專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有校準(zhǔn)電路的滯后功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及一種功率變換器，并且更具體地涉及一種滯后功率變換器。
背景技術(shù)：
功率變換器(例如，直流(DC)變DC功率變換器)用于許多電路應(yīng)用中，例如，發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)電路。DC-DC功率變換器包括以參考電壓作為其輸入之一的滯后比較器。該功率變換器的受控電壓與滯后電平相比較，并且如果受控電壓電平低于低閾值點(diǎn)，就接通高壓側(cè)開(kāi)關(guān)，而如果受控電壓電平高于高閾值點(diǎn)，就接通低壓側(cè)開(kāi)關(guān)。然而，滯后比較器的響應(yīng)時(shí)間和/或環(huán)路延遲使傳統(tǒng)的DC-DC功率變換器遭受到輸出偏移的問(wèn)題，該問(wèn)題造成輸出電流誤差。在集成電路中，電流誤差問(wèn)題由于工藝、電壓和溫度(PVT)的變化而越發(fā)嚴(yán)重。例如，假設(shè)功率變換器的受控電壓的平均電平在兩個(gè)滯后閾值點(diǎn)之間，當(dāng)受控電壓電平超過(guò)相應(yīng)的閾值點(diǎn)的時(shí)候，高壓側(cè)或低壓側(cè)開(kāi)關(guān)立即啟動(dòng)。在實(shí)際的比較電路中，存在用于開(kāi)關(guān)動(dòng)作的響應(yīng)時(shí)間，該響應(yīng)時(shí)間使相應(yīng)的閾值電平偏離。偏離程度取決于向比較器的輸入的轉(zhuǎn)換速率以及PVT。從與各個(gè)高壓側(cè)/低壓側(cè)開(kāi)關(guān)相對(duì)應(yīng)的比較器輸出中所得到的總體的環(huán)路延遲也導(dǎo)致閾值電平隨著PVT的變化而變化。閾值的變化導(dǎo)致受控電壓和電流的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種滯后功率變換器，包括第一比較器；校準(zhǔn)電路，以及輸出節(jié)點(diǎn)，所述輸出節(jié)點(diǎn)布置為具有輸出電壓；其中，所述校準(zhǔn)電路配置為向所述第一比較器提供校準(zhǔn)電壓，并且所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓和代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓來(lái)控制所述輸出電壓。在該滯后功率變換器中，所述校準(zhǔn)電路包括第二比較器，所述第二比較器配置為接收反饋電壓，將所述反饋電壓與第一參考電壓進(jìn)行比較，并且提供校準(zhǔn)比較器輸出；以及電荷泵，其中，所述校準(zhǔn)比較器輸出配置為控制電荷泵，并且所述電荷泵配置為提供所述校準(zhǔn)電壓。在該滯后功率變換器中，所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括分壓器，所述分壓器配置為對(duì)電荷泵的輸出電壓進(jìn)行分壓，并且提供被分壓的輸出電壓作為所述校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括電壓鉗位器，所述電壓鉗位器配置為限制所述校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低通濾波器配置為將所述反饋電壓平均；或者所述電荷泵包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電流源。該滯后功率變換器進(jìn)一步包括第三比較器，所述第三比較器配置為接收第二參考電壓，并且與所述第一比較器一起，基于所述校準(zhǔn)電壓、所述反饋電壓、以及所述第二參考電壓來(lái)控制所述輸出電壓；以及兩個(gè)與所述第一比較器和所述第三比較器連接的鎖存器。
在該滯后功率變換器中，所述滯后功率變換器包括降壓變換器；或者所述滯后功率變換器包括升壓變換器。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種控制滯后功率變換器的方法，包括將代表滯后功率變換器的至少一部分輸出電壓的反饋電壓提供給校準(zhǔn)電路；所述校準(zhǔn)電路向在所述滯后功率變換器中的第一比較器提供校準(zhǔn)電壓；所述第一比較器基于校準(zhǔn)電壓和至少一部分的輸出電壓來(lái)控制輸出電壓。該方法進(jìn)一步包括所述校準(zhǔn)電路中的第二比較器接收所述反饋電壓；所述第二比較器將所述反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較；并且提供校準(zhǔn)比較器輸出電壓，以及所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述校準(zhǔn)比較器輸出電壓控制在所述校準(zhǔn)電路中的電荷泵；以及所述電荷泵為所述校準(zhǔn)電壓提供電荷泵電壓，以及所述方法進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的分壓器對(duì)所述電荷泵電壓進(jìn)行分壓；以及提供被分壓的電荷泵電壓作為所述校準(zhǔn)電壓。該方法進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的電荷泵限制所述校準(zhǔn)電壓；或者所述方法進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的低通濾波器對(duì)至少一部分輸出電壓進(jìn)行平均；或者所述方法進(jìn)一步包括第二比較器接收參考電壓；并且所述第二比較器與所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓、所述反饋電壓、以及所述參考電壓來(lái)控制輸出電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種集成電路，所述集成電路包括滯后功率變換器，所述滯后功率變換器包括輸出節(jié)點(diǎn)，所述輸出節(jié)點(diǎn)布置為具有輸出電壓；第一比較器，所述第一比較器布置為接收代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓；開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)連接在所述第一比較器的輸出端上；以及校準(zhǔn)電路，包括第二比較器，所述第二比較器配置為接收反饋電壓，將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較，并且提供校準(zhǔn)比較器輸出電壓；以及電荷泵，所述電荷泵配置為控制電荷泵電壓，所述電荷泵電壓由第二比較器根據(jù)校準(zhǔn)比較器輸出電壓進(jìn)行控制；其中，所述反饋電壓被布置成與校準(zhǔn)電路連接，所述校準(zhǔn)電路配置為將電荷泵電壓中的校準(zhǔn)電壓提供給所述第一比較器，并且所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓和所述反饋電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)。在該集成電路中，所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括分壓器，所述分壓器配置為對(duì)電荷泵電壓進(jìn)行分壓，并且將被分壓的電荷泵電壓作為校準(zhǔn)電壓提供；以及電壓鉗位器，所述電壓鉗位器配置為限制校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低通濾波器配置為將所述反饋電壓平均。


現(xiàn)在，將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考，其中圖IA是示出根據(jù)一些實(shí)施例的帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(降壓變換器)的示意圖；圖IB是示出根據(jù)一些實(shí)施例的另一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器 (降壓變換器)的示意圖；圖2是示出根據(jù)一些實(shí)施例的又一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(降壓變換器)的示意圖。圖3是示出在圖2中根據(jù)一些實(shí)施例的帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器 (降壓變換器)的波形的曲線圖；圖4是示出根據(jù)一些實(shí)施例的又一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(升壓變換器)的示意圖；以及圖5是控制功率變換器的方法的流程圖，該功率變換器是如在圖1A、圖1B、圖2和 /或圖4中根據(jù)一些實(shí)施例的示例性滯后功率變換器中的一種功率變換器。
具體實(shí)施例方式下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。圖IA是示出根據(jù)一些實(shí)施例的帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(降壓變換器)的示意圖。該滯后功率變換器100包括滯后比較器102、校準(zhǔn)電路104、開(kāi)關(guān)Si、二極管105、電感器Li、電容器Cl、負(fù)載106，(例如，發(fā)光二極管(LED))、緩沖器107和電阻Rl0 電阻Rl決定負(fù)載106的電平。盡管滯后功率變換器100被當(dāng)作圖IA中的LED的驅(qū)動(dòng)器使用，但對(duì)于滯后功率變換器不同的應(yīng)用方式，也可以具有除LED以外的不同的負(fù)載106。校準(zhǔn)電路104接收受控電壓Vfb (即，用于控制負(fù)載106的電流)作為輸入，并且向滯后比較器102的正極端子提供校準(zhǔn)電壓Vcomp作為可變參考電平。滯后比較器102的負(fù)極端子接收Vfb輸入。校準(zhǔn)電路104包括低通濾波器(LPF) 108、比較器110、電荷泵116、 電容器C2、分壓器112和電壓鉗位器114，并且提供Vcomp的動(dòng)態(tài)調(diào)整。該電荷泵116包括開(kāi)關(guān)S3和開(kāi)關(guān)S4，以及電流源11和電流源12。LPF 108通過(guò)過(guò)濾受控電壓Vfb的高頻成分來(lái)平均Vfb，隨后與Vrefl (即，比較器110中的目標(biāo)電壓)相比較。LPF 108可以是，例如，電阻-電容(RC)濾波器。比較器110不具有滯后性，并且可以利用諸如運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)Vcomp和Vfb之間的差(例如，Vcomp-Vfb)達(dá)到滯后比較器102的高滯后閾值電平(Vref_high，正值)或低滯后閾值電平(Vrfe_low，負(fù)值)時(shí)，S卩，Vfb分別達(dá)到 (Vcomp-VrefJiigh)的低閾值點(diǎn)，或達(dá)到(VCOmp-Vref_lOW)的高閾值點(diǎn)時(shí)，開(kāi)關(guān)Sl (以及二極管10 被控制以保持輸出電壓(Vout)和電流以預(yù)定的水平經(jīng)過(guò)負(fù)載106。在示例性滯后比較器102中，如果(Vcomp-Vfb)高于Vref_high，滯后比較器102的輸出變成邏輯1。 同樣地，如果(Vcomp-Vfb)低于Vref_l0W，滯后比較器的輸出變成邏輯0。滯后比較器102 的輸出控制開(kāi)關(guān)Sl (和二極管105)。例如，如果Vcomp減去Vfb高于高滯后閾值電平(VrefJiigh)，則Sl被接通。當(dāng) Sl被接通時(shí)，Vin的電壓電平被提供給電感器Li，二極管105反向偏壓(斷開(kāi))，并且經(jīng)過(guò)電感器Ll的電流增大，Vfb也增大了。因此，如果(Vcomp-Vfb)高于VrefJiigh(即，Vfb低于低閾值點(diǎn) Vfb_low，Vfb_low = Vcomp-Vref_high)，則 Vfb 增大。如果Vcomp減去Vfb低于低滯后閾值電平(Vref_low)，則Sl被斷開(kāi)。當(dāng)Sl被斷開(kāi)時(shí)，Vin的電壓電平不再被提供給電感器Li，二極管105正向偏壓(接通)，并且經(jīng)過(guò)電感器Ll的電流減小，Vfb也減小了。二極管105作為開(kāi)關(guān)Sl的輔助開(kāi)關(guān)。因此，如果 (Vcomp-Vfb)低于 Vref_low( S卩，Vfb 高于高閾值點(diǎn) Vfb_high，Vfb_high = Vcomp-Vref_ low), Vfb 減小。校準(zhǔn)電路104的比較器110將平均的受控電壓Vfb (經(jīng)過(guò)低通濾波器108)與預(yù)設(shè)的目標(biāo)電壓(Vrefl)進(jìn)行比較，并且控制開(kāi)關(guān)S3和開(kāi)關(guān)S4。如果平均的受控電壓(Vfb)小于預(yù)設(shè)的電壓Vrefl，則比較器110的輸出端向電荷泵116輸出信號(hào)以閉合S3(并且打開(kāi) S4)，從而增大充電電感器C2的電壓Vc。Vc經(jīng)過(guò)分壓器112和電壓鉗位器電路114，以將 Vc的分電壓Vc作為電壓Vcomp提供給滯后比較器102的正極端子，該Vcomp的電平高于其之前的值。例如，當(dāng)滯后功率變換器100在其初始階段正啟動(dòng)的時(shí)候，電壓鉗位器114限制 Vcomp值，使Vcomp不超過(guò)預(yù)設(shè)的最大值。當(dāng)Vcomp電平較高時(shí)，與滯后比較器102的負(fù)極端子連接的Vfb以其滯后性能，圍繞著Vcomp的較高的參考電平擺動(dòng)。因此，校準(zhǔn)電路104通過(guò)基于與Vrefl相比的平均Vfb 對(duì)Vcomp的電平進(jìn)行調(diào)整，以提供反饋功能，并且對(duì)平均的受控電壓Vfb的減小進(jìn)行補(bǔ)償。同樣地，如果平均的受控電壓Vfb大于預(yù)設(shè)的電壓Vrefl，則比較器110的輸出端向電荷泵116輸出信號(hào)，以閉合開(kāi)關(guān)S4(并且打開(kāi)S3)，從而減小充電電感器C2的電壓Vc。 Vc經(jīng)過(guò)分壓器112和電壓鉗位器電路114，以將Vc分電壓作為電壓Vcomp提供給滯后比較器102的正極端子，該Vcomp的電平低于其之前的值。當(dāng)Vcomp電平較低時(shí)，與滯后比較器 102的負(fù)極端子連接的Vfb以其滯后性能，圍繞著Vcomp的較低的參考電平擺動(dòng)。因此，校準(zhǔn)電路104通過(guò)基于與Vrefl相比的Vfb對(duì)Vcomp電平進(jìn)行調(diào)整，以提供反饋功能，并且通過(guò)對(duì)電容器電壓Vc進(jìn)行放電以及達(dá)到滯后比較器102的較低的Vcomp，從而對(duì)平均的受控電壓Vfb的增加進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)通過(guò)校準(zhǔn)電路104如上所述地校準(zhǔn)Vcomp時(shí)，根據(jù)相應(yīng)的Vfb通過(guò)Vcomp周?chē)臏蟠翱谛纬蓽蟊容^器102的高閾值點(diǎn)和低閾值點(diǎn)，即，(Vcomp-Vref_low)和 (Vcomp-Vref_high)。這意味著，Vfb在高/低閾值點(diǎn)間來(lái)回?cái)[動(dòng)，高/低閾值點(diǎn)是可變化的，并且基于Vcomp進(jìn)行校準(zhǔn)，以便使平均的Vfb保持等于預(yù)設(shè)的值Vrefl。通過(guò)校準(zhǔn)電路104動(dòng)態(tài)地并且連續(xù)地將Vfb反饋給Vcomp，以補(bǔ)償滯后比較器102 的閾值點(diǎn)偏移，從而將Vfb (這是輸出電壓Vout的一部分)控制成為被良好限定/控制的預(yù)設(shè)值，其中，該閾值點(diǎn)的偏移由PVT變化而產(chǎn)生的響應(yīng)時(shí)間以及環(huán)路延遲的變化所導(dǎo)致。 因此，提供給負(fù)載106的平均負(fù)載電流被保持在準(zhǔn)確地跨在PVT的預(yù)設(shè)值上。例如，如果沒(méi)有校準(zhǔn)電路104，響應(yīng)時(shí)間和環(huán)路延遲的變化能夠?qū)е鲁霈F(xiàn)低于期望的平均Vfb和負(fù)載電流(或輸出電壓Vout)的值。在整個(gè)PVT變化的給定范圍中(例如，_40°C至125°C溫度下的各種工藝角)，負(fù)載106上的受控電流誤差被很好地控制在的變化以下，與此相比，在相同的操作條件下，另一沒(méi)有校準(zhǔn)電路104的電路誤差在20%左右。通過(guò)比較器110的快速比較，滯后功率變換器100對(duì)Vfb (負(fù)載電流)的變化具有快速的反應(yīng)，還具有對(duì)于電荷泵116的電流模式的充電/放電。同時(shí)，校準(zhǔn)電路104很緊湊， 因此，幾乎不對(duì)芯片區(qū)域產(chǎn)生損害。另外，與傳統(tǒng)的功率變換器相比，該滯后功率變換器100 對(duì)功率消耗或效率不具有顯著的副作用?？梢栽跍蠊β首儞Q器100中使用一種靈活的設(shè)計(jì)來(lái)例如，控制充電速度、響應(yīng)時(shí)間(帶寬)以及電壓擺動(dòng)范圍等。例如，為了在一些變換占空因數(shù)大于50%的應(yīng)用中進(jìn)行正確的操作，如果Vrefl是200mV，則Vcomp可以在大于200mV的范圍內(nèi)，例如，250mV。由于分壓器112具有大約1/5分壓值，所以電壓Vc可以是250mVX 5 = 1. 25V，從而能夠?qū)c 控制在適當(dāng)?shù)碾妷?例如，大約是電荷泵116電源電壓的一半)，適合于電流源11和/或電流源12的設(shè)計(jì)。圖IB是示出根據(jù)一些實(shí)施例的另一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(降壓變換器)的示意圖。使用開(kāi)關(guān)S2替代圖IA中的二極管105來(lái)實(shí)施該滯后功率變換器101。在滯后功率變換器101中，滯后比較器102基于Vcomp和Vfb的比較來(lái)控制開(kāi)關(guān)S 1和S2。當(dāng)Vcomp和Vfb之間的差(即，(Vcomp-Vfb))達(dá)到滯后比較器102的高或低滯后閾值電平(Vref_high，Vref_low)時(shí)，控制開(kāi)關(guān)Sl和開(kāi)關(guān)S2，以保持通過(guò)負(fù)載106的電壓 Vout和電流處在預(yù)定的電平。例如，如果Vcomp減去Vfb大于高滯后閾值電平1 (VrefJiigh)，Sl被接通(并且 S2被斷開(kāi))。當(dāng)Sl被接通(即，閉合)(并且S2被打開(kāi))時(shí)，通過(guò)電感器Ll的電流增大， Vfb該電流也增大了 Vfb。如果Vcomp減去Vfb低于低滯后閾值電平(Vref_low)，Sl被斷開(kāi)(并且S2被接通)。當(dāng)Sl被斷開(kāi)(即，打開(kāi))(并且S2被閉合)，通過(guò)電感器Ll的電流減小，Vfb也減小了。電阻Rl決定負(fù)載106的電平。在滯后功率變換器101中的校準(zhǔn)電路 104的功能與上述在圖IA中的電路類(lèi)似。圖2是示出根據(jù)一些實(shí)施例的又一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(降壓變換器)的示意圖。在圖IA和圖IB中的滯后功率變換器100和101中，滯后比較器102 具有基于Vcomp和Vfb之間的差的高滯后閾值電平和低滯后閾值電平(Vref_high和Vref_ low)。可變化的并且基于Vcomp校準(zhǔn)的Vfb可以在(Vcomp_Vref_high)禾Π (Vcomp-Vref_ low)周?chē)鷶[動(dòng)，從而保持該平均的Vfb等于預(yù)設(shè)值Vrefl。在比較中，對(duì)于滯后功率變換器200來(lái)講，兩個(gè)比較器202和204是無(wú)滯后比較器。提供給比較器202的負(fù)極端子的校準(zhǔn)Vcomp作為滯后功率變換器200中的高閾值點(diǎn)。 參考電壓Vref2被提供給比較器204的正極端子，并且作為滯后功率變換器200的低閾值點(diǎn)。該Vref2被固定成預(yù)設(shè)的值，例如，150mV。比較器202輸出的是信號(hào)Sig_stop，該信號(hào)通過(guò)SR-鎖存器啟用開(kāi)關(guān)S2。比較器 204輸出的是信號(hào)Sig_start，該信號(hào)通過(guò)SR-鎖存器208啟用開(kāi)關(guān)Sl。例如，如果Vfb具有比Vcomp更高的電平，Sig_stop信號(hào)是邏輯1 (高)，而Sig_start信號(hào)是邏輯O (低)。 分別地，SR-鎖存器206的輸出Vg2是邏輯1 (高)，以接通開(kāi)關(guān)S2，并且SR-鎖存器208的輸出Vgl是邏輯0(低)，以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)Si。這減小了 Vfb的電平。同樣地，如果Vfb具有比 Vref2更低的電平，那么，與上述相反，增加了 Vfb的電平。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以通過(guò)向比較器204提供校準(zhǔn)電壓Vcomp代替Vref2，以及通過(guò)向比較器203提供另外的參考電壓 Vref3代替Vcomp，以實(shí)施相似的校準(zhǔn)/動(dòng)態(tài)調(diào)整。圖3是示出在圖2中根據(jù)一些實(shí)施例的帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器 (降壓變換器)的波形的曲線圖。在這個(gè)實(shí)例中，Vin = 48V，目標(biāo)Vout = 40V,占空因數(shù)= 83% (占空因數(shù)是開(kāi)關(guān)Sl被接通的時(shí)間與一個(gè)周期時(shí)間的時(shí)間比)，目標(biāo)負(fù)載(例如，LED) 電流=200mA。Vrefl被設(shè)定為200mA，而Vref2被設(shè)定為150mV。Sig_start和Sig_stop的波形示出當(dāng)開(kāi)關(guān)Sl和開(kāi)關(guān)S2啟用和不啟用時(shí)的狀況。 圖3中的Vcomp波形示出Vcomp被連續(xù)地校準(zhǔn)成大約300mA，從而使VFB在兩個(gè)參考電平 (即，150mV和200mA)擺動(dòng)，以不受響應(yīng)時(shí)間和環(huán)路延遲變化影響地具有平均200mV的Vfb。 負(fù)載電流波形示出負(fù)載電流被保持在大約200mV，而輸出電流(輸出電壓Vout)波形示出電壓被保持在大約40V。對(duì)于沒(méi)有校準(zhǔn)電路104的傳統(tǒng)電路來(lái)講，在給定的PVT變化范圍內(nèi)，電流誤差是 10 % -20 %。例如，在一個(gè)帶有200mV的目標(biāo)負(fù)載電流的傳統(tǒng)電路中，負(fù)載電流是175mA，或者說(shuō)表現(xiàn)出12. 5%的誤差。通過(guò)比較，在同樣的操作條件下，利用校準(zhǔn)電路104的示例性滯后功率變換器表現(xiàn)出或更低的誤差。同樣，在一個(gè)LED驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用實(shí)例中，當(dāng)有校準(zhǔn)電路104的滯后功率變換器適用于調(diào)光功能(減小占空因數(shù))時(shí)，該滯后功率變換器運(yùn)行非常好。例如，當(dāng)占空因數(shù)為10%時(shí)，20mA的目標(biāo)負(fù)載電流的電流精度在0.25%以?xún)?nèi)。圖4是示出根據(jù)一些實(shí)施例的又一個(gè)帶有校準(zhǔn)電路的示例性滯后功率變換器(升壓變換器)的示意圖。代替圖1A、圖IB和/或圖2中的降壓變換器，滯后功率變換器400 是升壓變換器。該升壓變換器400包括電感器L2、開(kāi)關(guān)S5和二極管402。當(dāng)開(kāi)關(guān)S5閉合時(shí)，經(jīng)過(guò)電感器L2的電流增大。當(dāng)S5打開(kāi)時(shí)，電感器電流流過(guò)負(fù)載106，并且Vfb減小。校準(zhǔn)電路104的作用與該校準(zhǔn)電路在圖IA中所述滯后功率變換器100(降壓變換器)中的作用類(lèi)似。圖5是控制功率變換器的方法的流程圖，該功率變換器是在圖1A、圖1B、圖2和/ 或圖4中的，根據(jù)一些實(shí)施例的，示例性的滯后功率變換器中的一種。在步驟502中，代表功率變換器(例如100、101、200或400)的至少一部分輸出電壓(例如，Vfb)的反饋電壓被提供給校準(zhǔn)電路(例如，104)。在步驟504中，校準(zhǔn)電路(例如，104)提供校準(zhǔn)電壓(例如，Vcomp)給滯后功率變換器(例如，100、101、200或400)中的第一比較器(例如，102或 202)。在步驟506中，第一比較器(例如，102或202)基于校準(zhǔn)電壓(例如，Vcomp)，控制輸出電壓(例如，Vout)以及輸出電壓的至少一部分(例如，Vcomp)在各個(gè)實(shí)施例中，比較電路(例如，104)中的第二比較器(例如，110)接收反饋電壓(例如，Vfb)。該比較器(例如，110)將反饋電壓(例如，Vfb)與第一參考電壓Vrefl相比較。第二比較器(例如，110)提供校準(zhǔn)比較器輸出。該校準(zhǔn)比較器輸出控制校準(zhǔn)電路(例如，104)中的電荷泵(例如，116)。該電荷泵(例如，116)提供校準(zhǔn)電壓(例如，Vcomp)。在各個(gè)實(shí)施例中，校準(zhǔn)電路(例如，104)中的分壓器(例如，112)對(duì)來(lái)自電荷泵 (例如，116)的輸出電壓(例如，Vc)進(jìn)行分壓。該分壓輸出作為校準(zhǔn)電壓(例如，Vcomp) 被提供出去。校準(zhǔn)電路(例如，104)中的電壓鉗位器(例如，114)限制校準(zhǔn)電壓(例如， Vcomp)。校準(zhǔn)電路(例如，104)中的低導(dǎo)通濾波器(例如，108)對(duì)反饋電壓(例如，Vfb)進(jìn)行平均。在各個(gè)實(shí)施例中，接收第二參考電壓(例如，Vref 2)的第三比較器(例如，204)以及第三比較器(例如，204)以及第一比較器(例如，202)基于校準(zhǔn)電壓(例如，Vcomp)、反饋電壓(例如，Vfb)以及第二參考電壓(例如，Vref2)來(lái)控制輸出電壓(Vout)。根據(jù)一些實(shí)施例，滯后功率變換器包括比較器、校準(zhǔn)電路以及具有輸出電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓與校準(zhǔn)電路連接。校準(zhǔn)電路提供校準(zhǔn)電壓給比較器。比較器基于校準(zhǔn)電壓和反饋電壓控制輸出電壓。根據(jù)一些實(shí)施例，用于滯后功率變換器的方法包括將代表滯后功率變換器的至少一部分輸出電壓的反饋電壓提供給校準(zhǔn)電路。校準(zhǔn)電路將校準(zhǔn)電壓提供給滯后性功率變換器中的比較器。比較器基于校準(zhǔn)電壓和反饋電壓控制輸出電壓。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，本發(fā)明可以有許多實(shí)施例變化。盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明主旨和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請(qǐng)的范圍并不僅限于工藝、機(jī)器、 方法和步驟的特定實(shí)施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，通過(guò)公開(kāi)的實(shí)施例，現(xiàn)有的或今后開(kāi)發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù)本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、方法或步驟根據(jù)本發(fā)明可以被使用。 上述方法實(shí)施例示出的是示例性的步驟，不要求必須按照所示順序執(zhí)行?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明實(shí)施例的主旨和范圍，對(duì)步驟進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶砑樱鎿Q和更改順序，和/或刪除。組合了不同權(quán)利要求和/或?qū)嵤├膶?shí)施例都處在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在閱讀本發(fā)明之后，這些實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)講將是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種滯后功率變換器，包括 第一比較器；校準(zhǔn)電路，以及輸出節(jié)點(diǎn)，所述輸出節(jié)點(diǎn)布置為具有輸出電壓；其中，所述校準(zhǔn)電路配置為向所述第一比較器提供校準(zhǔn)電壓，并且所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓和代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓來(lái)控制所述輸出電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滯后功率變換器，其中，所述校準(zhǔn)電路包括第二比較器，所述第二比較器配置為接收反饋電壓，將所述反饋電壓與第一參考電壓進(jìn)行比較，并且提供校準(zhǔn)比較器輸出；以及電荷泵，其中，所述校準(zhǔn)比較器輸出配置為控制電荷泵，并且所述電荷泵配置為提供所述校準(zhǔn)電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滯后功率變換器，其中，所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括分壓器， 所述分壓器配置為對(duì)電荷泵的輸出電壓進(jìn)行分壓，并且提供被分壓的輸出電壓作為所述校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括電壓鉗位器，所述電壓鉗位器配置為限制所述校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低通濾波器配置為將所述反饋電壓平均；或者所述電荷泵包括至少一個(gè)開(kāi)關(guān)和至少一個(gè)電流源。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滯后功率變換器，進(jìn)一步包括第三比較器，所述第三比較器配置為接收第二參考電壓，并且與所述第一比較器一起，基于所述校準(zhǔn)電壓、所述反饋電壓、以及所述第二參考電壓來(lái)控制所述輸出電壓；以及兩個(gè)與所述第一比較器和所述第三比較器連接的鎖存器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滯后功率變換器，其中，所述滯后功率變換器包括降壓變換器；或者所述滯后功率變換器包括升壓變換器。
6.一種控制滯后功率變換器的方法，包括將代表滯后功率變換器的至少一部分輸出電壓的反饋電壓提供給校準(zhǔn)電路； 所述校準(zhǔn)電路向在所述滯后功率變換器中的第一比較器提供校準(zhǔn)電壓； 所述第一比較器基于校準(zhǔn)電壓和至少一部分的輸出電壓來(lái)控制輸出電壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括 所述校準(zhǔn)電路中的第二比較器接收所述反饋電壓；所述第二比較器將所述反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較；并且提供校準(zhǔn)比較器輸出電壓，以及所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述校準(zhǔn)比較器輸出電壓控制在所述校準(zhǔn)電路中的電荷泵；以及所述電荷泵為所述校準(zhǔn)電壓提供電荷泵電壓，以及所述方法進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的分壓器對(duì)所述電荷泵電壓進(jìn)行分壓；以及提供被分壓的電荷泵電壓作為所述校準(zhǔn)電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的電荷泵限制所述校準(zhǔn)電壓；或者所述方法進(jìn)一步包括在所述校準(zhǔn)電路中的低通濾波器對(duì)至少一部分輸出電壓進(jìn)行平均；或者所述方法進(jìn)一步包括 第二比較器接收參考電壓；并且所述第二比較器與所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓、所述反饋電壓、以及所述參考電壓來(lái)控制輸出電壓。
9.一種集成電路，所述集成電路包括滯后功率變換器，所述滯后功率變換器包括 輸出節(jié)點(diǎn)，所述輸出節(jié)點(diǎn)布置為具有輸出電壓；第一比較器，所述第一比較器布置為接收代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓； 開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)連接在所述第一比較器的輸出端上；以及校準(zhǔn)電路，包括第二比較器，所述第二比較器配置為接收反饋電壓，將反饋電壓與參考電壓進(jìn)行比較， 并且提供校準(zhǔn)比較器輸出電壓；以及電荷泵，所述電荷泵配置為控制電荷泵電壓，所述電荷泵電壓由第二比較器根據(jù)校準(zhǔn)比較器輸出電壓進(jìn)行控制；其中，所述反饋電壓被布置成與校準(zhǔn)電路連接，所述校準(zhǔn)電路配置為將電荷泵電壓中的校準(zhǔn)電壓提供給所述第一比較器，并且所述第一比較器基于所述校準(zhǔn)電壓和所述反饋電壓來(lái)控制開(kāi)關(guān)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的集成電路，其中，所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括分壓器，所述分壓器配置為對(duì)電荷泵電壓進(jìn)行分壓，并且將被分壓的電荷泵電壓作為校準(zhǔn)電壓提供；以及電壓鉗位器，所述電壓鉗位器配置為限制校準(zhǔn)電壓；或者所述校準(zhǔn)電路進(jìn)一步包括低通濾波器，所述低通濾波器配置為將所述反饋電壓平均。
全文摘要
一種滯后功率變換器包括比較器、校準(zhǔn)電路、以及具有輸出電壓的輸出節(jié)點(diǎn)。該校準(zhǔn)電路配置為向比較器提供校準(zhǔn)電壓。該比較器基于校準(zhǔn)電壓和代表至少一部分輸出電壓的反饋電壓來(lái)控制輸出電壓。本發(fā)明還提供了一種帶有校準(zhǔn)電路的滯后功率變換器。
文檔編號(hào)H02M3/00GK102480222SQ20111031482
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者戴嘉良, 索南·艾瑞克, 羅許·艾倫 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司