和代表 負載209上的目標負載電壓的目標負載電壓225之間的差值進行積分，而生成所述閾值信號。 所述直流-直流變換器傳遞給負載209的負載電壓211可以包括紋波成分和噪聲
成分，該紋波成分具有峰_峰值電壓。脈沖發(fā)生器電路227可以用于，在負載電壓211超過
目標負載電壓為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值(其在某些構(gòu)造中
可能是零)的和時，提前終止其生成的任何脈沖。出于此目的，脈沖發(fā)生器電路227可以包
括脈沖終止電路237。該脈沖終止電路可以用于，在負載電壓211超過目標負載電壓為紋波
成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，生成脈沖終止信號。 圖3是圖2中所示的PFM直流-直流變換器的一種實施方式的示例。圖2所示的
該PFM直流-直流變換器也可以替代地由若干其它類型的電路所來實現(xiàn)。 如圖3所示，圖2中的電感205可以用一個電感器301來實現(xiàn)。其它電路可以使
用多個電感器和/或其它部件。流過電感器301的電流可以由電流傳感裝置303所感應(yīng)，
例如通過一傳感電阻器，DCR，和/或任何其它類型的電流傳感裝置或電路。 電子開關(guān)系統(tǒng)201可以用同步開關(guān)系統(tǒng)305來實現(xiàn)。該同步開關(guān)系統(tǒng)305可以包
括一對電子開關(guān)，如一對FET。 一個開關(guān)可以用于把電感器301連接到電源供應(yīng)電壓309。
另一個開關(guān)可以用于將電感器301接地。這對開關(guān)可以同步操作，以便在一個開關(guān)閉合時
另一個總是打開，反之亦然?？刂菩盘?07可以被同步開關(guān)系統(tǒng)305接收并用于控制該同
步開關(guān)的狀態(tài)。例如，當控制信號307為高時，同步開關(guān)系統(tǒng)305可以用于使電感器301連
接到電源供應(yīng)電壓309。另一方面，當控制信號307為低時，同步開關(guān)系統(tǒng)305可以用于將電感器301接地。 其它類型的電路可以被附加地或者替代地用于電子開關(guān)系統(tǒng)201。例如，可以使用 單獨的電子開關(guān)。而且，當使用同步開關(guān)時，電感器301可以在控制信號307為低時連接到 負電壓，而不是接地。 圖2中的脈沖控制器電路215可以用脈沖控制器電路311來實現(xiàn)。類似地，圖2 中的脈沖發(fā)生器電路227可以用脈沖發(fā)生器電路313來實現(xiàn)。脈沖發(fā)生器313可以包括單 觸發(fā)電路315、邏輯電路如或門317、比較器319、以及對應(yīng)于圖2中的脈沖終止電路237的 脈沖終止電路321。 單觸發(fā)電路315可以包括開始輸入端323、終止輸入端325、和單觸發(fā)輸出端327。 該單觸發(fā)電路315可以用于在開始輸入端323的每個上升沿之后、在單觸發(fā)輸出端327處 生成固定寬度的單脈沖。該單觸發(fā)電路315可以用于，如果終止輸入端325的信號、在開始 輸入端327的信號上升沿之前為高時，阻止該單觸發(fā)脈沖的生成。單觸發(fā)電路315可以用 于，當終止輸入端325的信號、在傳遞單觸發(fā)輸出端327的單觸發(fā)脈沖期間的任意時刻變高 時，在達到其固定寬度之前截短該單觸發(fā)脈沖。脈沖終止電路321可以包括比較器329和 偏移電路，如電壓源331。 圖3中所示的直流_直流變換器可以用于向負載335傳遞負載電壓333。該負載 電壓333可以具有紋波成分和噪聲成分，該紋波成分含有峰_峰值電壓。該偏移電路，如電 壓源331，可以用于向表示目標負載電壓345的信號在達到比較器329之前增加、該峰_峰 值電壓的大約一半加上該噪聲成分的差值(其在某些構(gòu)造中為零)的和。這將要求負載電 壓333在比較器329改變狀態(tài)之前，超出目標負載電壓紋波成分的峰_峰值電壓的大約一 半加上噪聲成分差值的和。這可以向單觸發(fā)電路315發(fā)信號以防止脈沖的發(fā)出或者提前終 止已經(jīng)發(fā)出的脈沖。這些信號可以為期望的或者需要的規(guī)模。 圖2中的閾值發(fā)生器電路229可以由閾值發(fā)生器電路337來實現(xiàn)。該閾值發(fā)生器 電路337可以包括比較器339、電阻341和電容器343。電阻341和電容343可以具有對由 比較器339生成的錯誤信號進行積分的功能，該錯誤信號是在表示負載電壓333的信號和 表示目標負載電壓345的信號之間進行比較的結(jié)果。 圖l(b)是在負載階躍和負載釋放期間、圖3所示的PFM直流-直流變換器中的各 種信號的脈沖示意圖。圖3所示的變換器的操作方式現(xiàn)在將結(jié)合對該脈沖示意圖的介紹加 以說明。 當負載335恒定時，負載電流I自也可以是恒定的，如圖1 (b)中負載電流IMAD的 初始穩(wěn)定狀態(tài)所反映的。為了達到該穩(wěn)定狀態(tài)，閾值生成器電路337可以產(chǎn)生輸出閾值信 號、以在期望的目標負載電壓下維持負載電流IMAD恒定，該輸出閾值信號表示必須傳遞給 電感301的電感電流IL的量值。 在該穩(wěn)定狀態(tài)條件中，通過電感301的電感電流^可能偶然地低于閾值。當這種 情況發(fā)生時，比較器319的輸出可能變高，這使得單觸發(fā)電路315在單觸發(fā)輸出端327生成 新的單觸發(fā)脈沖。進而，該脈沖可以被應(yīng)用到同步開關(guān)系統(tǒng)305的控制信號307，如圖l(b) 中出現(xiàn)的第一個脈沖所反映的。在該固定寬度的脈沖終止后，傳遞到電感301的額外能量 傳送至輸出負載335，再次使得通過電感301的電感電流L降至閾值以下，再次引發(fā)補充脈 沖。這種穩(wěn)定狀態(tài)條件可能持續(xù)至與負載電流1^保持恒定一樣長的時間，這導(dǎo)致了基本上具有固定頻率的一系列脈沖，其中的每一個脈沖都可以具有基本上相同的固定寬度。
在該負載電流I皿D恒定的時間段內(nèi)，對其信號在圖l(a)中示出的現(xiàn)有技術(shù)電路的 操作、可以與圖3所示的電路的操作基本上相同，這通過在該期間內(nèi)圖l(a)和l(b)所示信 號之間的相似性可得以反映。 在某些時間點，可能具有負載階躍121，如圖l(b)所示。出于比較的原因，負載階 躍121圖示為在與圖l(a)中的負載階躍101相同的時刻并以相同的大小發(fā)生。負載階躍 121的時間和/或大小可以另選地有所不同。 負載階躍121最初可以引起負載電壓VMAD降低，如負載電壓階躍123所示。進而， 這可以引起由閾值發(fā)生器電路337生成的閾值信號的增大，引起比較器319的輸出升高，最 終使單觸發(fā)電路315發(fā)起新的脈沖。然而，在由單觸發(fā)電路315生成的單觸發(fā)脈沖完成時， 電感電流L可能還沒有達到由閾值發(fā)生器電路337生成的閾值。因此，比較器319的輸出 可能保持為高。發(fā)給同步開關(guān)系統(tǒng)305的控制信號307、可以通過或門317對單觸發(fā)輸出 327和比較器319的輸出之間的邏輯或所控制。發(fā)給同步開關(guān)系統(tǒng)305的控制信號307、可 以因而在來自單觸發(fā)電路315的單觸發(fā)脈沖結(jié)束之后保持為高，并直至電感電流^等于由 閾值發(fā)生器電路337生成的閾值的時刻為止。這在圖l(b)中通過第三個脈沖的寬度延長 來反映。與圖l(a)相比較，由圖3中的脈沖控制器電路311生成的脈沖流，如圖l(b)的底 部所示，導(dǎo)致更多的能量在響應(yīng)負載階躍的更短時間段內(nèi)被傳遞給電感器301。進而，這使 得負載電壓V^在時間125時回到目標值，其短于在圖l(a)中負載電壓Vf回到目標值 的時間127。因此，圖3所示的直流-直流變換器對于由負載階躍引起的電壓錯誤的校正、 比現(xiàn)有技術(shù)電路更快，該現(xiàn)有技術(shù)電路生成圖l(a)的底部所示的脈沖。
類似的結(jié)果可以在負載釋放時發(fā)生，但是出于不同的原因。 在直流-直流變換器操作的某些點，可能有負載釋放，如負載釋放129所反映的。 出于比較的目的，使圖l(b)中的負載釋放129與圖l(a)中的負載釋放103相一致。負載 釋放129的時間和/或大小可以替代地有所不同。 負載釋放129可以在固定寬度脈沖發(fā)出之后發(fā)生，如圖l(a)所示。然而，在圖l(b) 中，脈沖控制器電路311可以進行不同地操作。該負載釋放129可以引起負載電壓V^的 對應(yīng)增加，如在時間131處的增加所反映的。該增加可以使得負載電壓V^超過目標負載 電壓，且多于其紋波成分的峰-峰值的大約一半加上噪聲成分差值的和。如果這種情況發(fā) 生，脈沖終止電路321的輸出升高，發(fā)出信號使得單觸發(fā)電路315提前終止在單觸發(fā)輸出端 327的單觸發(fā)脈沖，如圖l(b)中該脈沖的提前終止所示。這可以防止額外的能量在錯誤的 時間被傳遞給電感器301，因而避免圖l(a)中所示的V咖D的進一步增加。進而，這可以減 少圖3中所示的變換器能夠校正由負載釋放引起的負載電壓錯誤的時間。通過比較圖1 (b) 中負載電壓V自回到目標值的時間135、和圖l(a)中負載電壓V自回到目標值的相應(yīng)時間 137，可以看到該增強的性能。 圖2和圖3所示的PFM直流-直流變換器、對于響應(yīng)瞬態(tài)負載電流的增強的能力 可以通過數(shù)學(xué)進行驗證。下面是進行驗證的一種方法的描述。
瞬態(tài)錯誤的各種源可以被識別和定義。 首先，在變換器輸出電容上可以穿過穩(wěn)定狀態(tài)紋波錯誤電壓VKIP，該VKIP可以用下 面的公式計算[0061: 已經(jīng)討論的部件、步驟、特征、目的、好處和優(yōu)勢僅為示例性的。其中任何一項，以 及與之相關(guān)的討論，均不是意圖以任何方式限制保護范圍。同樣可以考慮多種其它的實施
11方式，包括具有較少的，附加的，和/或不同部件、步驟、特征、好處和優(yōu)勢的實施例。這些部 件和步驟也可以以不同方式來設(shè)置或排列。 例如，脈沖控制器電路，如圖2中的脈沖控制器電路215和/或圖3中的脈沖控制 器電路311，可以用于增強傳統(tǒng)現(xiàn)有技術(shù)變換器的僅關(guān)于負載階躍或者僅關(guān)于負載釋放的 反應(yīng)時間，而不是與二者都有關(guān)。如果只用于增強與負載階躍相關(guān)的性能，例如，脈沖終止 電路237和321可以省略。相反地，如果只用于增強與負載釋放相關(guān)的性能，或門317可以 省略。 所述負載階躍，已經(jīng)介紹的脈沖終止特征可以應(yīng)用到其它類型的控制器或調(diào)節(jié)器 中。關(guān)于上面描述的系統(tǒng)，當輸出超出目標值、加上其紋波成分的一半和噪聲成分差值的和 時，可以終止傳遞給控制器或者調(diào)節(jié)器的脈沖。 當監(jiān)測電流時，負載階躍特征可以應(yīng)用于不帶積分器的紋波調(diào)節(jié)器中。例如，比較 器319的負端可以連接到負載電壓333、正端可以連接到目標電壓345。這可以產(chǎn)生非積分 紋波調(diào)節(jié)器。當負載電壓333低于目標電壓345時，可以發(fā)出脈沖。當脈沖終止時，如果 輸出低于目標電壓345，該瞬態(tài)增強可以保持開關(guān)(top switch)為高而不考慮最小關(guān)閉時 間。 術(shù)語"連接"包含直接和非直接連接。例如，術(shù)語"連接"包含了在連接的兩點之 間存在的中間電路。 在權(quán)利要求中使用的慣用語"用于...的裝置"包含了已經(jīng)被描述的相應(yīng)結(jié)構(gòu)和 材料以及它們的等同替換。相似地，在權(quán)利要求中使用的慣用語"用于...的步驟"包含了 已經(jīng)被描述的相應(yīng)動作以及它們的等同替換。這些術(shù)語的缺乏意味著權(quán)利要求不限于任何 相應(yīng)結(jié)構(gòu)，材料或者是動作或它們的等同替換。 已經(jīng)闡述或圖示的內(nèi)容均不是旨在為公眾提供任何部件，步驟，特征，目的，利益， 優(yōu)勢或其等同替代，無論其是否在權(quán)利要求書中限定。 簡言之，保護范圍僅由下面所附權(quán)利要求書限定。該范圍意在與權(quán)利要求書所使 用的語言合理地保持一致，并且包含等同替代的全部結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
一種用于直流-直流變換器的脈沖控制器電路，包括負載電壓輸入端，用于接收代表所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓的信號；電感電流輸入端，用于接收代表通過電感的電流的信號，通過所述電感電流從電源電壓供應(yīng)源經(jīng)過電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；脈沖發(fā)生器電路，用于生成脈沖，所述脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上負載的增加而增加；所述脈沖發(fā)生器電路進一步用于使各個脈沖具有固定寬度，除了當脈沖達到所述固定寬度的末端并且通過所述電感的電流大小低于閾值時，在這種情況下所述脈沖生成器用于延長所述脈沖直至通過所述電感的電流大小達到所述閾值為止；以及脈沖輸出端，用于向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞由所述脈沖發(fā)生器電路生成的脈沖。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖控制器電路，進一步包括閾值生成器電路，用于基于直 流_直流變換器上的負載生成表示閾值的信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖控制器電路，其中，所述閾值生成器電路包括積分器，所 述積分器用于對代表直流_直流變換器施加到負載上的電壓的信號和代表負載上的目標 電壓的信號之間的差值進行積分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖控制器電路，其中，所述積分電路包括比較器和RC網(wǎng)絡(luò)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖發(fā)生器電路包括單觸發(fā)電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖控制器電路，其中，所述單觸發(fā)電路構(gòu)造為每次通過所 述電感的電流大小小于閾值時被觸發(fā)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖控制器電路，其中，所述單觸發(fā)電路具有輸出端，并且其 中所述脈沖發(fā)生器電路進一步包括邏輯電路，所述邏輯電路構(gòu)造為基于所述單觸發(fā)電路的 輸出、和代表通過所述電感的電流的電子信號與代表所述閾值的電子信號之間的比較值的 邏輯或，來生成脈沖。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖控制器電路，其中，所述直流-直流變換器施加到負載上 的電壓包含紋波成分和噪聲成分，所述紋波成分具有峰_峰值，并且其中所述脈沖發(fā)生器 電路可以進一步用于當負載電壓超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上 噪聲成分差值的和時，提前終止各個脈沖。
9. 一種用于直流_直流變換器的脈沖控制器電路，包括負載電壓輸入端，用于接收代表所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓的信號， 所述電壓具有紋波成分和噪聲成分，所述紋波成分具有峰_峰值；電感電流輸入端，用于接收代表通過電感的電流的信號，通過所述電感電流從電源電 壓供應(yīng)源經(jīng)過電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；脈沖發(fā)生器電路，用于生成脈沖，所述脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上 負載的增加而增加，所述脈沖發(fā)生器電路進一步用于使各個脈沖具有固定寬度，而當負載 電壓超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，提前終 止各個脈沖；以及脈沖輸出端，用于向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞由所述脈沖發(fā)生器電路生成的脈沖。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖發(fā)生器電路包括脈沖終止 電路，所述脈沖終止電路用于當負載電壓超過目標值大約為紋波成分的峰-峰值電壓和噪聲成分差值的和的一半時，生成脈沖終止信號。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖終止電路包括比較器和偏移電路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的脈沖控制器電路，其中，所述偏移電路用于生成表示目標 值電壓加上紋波成分的峰_峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和的信號；并且所述 比較器用于比較表示負載電壓的信號和由所述偏移電路生成的信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖發(fā)生器電路包括單觸發(fā) 電路，所述單觸發(fā)電路用于當接收到脈沖終止信號時提前中止該單觸發(fā)電路生成的脈沖。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖發(fā)生器電路包括單觸發(fā)電 路，所述單觸發(fā)電路構(gòu)造為每次通過所述電感的電流大小小于閾值時被觸發(fā)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的脈沖控制器電路，進一步包括閾值生成器電路所述閾值生 成器電路用于基于所述直流_直流變換器上的負載生成閾值。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的脈沖控制器電路，其中，所述閾值生成器電路包括積分器， 所述積分器用于對代表所述直流_直流變換器施加到負載上的電壓的信號和代表負載上 的目標電壓的信號之間的差值進行積分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的脈沖控制器電路，其中，所述積分器電路包括比較器和RC 網(wǎng)絡(luò)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的脈沖控制器電路，其中，所述脈沖發(fā)生器電路用于，當脈沖 達到所述固定寬度的末端且通過所述電感的電流大小小于閾值時，延長所述脈沖直至通過 所述電感的電流大小達到閾值為止。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的脈沖控制器電路，其中，所述單觸發(fā)電路用于，一旦負載電 壓超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，提前終止 各個脈沖。
20. —種直流-直流變換器，包括 電子開關(guān)系統(tǒng)；電感，通過所述電感電流從電源電壓供應(yīng)源經(jīng)過所述電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；禾口 用于所述直流-直流變換器的脈沖控制器電路，包括負載電壓輸入端，用于接收代表所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓的信號；電感電流輸入端用于接收代表通過所述電感的電流的信號，通過所述電感電流從電源 電壓供應(yīng)源經(jīng)過所述電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；脈沖發(fā)生器電路，用于生成脈沖，所述脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上 負載的增加而增加，所述脈沖發(fā)生器電路進一步用于使各個脈沖具有固定寬度，除了當脈 沖達到所述固定寬度的末端并且通過所述電感的電流大小低于閾值時，所述脈沖生成器用 于延長所述脈沖直至通過所述電感的電流大小達到所述閾值為止；以及脈沖輸出端，用于為向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞由所述脈沖發(fā)生器電路生成的脈沖。
21. —種直流-直流變換器，包括 電子開關(guān)系統(tǒng)；電感，通過所述電感電流從電源電壓供應(yīng)源經(jīng)過所述電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；以及 用于所述直流_直流變換器的脈沖控制器電路，包括負載電壓輸入端，用于接收代表所述直流-直流變換器施加到負載上的電壓的信號， 所述電壓具有紋波成分和噪聲成分，所述紋波成分具有峰_峰值；電感電流輸入端，用于接收代表通過所述電感的電流的信號，通過所述電感電流從電 源電壓供應(yīng)源經(jīng)過所述電子開關(guān)系統(tǒng)流到負載；脈沖發(fā)生器電路，用于生成脈沖，所述脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上 負載的增加而增加，所述脈沖發(fā)生器電路進一步用于使各個脈沖具有固定寬度，但當負載 電壓超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，提前終 止各個脈沖；禾口脈沖輸出端，用于向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞由所述脈沖發(fā)生器電路生成的脈沖。
22. —種用于直流-直流變換器的脈沖控制器電路，包括 用于接收代表所述直流_直流變換器施加到負載上的電壓的信號的裝置；用于接收代表通過電感的電流的信號的裝置，電流從電源電壓供應(yīng)源流經(jīng)所述電感經(jīng) 過電子開關(guān)系統(tǒng)到達負載；用于生成脈沖的裝置，所述脈沖具有通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上負載的增加而 增加的頻率，所述裝置用于產(chǎn)生進一步的功能以使各個脈沖具有固定寬度，除了當脈沖達 到所述固定寬度的末端并且通過所述電感的電流大小低于閾值時，在這種情況下用于生成 脈沖功能的所述裝置延長所述脈沖直至通過所述電感的電流大小達到所述閾值為止；以及用于向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞脈沖的裝置，所述脈沖由用于生成脈沖的所述裝置生成。
23. —種用于直流-直流變換器的脈沖控制器電路，包括用于接收代表所述直流_直流變換器施加到負載上的電壓的信號的裝置，所述電壓具 有紋波成分和噪聲成分，所述紋波成分具有峰_峰值；用于接收代表通過電感的電流的信號的裝置，電流從電源電壓供應(yīng)源流經(jīng)所述電感經(jīng) 過電子開關(guān)系統(tǒng)到達負載；用于生成脈沖的裝置，所述裝置具有通過響應(yīng)所述直流_直流變換器上負載的增加而 增加的頻率，所述裝置用于產(chǎn)生進一步的功能以使各個脈沖具有固定寬度，但當負載電壓 超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，提前終止各 個脈沖；以及向所述電子開關(guān)系統(tǒng)傳遞脈沖的裝置，所述脈沖由用于生成脈沖的所述裝置生成。
全文摘要
一種直流-直流變換器中的脈沖發(fā)生器電路，可以用于生成脈沖，所述脈沖的頻率通過響應(yīng)所述直流-直流變換器上負載的增加而增加。所述脈沖發(fā)生器電路用于使各個脈沖具有固定寬度。然而，當脈沖達到所述固定寬度的末端并且通過變換器中的電感的電流大小低于閾值時，所述脈沖生成器用于延長所述脈沖直至通過所述電感的電流大小達到所述閾值為止。所述脈沖生成器電路可以用于當負載電壓超過目標值為紋波成分的峰-峰值電壓的大約一半加上噪聲成分差值的和時，提前終止各個脈沖。
文檔編號H02M3/155GK101741239SQ200910226338
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者杰森·李奧納德, 特里·J·格羅姆 申請人:凌力爾特有限公司