專利名稱：快速恢復(fù)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的控制電路，尤其涉及用于對(duì) DC開關(guān)式電源(SMPS)產(chǎn)生控制信號(hào)的控制電路。
背景技術(shù)：
DC開關(guān)式電源(SMPS)用來(lái)將電路的電源電壓轉(zhuǎn)換為不同的DC電壓電平。DC-DC 轉(zhuǎn)換器的輸出電壓可以低于輸入電壓(例如，在降壓轉(zhuǎn)換器的情況下)，可以高于輸入電壓 (例如，在升壓轉(zhuǎn)換器的情況下)，或者可以高于或低于輸入電壓(例如，在升降壓轉(zhuǎn)換器的情況下)。這種電路包括開關(guān)晶體管，并且這些電路的輸出電壓受開關(guān)晶體管的占空比的控制。為了調(diào)節(jié)開關(guān)晶體管的占空比，從而調(diào)節(jié)輸出電壓，已提出過(guò)模擬和數(shù)字控制電路。數(shù)字控制電路相對(duì)于模擬控制電路具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即使用較少的芯片表面面積，因此在許多應(yīng)用(諸如便攜式電腦、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)等)中，數(shù)字控制電路是優(yōu)選的技術(shù)方案。已知的數(shù)字控制電路的一個(gè)問(wèn)題是，其通常在功耗方面效率較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于，至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種控制電路，布置來(lái)基于反饋電壓在連續(xù)的第一、第二和第三時(shí)間段期間產(chǎn)生控制信號(hào)，用于控制開關(guān)式電源的至少一個(gè)晶體管，其中在第一和第三時(shí)間段期間，控制電路適于將SMPS的輸出電壓調(diào)節(jié)為第一電壓電平，在第二時(shí)間段期間，控制電路適于控制SMPS輸出低電壓，所述控制電路包括存儲(chǔ)器，適于存儲(chǔ)在第一時(shí)間段的末尾由控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的表示，其中控制電路適于在第三時(shí)間段的開始基于所存儲(chǔ)的表示而輸出控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，控制電路是數(shù)字控制電路，并且控制信號(hào)的所述表示
是數(shù)字值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述控制信號(hào)是PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，其占空比確定所述開關(guān)式電源的輸出電壓，并且控制信號(hào)的所述表示是數(shù)字占空比值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，控制電路包括數(shù)字控制器，適于在連續(xù)的多個(gè)循環(huán)中輸出數(shù)字值；以及數(shù)字脈沖寬度調(diào)制塊，布置來(lái)從數(shù)字控制器接收數(shù)字值并基于該數(shù)字值產(chǎn)生控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，控制電路適于在第三時(shí)間段的開始的數(shù)字控制器的 N個(gè)循環(huán)中基于所存儲(chǔ)的表示來(lái)輸出控制信號(hào)，其中N至少等于2。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，數(shù)字控制器包括另一個(gè)存儲(chǔ)器，布置來(lái)在第一時(shí)間段的末尾存儲(chǔ)反饋電壓的表示；以及控制電路適于在第三時(shí)間段的開始基于所存儲(chǔ)的控制信號(hào)的表示來(lái)輸出控制信號(hào)，直到反饋電壓達(dá)到確定值。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，控制電路還包括比較器，布置來(lái)比較另一存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的反饋電壓的表示和第三時(shí)間段期間反饋電壓的表示，其中控制電路布置為基于比較器的輸出來(lái)確定反饋電壓達(dá)到確定值的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，數(shù)字控制器適于基于使用查找表、抖動(dòng)控制、和模糊邏輯中的一個(gè)或多個(gè)的控制算法來(lái)確定數(shù)字值。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，控制電路還包括緩沖器，其耦合到存儲(chǔ)器并布置來(lái)輸出數(shù)字值。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，其包括上述控制電路和耦合到該控制電路的開關(guān)式電源。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述開關(guān)式電源是降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、以及升降壓轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種電子裝置，包括電源單元，布置來(lái)產(chǎn)生電源電壓；以及上述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，布置來(lái)將DC電源電壓轉(zhuǎn)換為不同于電源電壓電平的電壓電平。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器布置來(lái)驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于反饋電壓在連續(xù)的第一、第二和第三時(shí)間段期間產(chǎn)生控制信號(hào)的方法，該控制信號(hào)用于控制開關(guān)式電源的至少一個(gè)晶體管，其中在第一和第三時(shí)間段期間，控制電路適于將SMPS的輸出電壓調(diào)節(jié)為第一電壓電平，在第二時(shí)間段期間，控制電路適于控制SMPS輸出低電壓，所述方法包括以下步驟將在第一時(shí)間段的末尾由控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的表示存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中；以及在第三時(shí)間段的開始基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表示來(lái)輸出控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括接收表示第一、第二和第三時(shí)間段的定時(shí)的指令信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在第一和第三時(shí)間段期間，通過(guò)數(shù)字控制器在連續(xù)的多個(gè)循環(huán)中產(chǎn)生數(shù)字值；通過(guò)數(shù)字脈沖寬度調(diào)制塊基于該數(shù)字值產(chǎn)生控制信號(hào)，其中，在第三時(shí)間段的開始的數(shù)字控制器的多個(gè)循環(huán)中輸出基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表示的控制信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括在第一時(shí)間段的末尾在另一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)反饋電壓的表示；通過(guò)比較器比較第三時(shí)間段期間的反饋電壓的表示和所存儲(chǔ)的反饋電壓的表示，其中在第三時(shí)間段的開始輸出基于存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的表示的控制信號(hào)，直到比較結(jié)果達(dá)到確定值。


本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)以下參考附圖對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述而變得顯而易見，這些描述為示例性的而非限制性的，其中圖1示出了 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的示例的示意圖；圖2示出了圖1所示DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓和指令信號(hào)的時(shí)序圖的示例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的示意圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖3所示DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的更詳細(xì)的示意圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4所示DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的信號(hào)的時(shí)序圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖4所示DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的更詳細(xì)的數(shù)字控制器的示意圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的圖4所示數(shù)字控制器的可選實(shí)施例的示意圖；以及圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子裝置的示意圖。在所有附圖中，相同的特征采用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1示出了 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器100的示例的示意圖。DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器100包括開關(guān)式電源(SMPS) 102，耦合到用于接收輸入電壓Vin的輸入線104，并且耦合到用于提供輸出電壓Vqut的輸出線106。輸出電壓Vqut驅(qū)動(dòng)負(fù)載108，在該示例中，負(fù)載108包括耦合在輸出線106與地之間的一連串LED (發(fā)光二極管)110。輸出線106還耦合到控制電路112，并且輸出電壓向控制電路112提供反饋電壓VF?？刂齐娐?12在輸入線114上接收參考電壓Vkef，并且在輸入線116上接收指令信號(hào)(CMD)?；谛盘?hào)VF、VKEF和CMD，控制電路112產(chǎn)生控制信號(hào)V。，其提供在線118上以控制SMPS 102。特別地，控制信號(hào)Ve控制SMPS 102中的一個(gè)或多個(gè)開關(guān)來(lái)調(diào)整輸出電壓VOTT?？梢栽O(shè)計(jì)特定類型的負(fù)載來(lái)由DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器100周期性地驅(qū)動(dòng)。例如，可以將LED 110控制為一閃一閃以減小其亮度，以及通過(guò)控制接通周期的占空比，可以調(diào)整LED 的亮度。因此，電壓Vott可以是方波的形式，其具有例如約IOOHz的頻率，使得LED的閃爍對(duì)人眼來(lái)說(shuō)是不可覺察的。圖1中的指令信號(hào)CMD用來(lái)激活或停用控制電路112，從而使SMPS 102的輸出電壓Vot在高值與低值之間交替。圖2示出了根據(jù)一個(gè)示例的指令信號(hào)CMD和輸出電壓Vott的時(shí)序圖。指令信號(hào) CMD是方波，具有周期tP，每個(gè)周期包括持續(xù)時(shí)間的高脈沖和持續(xù)時(shí)間t,的低脈沖。在高脈沖期間，DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vott被控制為等于參考電壓VKEF。特別地， 激活控制電路112來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，以使得反饋電壓Vf等于參考電壓VKEF。在低脈沖期間， DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電SVot下降到低電平\，例如接地。特別地，停用控制電路112 以使得向SMPS 102輸出恒定的低電壓，例如接地。如圖2所示，SMPS的輸出電壓Vott在t,時(shí)間段的開始快速下降到\。但是，在下一個(gè)tw時(shí)間段的開始，輸出電壓Vott再次緩慢地上升到VKEF。圖2中將該上升時(shí)間標(biāo)記為 tK。該延遲由控制電路112在線118上實(shí)現(xiàn)與期望的輸出電壓對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)Vc所需的循環(huán)數(shù)而產(chǎn)生。例如，控制電路使用抖動(dòng)控制、查找表或模糊邏輯來(lái)確定控制信號(hào)\，并且這些控制算法通常需要幾十甚至幾百個(gè)循環(huán)來(lái)得出正確的電平。在輸出電壓達(dá)到期望的電平之前，負(fù)載不能根據(jù)需要操作。例如，在負(fù)載為L(zhǎng)ED的情況下，在達(dá)到特定電壓之前，LED不能導(dǎo)通。因此，DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器100在時(shí)間段tK期間輸出的功率基本被浪費(fèi)，從而導(dǎo)致較低的效率。圖3示出了 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300。DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300的與圖1所示DC-DC 電壓轉(zhuǎn)換器100相同的元件采用相同的參考標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)記，并且不對(duì)其進(jìn)行再次詳細(xì)描述。在DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300中，用控制電路302代替控制電路112。控制電路302接收反饋電壓VF，在該示例中為SMPS 102的輸出電壓νουτ，但是在其他實(shí)施例中可以為不同的電壓。控制電路302還接收指令信號(hào)CMD和參考電壓Vkef，并且輸出控制電壓V。。控制電路 302與控制電路112之間的一個(gè)不同是，控制電路302包括存儲(chǔ)器304，用于存儲(chǔ)在指令信號(hào)CMD的tw時(shí)間段的末尾由控制電路302所產(chǎn)生的控制信號(hào)V。的表示。然后，在指令信號(hào)CMD的隨后的t0N時(shí)間段的開始，控制電路302輸出存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中的值，在下文中將更詳細(xì)地說(shuō)明。圖4更詳細(xì)地示出了圖3所示的DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300。在該示例中，SMPS 102 是升壓轉(zhuǎn)換器。SMPS 102包括電阻器404，其一端耦合到輸入線104，另一端耦合到電感器 406的一端。例如，電阻器404表示電感器406的電阻，電感器406通常由線圈形成。電感器406的另一端耦合到晶體管408的一個(gè)主電流端子和二極管410的負(fù)極，在該示例中， 晶體管408為MOS晶體管，二極管410表示晶體管408的內(nèi)部結(jié)。二極管410的正極耦合到晶體管408的另一個(gè)主電流端子，晶體管408的另一個(gè)主電流端子還耦合到地。晶體管 408的柵節(jié)點(diǎn)耦合到緩沖器414的輸出端。電感器406還耦合到二極管412的正極。二極管412的負(fù)極耦合到SMPS 102的輸出線106，并且還耦合到在輸出線106與地之間串聯(lián)耦合的電容器416和電阻器418。與圖1所示示例一樣，圖4中的負(fù)載108包括一連串二極管110。在該示例中，負(fù)載108不直接耦合到地，而是通過(guò)電阻器420耦合到地，并且從電阻器420與負(fù)載108之間的節(jié)點(diǎn)421取到控制電路302的反饋電壓VF。因此，在該示例中，反饋電壓Vf基于通過(guò)負(fù)載的電流，通過(guò)負(fù)載的電流也通過(guò)電阻器420。在該示例中，參考電壓Vkef等于節(jié)點(diǎn)421的期望電壓?？刂齐娐?02包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 422，其輸入端耦合到節(jié)點(diǎn)421，用于接收反饋電壓VF。數(shù)字控制器4 耦合到ADC的輸出端，并且數(shù)字脈沖寬度調(diào)制塊(DPWM)^6耦合到數(shù)字控制器424的輸出端。ADC 422將信號(hào)Vf轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，并且將其作為數(shù)字信號(hào)Vf (η)提供給數(shù)字控制器424。數(shù)字控制器似4基于Vf(η)和在輸入線114接收的參考電壓Vkef產(chǎn)生數(shù)字占空比信號(hào)d(n)。數(shù)字占空比信號(hào)d(n)輸出到DPWM塊426，并且當(dāng)指令信號(hào)CMD為高時(shí)，d(n) 的最新值還存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中。DPWM塊似6輸出控制信號(hào)Ve到SMPS102的緩沖器414?，F(xiàn)在將描述圖4的SMPS 102的操作。當(dāng)指令信號(hào)CMD為高時(shí)，控制信號(hào)V。為方波，其占空比確定SMPS 102的輸出電壓。 在控制電壓V。為高的第一階段期間，晶體管408被控制為導(dǎo)通。因此，在第一階段期間，電流從輸入線104流過(guò)電阻器404、電感器406和晶體管408到地。在第二階段期間，控制信號(hào)Vc變低，晶體管408被控制為不導(dǎo)通。因此，在第二階段期間，電流繼續(xù)流過(guò)電感器406， 但是此時(shí)為流過(guò)二極管412到輸出線106和負(fù)載108。電荷在第二階段期間存儲(chǔ)在電容器 416上。第二階段結(jié)束后，重復(fù)第一階段，期間，通過(guò)存儲(chǔ)在電容器416上的電荷，電流繼續(xù)提供到負(fù)載108。
為了調(diào)節(jié)輸出電壓電平Vott，從而調(diào)節(jié)反饋電壓Vf，控制信號(hào)Vc具有占空比D。通過(guò)以下公式近似給出輸出電壓Vott與輸入電壓Vin的比，假設(shè)該電路處于連續(xù)操作模式，即， 電感器中的電流從不降為零并且忽略電阻V0UT/VIN = 1/(I-D)D為占空比，為0到1之間的值，其中0表示開關(guān)從不導(dǎo)通，1表示開關(guān)始終導(dǎo)通。 因此，占空比越接近1，輸出電壓越高。應(yīng)該注意，占空比長(zhǎng)時(shí)間保持非常接近或等于0或1 不是有利的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致輸出電壓下降為低于輸入電壓的電平。以下將參考圖5的時(shí)序圖來(lái)描述圖4的控制電路302的操作。如圖5所示，在第一時(shí)間段、期間，指令信號(hào)為高。在該時(shí)間段期間，ADC 422以確定的時(shí)間間隔(例如，每10 μ S)采樣反饋電壓Vf，并且將該電壓電平轉(zhuǎn)換為數(shù)字值Vf (η)。 值Vf (η)和Vkef例如都為12位，并且都被提供到數(shù)字控制器似4。數(shù)字控制器似4基于Vf (η) 和Vkef來(lái)產(chǎn)生數(shù)字占空比信號(hào)d (η)。存在多種可以用來(lái)產(chǎn)生d(n)的數(shù)字控制技術(shù)。例如， 所述控制技術(shù)可以包括抖動(dòng)、查找表、模糊邏輯、或者這些技術(shù)的組合。作為一個(gè)示例，在圖 5中示出了連續(xù)的d(n)值在時(shí)間段、期間收斂到最終值djn)?；谛盘?hào)d (η)，DPWM塊 426產(chǎn)生具有相應(yīng)占空比的控制信號(hào)\。如圖5所示，該占空比在時(shí)間段、期間基于d(n) 值的上升而增大，并且最后達(dá)到對(duì)應(yīng)于約50%的值。盡管在圖5中的時(shí)間段、期間僅示出信號(hào)d(n)和V。的幾個(gè)周期，但是實(shí)際上可以存在更多的d(n)值和V。周期。在、后的時(shí)間段、期間，指令信號(hào)CMD為低。這導(dǎo)致占空比值d(n)變低，從而控制信號(hào)\也變低，并且DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300的輸出電壓Vott將下降到低值，例如等于接地電平。信號(hào)CMD—變低，占空比信號(hào)d(n)的最后值djn)就存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中?？商鎿Q地，在信號(hào)CMD為高的時(shí)間段、期間，占空比信號(hào)d(n)的每個(gè)新的值連續(xù)地存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器 304中覆寫前一值，以使得當(dāng)CMD變低時(shí)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中的值為最新的值djn)。在t2后的時(shí)間段t3期間，CMD再次為高。在時(shí)間段t3開始的N個(gè)循環(huán)中，不產(chǎn)生新的d(n)值，數(shù)字控制器4 輸出來(lái)自存儲(chǔ)器304的最后值djn)到DPWM塊426。如圖5 所示，在保持時(shí)間段、期間輸出值< (η)，保持時(shí)間段、例如具有介于兩個(gè)和幾百個(gè)循環(huán)之間的持續(xù)時(shí)間。該持續(xù)時(shí)間、允許SMPS 102的輸出電壓在通過(guò)數(shù)字控制器4Μ施加正?？刂扑惴ㄖ胺€(wěn)定。由于值djn)，DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器300的輸出電壓Vqut將迅速達(dá)到其在 、時(shí)間段末尾的值。保持時(shí)間段、之后，數(shù)字控制器4M通過(guò)基于反饋電壓VF(n)和參考電壓Vkef產(chǎn)生新的d(n)值來(lái)恢復(fù)操作。圖6更詳細(xì)地示出了圖4所示的數(shù)字控制器424。在該示例中，用來(lái)產(chǎn)生信號(hào)d (η) 的控制技術(shù)基于查找表，盡管在替換實(shí)施例中可以采用其他技術(shù)。比較器602比較反饋電壓VF(n)和參考電壓Vkef，并且提供表示反饋信號(hào)中誤差的等于Vf (n)-Vkef的誤差信號(hào)Ve (η)。誤差信號(hào)Ve (η)提供至控制算法塊603?？刂扑惴▔K603 包括查找表A 604，其接收誤差信號(hào)Ve (η)，并且其輸出耦合到加法器606。誤差信號(hào)Ve (η)還提供到延遲塊608，其提供延遲后的誤差信號(hào)到另一個(gè)查找表B 610和另一個(gè)延遲塊612， 延遲塊612提供二次延遲的誤差信號(hào)到另一個(gè)查找表C 614。查找表610和614的輸出也提供到加法器606。加法器606的輸出為下一個(gè)占空比值d(n+l)，其提供至緩沖器616。緩沖器616在下一循環(huán)、輸出線618上提供占空比信號(hào)d(n)。輸出線618還作為另一個(gè)輸入提供至加法器606以及另一個(gè)延遲元件620，另一個(gè)延遲元件620將d(n)延遲一個(gè)循環(huán)，并且將延遲的占空比信號(hào)d(n-l)作為再一個(gè)輸入輸出到加法器606。緩沖器616的輸出還提供至存儲(chǔ)器304。存儲(chǔ)器304在線116上接收指令信號(hào)CMD。每個(gè)表A、B、C包括一系列可能的輸入值(例如以輸入范圍的形式)，并且輸出與每個(gè)輸入值范圍有關(guān)的值。表A直接連接到輸入302，并產(chǎn)生輸出α (Ve (η))，該輸出的值在查找表A中對(duì)應(yīng)于輸入Ve (η)的值。表B產(chǎn)生輸出β (Ve (η-1))，該輸出的值在查找表B中對(duì)應(yīng)于輸入Ve (η-1)的值。表C產(chǎn)生輸出γ (Ve (η-2))，該輸出的值在查找表C中對(duì)應(yīng)于輸入Ve (η-2)的值。控制算法塊603的傳遞函數(shù)為d (n+1) = d (η) +d (n_l) + α (Ve (η)) + β (Ve (η_1)) + γ (Ve (η_2))當(dāng)指令信號(hào)CMD變低時(shí)，存儲(chǔ)器304通過(guò)存儲(chǔ)來(lái)自緩沖器616的輸出的最后值 dL(n)來(lái)操作。然后，存儲(chǔ)器304輸出d(n)的低值(例如等于全零)至緩沖器616。然后， 在指令信號(hào)CMD為低的同時(shí)，從緩沖器616輸出該d(n)的低值。當(dāng)CMD下次變高時(shí)，存儲(chǔ)的最后值從存儲(chǔ)器304輸出到緩沖器616，并且該值從緩沖器616輸出預(yù)定的N個(gè)循環(huán)。N例如介于2與幾百之間。N被選擇為足夠高，使得在控制回路中存在非常小的或者沒有不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)。特別地，N應(yīng)該被選擇為使得在N個(gè)循環(huán)之后，DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓相對(duì)接近期望值，從而使得數(shù)字控制器可以繼續(xù)將該值調(diào)節(jié)為期望值。例如，N的值可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器(未示出)中，并且可以采用計(jì)數(shù)器(也未示出) 來(lái)確定已經(jīng)過(guò)N個(gè)循環(huán)的時(shí)間。在CMD變高后的第N個(gè)循環(huán)之后，緩沖器重置為從加法器 606接收值d (n+1)，其稍后被輸出一個(gè)循環(huán)。圖7示出了圖4的數(shù)字控制器424的替代實(shí)施例。在圖7的數(shù)字控制器4 中，沒有詳細(xì)示出控制算法塊603，例如，其可以實(shí)施與圖 6所示數(shù)字控制器424中所采用的查找表相同或不同的控制算法。圖7的控制算法塊603 可以接收也可以不接收緩沖器616的輸出作為輸入。在該實(shí)施例中，不是預(yù)定的循環(huán)數(shù)，而是基于來(lái)自比較器602的誤差信號(hào)Vjn)來(lái)確定循環(huán)數(shù)N。特別地，當(dāng)指令信號(hào)CMD變低時(shí)，不僅將來(lái)自緩沖器616的最后值djn)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器304中，還將誤差信號(hào)的最后值(η)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器704中。然后，當(dāng)指令信號(hào) CMD再次變高時(shí)，通過(guò)比較塊706比較新的誤差信號(hào)值Ve (η)和誤差信號(hào)的最后值(η)。 一旦誤差信號(hào)Ve(Ii)變得足夠接近最后值(η)，例如在幾個(gè)值的范圍內(nèi)，則從比較塊706 提供輸出信號(hào)至存儲(chǔ)器304，表示應(yīng)該再次使用控制算法。然后，存儲(chǔ)器復(fù)位緩沖器616，使得在輸出線618上輸出來(lái)自控制算法塊603的值d(n+l)。從而，基于反饋信號(hào)返回到其在指令信號(hào)CMD變低之前的電平的速度來(lái)控制循環(huán)數(shù)N。圖8示出了電子裝置800，包括功率單元PU 802，其向DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器804提供電源電壓VDD，DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器804例如為圖3所示轉(zhuǎn)換器300，并且包括例如為降壓、升壓、或升降壓轉(zhuǎn)換器的SMPS。來(lái)自DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器804的在線806上的輸出電壓Vqut提供至負(fù)載808，負(fù)載808例如為通過(guò)不同于Vdd的電壓供電的任意負(fù)載。電子裝置800例如是便攜式電腦、移動(dòng)電話、便攜式游戲控制臺(tái)、媒體播放器、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)碼相機(jī)、或其他裝置。因此，已描述了用于控制SMPS的控制電路，其中設(shè)有存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)控制電路停用之前控制信號(hào)的表示，并且在控制電路的下一個(gè)激活周期的開始從控制電路輸出該值。有利的是，這使得SMPS可以非?？斓胤祷氐狡湓诳刂齐娐吠Ｓ弥暗臓顟B(tài)。有利地，根據(jù)一些實(shí)施例，在確定的N個(gè)循環(huán)中，或者在SMPS的電壓達(dá)到確定值之前，控制電路輸出所存儲(chǔ)的控制信號(hào)的表示。這有利地確保了控制回路的穩(wěn)定性。描述了本發(fā)明的至少一個(gè)示例性實(shí)施例，許多改變、變型和改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見。例如，盡管關(guān)于升壓SMPS描述了實(shí)施例，但是，可替換地，此處所描述的控制電路可以用來(lái)控制其他類型的SMPS，諸如降壓轉(zhuǎn)換器或升降壓轉(zhuǎn)換器。此外，盡管已描述的實(shí)施例中DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的負(fù)載為一連串LED，但是，在可選實(shí)施例中，負(fù)載可以是需要有規(guī)律地在接通和斷開間切換的任意其他類型的負(fù)載。此外，盡管已描述的實(shí)施例中提供至控制電路的反饋電壓Vf是輸出電壓Vott或者圖4中節(jié)點(diǎn)420處的電壓，但是，在替代實(shí)施例中，反饋電壓可以是從另一節(jié)點(diǎn)提供。
權(quán)利要求
1.一種控制電路，布置來(lái)基于反饋電壓(Vf)在連續(xù)的第一、第二和第三時(shí)間段(t1;t2， t3)期間產(chǎn)生控制信號(hào)(V。)，用于控制開關(guān)式電源(SMPS，102)的至少一個(gè)晶體管008)，其中在第一和第三時(shí)間段期間，控制電路適于將SMPS的輸出電壓調(diào)節(jié)為第一電壓電平，并且在第二時(shí)間段期間，控制電路適于控制SMPS輸出低電壓，所述控制電路包括存儲(chǔ)器(304)，適于存儲(chǔ)在第一時(shí)間段U1)的末尾由控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的表示 (<(η))，其中控制電路適于在第三時(shí)間段的開始基于所存儲(chǔ)的所述表示而輸出控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中控制電路是數(shù)字控制電路，并且其中控制信號(hào)的所述表示是數(shù)字值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制電路，其中所述控制信號(hào)是PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，其占空比確定所述開關(guān)式電源的輸出電壓，并且其中控制信號(hào)的所述表示是數(shù)字占空比值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的控制電路，包括數(shù)字控制器GM)，適于在連續(xù)的多個(gè)循環(huán)中輸出數(shù)字值(d(n))；以及數(shù)字脈沖寬度調(diào)制(DPWM)塊0 )，布置來(lái)從數(shù)字控制器接收數(shù)字值(d(n))并基于所述數(shù)字值產(chǎn)生所述控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制電路，適于在第三時(shí)間段的開始的數(shù)字控制器的N個(gè)循環(huán)中基于所存儲(chǔ)的表示來(lái)輸出控制信號(hào)，其中N至少等于2。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制電路，其中數(shù)字控制器包括另一個(gè)存儲(chǔ)器(704)，布置來(lái)在第一時(shí)間段的末尾存儲(chǔ)反饋電壓的表示(VeL(n))；以及控制電路適于在第三時(shí)間段的開始基于所存儲(chǔ)的控制信號(hào)的所述表示來(lái)輸出控制信號(hào)，直到反饋電壓達(dá)到確定值為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制電路，還包括比較器(706)，布置來(lái)比較所述另一個(gè)存儲(chǔ)器中所存儲(chǔ)的反饋電壓的表示和第三時(shí)間段期間反饋電壓的表示(Un))，其中控制電路布置為基于所述比較器的輸出來(lái)確定所述反饋電壓達(dá)到確定值的時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的控制電路，其中所述數(shù)字控制器適于基于使用查找表、抖動(dòng)控制、和模糊邏輯中的一個(gè)或多個(gè)的控制算法來(lái)確定所述數(shù)字值。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至7中的任一項(xiàng)所述的控制電路，還包括緩沖器(616)，其耦合到所述存儲(chǔ)器并布置來(lái)輸出所述數(shù)字值(d(n))。
10.一種DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，包括權(quán)利要求1至9中的任一項(xiàng)所述的控制電路和耦合到所述控制電路的開關(guān)式電源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，其中開關(guān)式電源是降壓轉(zhuǎn)換器、升壓轉(zhuǎn)換器、以及升降壓轉(zhuǎn)換器中的一個(gè)。
12.一種電子裝置，包括電源單元，布置來(lái)產(chǎn)生電源電壓；以及權(quán)利要求10或11所述的DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，布置來(lái)將所述DC電源電壓轉(zhuǎn)換為不同于電源電壓電平的電壓電平(Vqut)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電子裝置，其中所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器布置來(lái)驅(qū)動(dòng)至少一個(gè)發(fā)光二極管(110)。
14.一種基于反饋電壓(Vf)在連續(xù)的第一、第二和第三時(shí)間段(t1; t2，t3)期間產(chǎn)生控制信號(hào)(V。)的方法，該控制信號(hào)用于控制開關(guān)式電源(SMPS，102)的至少一個(gè)晶體管 008)，其中在第一和第三時(shí)間段期間，控制電路適于將SMPS的輸出電壓調(diào)節(jié)為第一電壓電平，在第二時(shí)間段期間，控制電路適于控制SMPS輸出低電壓(\)，所述方法包括以下步驟將在第一時(shí)間段U1)的末尾由控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的表示(djn))存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器 (304)中；以及在第三時(shí)間段的開始基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的所述表示來(lái)輸出控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括接收表示所述第一、第二和第三時(shí)間段的定時(shí)的指令信號(hào)(CMD)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或15所述的方法，還包括在所述第一和第三時(shí)間段期間，通過(guò)數(shù)字控制器在連續(xù)的多個(gè)循環(huán)中產(chǎn)生數(shù)字值 (d(η))，通過(guò)數(shù)字脈沖寬度調(diào)制塊(426)基于所述數(shù)字值產(chǎn)生所述控制信號(hào)，其中，在第三時(shí)間段的開始的數(shù)字控制器的多個(gè)循環(huán)中輸出基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的所述表示的控制信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括在第一時(shí)間段的末尾在另一個(gè)存儲(chǔ)器(704)中存儲(chǔ)反饋電壓的表示(νΛ(η))；通過(guò)比較器比較在第三時(shí)間段期間的反饋電壓的表示(VJn))和所存儲(chǔ)的反饋電壓的表示，其中在第三時(shí)間段的開始輸出基于存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中的所述表示的控制信號(hào)， 直到所述比較的結(jié)果達(dá)到確定值為止。
全文摘要
本發(fā)明提供一種控制電路，布置來(lái)基于反饋電壓(VF)在連續(xù)的第一、第二和第三時(shí)間段期間產(chǎn)生控制信號(hào)(VC)，用于控制開關(guān)式電源(SMPS，102)的至少一個(gè)晶體管，其中在第一和第三時(shí)間段期間，控制電路適于將SMPS的輸出電壓調(diào)節(jié)為第一電壓電平，在第二時(shí)間段期間，控制電路適于控制SMPS輸出低電壓，所述控制電路包括存儲(chǔ)器(304)，適于存儲(chǔ)在第一時(shí)間段的末尾由控制電路產(chǎn)生的控制信號(hào)的表示，其中控制電路適于在第三時(shí)間段的開始基于所存儲(chǔ)的表示而輸出控制信號(hào)。
文檔編號(hào)H02M3/157GK102227863SQ200980147502
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
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