專利名稱：一種開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及一種電子電路，尤其涉及開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路。
背景技術(shù)：
恒頻脈寬調(diào)制(pulse width modulation, PWM)開關(guān)調(diào)節(jié)器作為負(fù)載點(diǎn)(Point-of-load,P0L)調(diào)節(jié)器，被廣泛應(yīng)用于電源處理器、輸入/輸出邏輯芯片、存儲(chǔ)器、和/或其它數(shù)字電子元器件中。與其他類型的調(diào)節(jié)器相比，恒頻PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器具有更高的功率轉(zhuǎn)換效率和更強(qiáng)的設(shè)計(jì)靈活性。例如，恒頻PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器可以根據(jù)單路輸入電壓產(chǎn)生多路不同極性的輸出電壓。大多數(shù)情況下，恒頻PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器可以在穩(wěn)定狀態(tài)令人滿意地工作。然而，數(shù)字電子元器件的功率管理變得范圍更加寬泛而且控制門限逐漸降低，其對(duì)POL調(diào)節(jié)器的瞬態(tài) 性能要求也就更加嚴(yán)格。解決POL調(diào)節(jié)器瞬態(tài)性能的傳統(tǒng)控制策略一般基于變頻或者準(zhǔn)定頻控制技術(shù)，這些技術(shù)與定頻的元器件和/或系統(tǒng)不兼容。因此，我們期望在保證穩(wěn)態(tài)恒頻運(yùn)行的同時(shí)，改善POL調(diào)節(jié)器的瞬態(tài)性能。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路，其能快速響應(yīng)瞬態(tài)變化，具有良好的瞬態(tài)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路，其中開關(guān)調(diào)節(jié)器為負(fù)載提供輸出電壓，包括具有至少一個(gè)開關(guān)管的開關(guān)電路，該控制電路包括電壓反饋電路，耦接至開關(guān)電路的輸出端，基于輸出電壓和參考電壓產(chǎn)生誤差信號(hào)；振蕩器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至電壓反饋電路以接收誤差信號(hào)，振蕩器基于誤差信號(hào)，在輸出端產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；PWM控制器，耦接至電壓反饋電路和振蕩器以接收誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，基于誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)控制開關(guān)電路中的至少一個(gè)開關(guān)管。在一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器包括充電開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至誤差信號(hào)或參考電壓；振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至充電開關(guān)管的第二端，第二端耦接至地；振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端；振蕩電流源，與振蕩電容器并聯(lián)；單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端；以及分壓電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至誤差信號(hào)，第二端耦接至振蕩比較器的第二端。在其中一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器進(jìn)一步包括電阻電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至分壓電阻器的第二端，第二端接地。在另一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器包括振蕩電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電源電壓；充電開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至振蕩電流源的第二端，第二端耦接至誤差信號(hào)；振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至振蕩電流源的第二端，第二端耦接至地；振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端；單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端；以及分壓電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至振蕩比較器的第二端，第二端耦接至誤差信號(hào)。在其中一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器進(jìn)一步包括電阻電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至參考電壓，第二端耦接至分壓電阻器的第一端。在又一個(gè) 實(shí)施例中，振蕩器包括電流設(shè)定電路，耦接至誤差信號(hào)，用于產(chǎn)生與誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第一電流；電流鏡，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電流設(shè)定電路以接收第一電流，電流鏡在第二端產(chǎn)生與第一電流成比例的第二電流；振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電流鏡的第二端以接收第二電流，第二端耦接至地；充電開關(guān)管，與振蕩電容器并聯(lián)；振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端，第二端耦接至振蕩參考電壓；以及單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端。在本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種開關(guān)調(diào)節(jié)器，包括上述述的控制電路。在一個(gè)實(shí)施例中，其中開關(guān)電路包括第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至輸入電壓，控制端耦接至PWM控制器；第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管的第二端，第二端接地，控制端耦接至PWM控制器；控制電路進(jìn)一步包括電流比較器，耦接至電壓反饋電路和第一開關(guān)管，基于誤差信號(hào)和流過第一開關(guān)管的電流，產(chǎn)生控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)提供至PWM控制器；其中PWM控制器基于控制信號(hào)調(diào)節(jié)第一和第二開關(guān)管的占空比。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路，在瞬態(tài)下通過改變時(shí)鐘信號(hào)的瞬時(shí)頻率和瞬時(shí)周期，從而快速地響應(yīng)瞬態(tài)變化。

為了更好地理解本實(shí)用新型，將根據(jù)以下附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述圖I是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100的電路原理圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的瞬態(tài)下表示誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的電壓分別隨時(shí)間變化的曲線圖；圖3飛是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于圖I所示PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器的振蕩器的電路原理圖；圖6是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的多相PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器200的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的開關(guān)調(diào)節(jié)器、控制電路的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本實(shí)用新型。在以下描述中，為了提供對(duì)本實(shí)用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本實(shí)用新型。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本實(shí)用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個(gè)說明書中，對(duì)“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實(shí)用新型至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖I是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100的電路原理圖。在以下描述中，將PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100描述為電流模式的PWM降壓變換器。然而，在其它實(shí)施例中，PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100可以是電壓模式和/或其他類型合適的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100也可以配置為升壓變換器、升-降壓變換器和/或其它類型合適的結(jié)構(gòu)。 在圖I所示的實(shí)施例中，PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100包括耦接在一起的開關(guān)電路102、PWM控制器104、振蕩器118、電壓反饋電路120、電流比較器116、電感器106、電容器108和負(fù)載110 (例如CPU)。例如，電容器108和負(fù)載110并聯(lián)耦接在電感器的輸出電壓Vo與地之間。盡管在圖I中給出了特定的元器件，在其它實(shí)施例中，PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100可包括另外的和/或不同的元器件。如圖I所示，開關(guān)電路102包括第一開關(guān)管112a (通常指高側(cè)開關(guān)管)和第二開關(guān)管112b (通常指低側(cè)開關(guān)管)，第一開關(guān)管112a和第二開關(guān)管112b串聯(lián)耦接在輸入電壓Vin與地之間。第一開關(guān)管112a具有耦接至輸入電壓Vin的漏極以及耦接至第二開關(guān)管112b和電感器106的源極。第二開關(guān)管112b具有耦接至第一開關(guān)管112a源極的漏極和耦接至地的源極。第一開關(guān)管112a和第二開關(guān)管112b的柵極分別耦接至PWM控制器104的第一輸出端105a和第二輸出端105b。第一開關(guān)管112a和第二開關(guān)管112b可包括金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET )、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET )和/或其他類型合適的晶體管。PWM控制器104根據(jù)輸出電壓Vo以及流過第一開關(guān)管112a的開關(guān)電流Isw，可控地控制第一輸出端105a和第二輸出端105b,以控制第一開關(guān)管112a和第二開關(guān)管112b的占空比。如圖I所示，PWM控制器104具有第一輸入端104a和第二輸入端104b，其中第一輸入端104a耦接至電流比較器116以接收控制信號(hào)PW，第二輸入端104b耦接至振蕩器118的輸出端119以接收時(shí)鐘信號(hào)CLK。電壓反饋電路120產(chǎn)生與輸出電壓Vo和參考電壓Vref的差值對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)C0MP。電壓反饋電路120還將誤差信號(hào)COMP提供給振蕩器118和電流比較器116。在圖示的實(shí)施例中，電壓反饋電路120包括電壓比較器114、限流電阻器121、反饋電容器124和反饋電阻器122。電壓比較器114具有第一端114a、第二端114b和輸出端114c，其中第一端114a耦接至參考電壓Vref。限流電阻器121耦接在輸出電壓Vo和電壓比較器114的第二端114b之間。反饋電容器124與反饋電阻器122串聯(lián)耦接在電壓比較器114的輸出端114c和第二端114b之間。在一些實(shí)施例中，電壓反饋電路120中的一些元器件(例如反饋電容器124)可以省去。在其它實(shí)施例中，電壓反饋電路120可包括另外的和/或不同的元器件。電流比較器116將檢測(cè)的開關(guān)電流Isw與電壓反饋電路120產(chǎn)生的誤差信號(hào)COMP相比較，產(chǎn)生控制信號(hào)PW。電流比較器116將控制信號(hào)PW供給PWM控制器104。在圖I所不的實(shí)施例中，電流比較器116具有第一端116a和第二端116b,其中第一端116a f禹接至開關(guān)電流檢測(cè)信號(hào)Isw，第二端116b耦接至電壓比較器114的輸出端114c以接收誤差信號(hào)C0MP。在其它實(shí)施例中，電流比較器116還可包括反饋電阻器、電容器和/或其他合適的元器件。振蕩器118產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK，并將時(shí)鐘信號(hào)CLK提供給PWM控制器104。在圖I 所示的實(shí)施例中，振蕩器118具有輸入端117和輸出端119，其中輸入端117耦接至電壓比較器114的輸出端114c，輸出端119耦接至PWM控制器104的第二輸入端104b。在其它實(shí)施例中，振蕩器118可耦接至檢測(cè)的開關(guān)電流Isw、P麗開關(guān)調(diào)節(jié)器100中其它合適的元器件、和/或其組合。振蕩器118的一些實(shí)施例將在后文中參照附圖3飛作詳細(xì)描述。工作時(shí)，PWM控制器104根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)CLK和控制信號(hào)PW，交替導(dǎo)通第一開關(guān)管112a和第二開關(guān)管112b。例如，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖上升沿來臨時(shí)，在與控制信號(hào)PW對(duì)應(yīng)的第一時(shí)長內(nèi)，PWM控制器104導(dǎo)通第一開關(guān)管112a并關(guān)斷第二開關(guān)管112b,為電感器106和電容器108充電。第一時(shí)長結(jié)束后，PWM控制器104關(guān)斷第一開關(guān)管112a并導(dǎo)通第二開關(guān)管112b，使得在第二時(shí)長內(nèi)，電流經(jīng)電感器106、電感器108和第二開關(guān)管112b續(xù)流。以上動(dòng)作不斷重復(fù)，為負(fù)載110提供所需的輸出電壓。與傳統(tǒng)的具有恒定工作頻率的PWM器件不同，本實(shí)用新型實(shí)施例的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100中的振蕩器118產(chǎn)生調(diào)制的時(shí)鐘信號(hào)CLK，該時(shí)鐘信號(hào)CLK在穩(wěn)態(tài)時(shí)頻率保持不變，在瞬態(tài)時(shí)頻率可變。以下所稱“穩(wěn)態(tài)”一般指系統(tǒng)的所有變量不隨時(shí)間變化，所稱“瞬態(tài)”一般指系統(tǒng)的變量發(fā)生改變而系統(tǒng)沒有達(dá)到穩(wěn)態(tài)。頻率可變的時(shí)鐘信號(hào)CLK有助于快速響應(yīng)瞬態(tài)變化，從而使PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100獲得更好的瞬態(tài)性能。圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的瞬態(tài)下表示誤差信號(hào)COMP和時(shí)鐘信號(hào)CLK的電壓分別隨時(shí)間變化的曲線圖。如圖2所示，在第一穩(wěn)態(tài)(即圖2中的第一時(shí)間段)中，誤差信號(hào)COMP保持第一穩(wěn)態(tài)值COMPl，因此圖I中的振蕩器118產(chǎn)生具有恒定頻率的時(shí)鐘信號(hào)CLK，該時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率與恒定誤差信號(hào)COMP相對(duì)應(yīng)。在tl時(shí)刻，負(fù)載110增大，說明進(jìn)入瞬態(tài)(即圖2中的第二時(shí)間段)。此時(shí)，由于負(fù)載110的需求增加，輸出電壓Vo隨時(shí)間降低，電壓反饋電路120產(chǎn)生的誤差信號(hào)COMP從第一穩(wěn)態(tài)值COMPl隨時(shí)間開始增大。由于誤差信號(hào)COMP增大，振蕩器118產(chǎn)生頻率較高的時(shí)鐘信號(hào)CLK?；陬l率較高的時(shí)鐘信號(hào)CLK和控制信號(hào)PW，PWM控制器104以與第一穩(wěn)態(tài)相比更長的脈沖寬度和更高的頻率導(dǎo)通第一開關(guān)管102a，為電感器106和電容器108充電。PWM控制器104也以更短的脈沖寬度和更高的頻率來導(dǎo)通第二開關(guān)管112b。因此，輸出電壓Vo增大，誤差信號(hào)COMP隨時(shí)間減小直到在時(shí)刻t2進(jìn)入第二穩(wěn)態(tài)(即第三時(shí)間段)。因?yàn)镻WM開關(guān)調(diào)節(jié)器100的時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率增大，輸出電壓No與誤差信號(hào)COMP達(dá)到第二穩(wěn)態(tài)的速度比傳統(tǒng)元器件快，從而使PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100獲得更好的瞬態(tài)性能。如圖2所示，誤差信號(hào)COMP實(shí)際上超過了它的第二穩(wěn)態(tài)值C0MP2。盡管前面所述的振蕩器118基于電壓反饋電路120的誤差信號(hào)COMP來調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率，在其它實(shí)施例中，振蕩器118可基于檢測(cè)的開關(guān)電流Isw、PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100中其他合適的工作參數(shù)和或其組合來調(diào)制時(shí)鐘信號(hào)CLK的頻率。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，振蕩器118可以省略，可采用PWM控制器104中數(shù)字信號(hào)的上升沿作為時(shí)鐘信號(hào)，并直接將誤差信號(hào)COMP供給PWM控制器104來調(diào)制該數(shù)字信號(hào)的上升沿。圖3飛是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的用于圖I所示PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器的振蕩器的電路原理圖。圖3和圖4給出了通過調(diào)節(jié)施加在振蕩電容器上的充/放電電壓來控制時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期的技術(shù)。圖5是通過調(diào)節(jié)為振蕩電容器充電的振蕩電流源來控制時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期的技術(shù)。盡管在圖3 圖5中給出了振蕩器118的特定實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，振蕩器118可以具有其他的和/或不同的實(shí)施方式。圖3給出第一實(shí)施例，其中振蕩器118包括彼此耦接在一起的充電開關(guān)管132、振蕩電容器134、振蕩電流源136、振蕩比較器138、單穩(wěn)態(tài)電路140、分壓電阻器142以及電阻 電流源144。充電開關(guān)管132具有漏極132a、源極132b和柵極132c。充電開關(guān)管132的漏極132a耦接至振蕩器的輸入端117以接收誤差信號(hào)C0MP，充電開關(guān)管132的源極132b在節(jié)點(diǎn)A耦接至振蕩電容器134、振蕩電流源136以及振蕩比較器138的第一輸入端138a。充電開關(guān)管132的柵極132c耦接至單穩(wěn)態(tài)電路140的輸出端。充電開關(guān)管132可包括M0SFET、JFET和/或其他類型合適的固態(tài)開關(guān)管。分壓電阻器142與電阻電流源144串聯(lián)耦接在誤差信號(hào)COMP和地之間。因此，比較信號(hào)等于振蕩器118中節(jié)點(diǎn)B的電壓Vs,電壓匕可表示為y g—— !及其中，Kaar為振蕩器輸入端117的電壓，為分壓電阻器142的電阻值，i為電阻電流源144的電流。振蕩電容器134與振蕩電流源136并聯(lián)耦接在充電開關(guān)管132的源極132b和地之間。振蕩比較器138具有第一輸入端138a和第二輸入端138b,其中第一輸入端138a在節(jié)點(diǎn)A耦接至充電開關(guān)管132的源極132b，第二輸入端138b在節(jié)點(diǎn)B耦接至分壓電阻器142。這樣，振蕩比較器138比較節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B處的電壓(分別表示為Va和匕)，并將比較結(jié)果經(jīng)輸出端138c提供給單穩(wěn)態(tài)電路140。在圖示的實(shí)施例中，第一輸入端138a為正向輸入端,第二輸入端138b為反向輸入端。在其它實(shí)施例中,第一輸入端138a和第二輸入端138b可具有其他合適的結(jié)構(gòu)。工作時(shí)，振蕩器輸出端119的時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)頻率(或者瞬時(shí)周期)與振蕩電容器134的放電速率以及節(jié)點(diǎn)B的電壓值匕有關(guān)。最初，充電開關(guān)管132處于開路或者關(guān)斷狀態(tài)。振蕩電流源136為振蕩電容器134放電，直到振蕩電容器134的電壓Vcapacitor等于B節(jié)點(diǎn)的電壓Vs。一旦振蕩電容器134的電壓Vcapacitor小于B節(jié)點(diǎn)的電壓匕，振蕩比較器138觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路140產(chǎn)生作為時(shí)鐘信號(hào)CLK的脈沖。單穩(wěn)態(tài)電路140產(chǎn)生的脈沖導(dǎo)通或者關(guān)閉充電開關(guān)管132，以將振蕩電容器134充電至誤差信號(hào)電壓Kaap，然后重復(fù)上述過程，產(chǎn)生周期性的時(shí)鐘信號(hào)CLK。如上所述，節(jié)點(diǎn)B的電壓Vs由誤差信號(hào)電壓Vcow來確定，誤差信號(hào)電壓Vcow的突然增大會(huì)導(dǎo)致B節(jié)點(diǎn)的電壓V,增大。因此，將放電電容器134的電壓下降至小于B節(jié)點(diǎn)的電壓VB，使得振蕩比較器138觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路140所需要的時(shí)間更短。相應(yīng)地，時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期可以被縮短，以有助于改善圖I中PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100的瞬態(tài)性能。[0040]在圖3中，充電開關(guān)管132被關(guān)閉時(shí),米用誤差信號(hào)電壓Kaaffl對(duì)振蕩電容器134充電。在其它實(shí)施例中，振蕩電容器134可米用其他合適的電壓源(未畫出)來充電。例如,在一個(gè)實(shí)施例中，振蕩電容器134采用恒定的參考電壓來充電。如上所述，隨著誤差信號(hào)電壓Vcoup的增大，B節(jié)點(diǎn)的電壓Vs也增大。這樣將電容器的電壓Vcapacjtor從恒定的參考電壓下降至小于B節(jié)點(diǎn)的電壓匕所需要的時(shí)間會(huì)縮短，從而減小時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期。圖4是振蕩器118的第二個(gè)實(shí)施例，其中B節(jié)點(diǎn)的電壓匕高于誤差信號(hào)電壓Vcompo如圖4所示，電阻電流源144和分壓電阻器142串聯(lián)耦接在電源電壓匕和誤差信號(hào)電壓之間，因此，節(jié)點(diǎn)B的電壓匕可表示為^b=vCOMP + 訊振蕩電流源136在節(jié)點(diǎn)A耦接至振蕩電容器134、充電開關(guān)管132的漏極132a和振蕩比較器138的第二輸入端138b。充電開關(guān)管132的源極132b耦接至誤差信號(hào)電壓Vcafpo圖4所示的振蕩器118的工作原理與圖3中的振蕩器類似，在此不再贅述。 圖5是振蕩器118的又一個(gè)實(shí)施例，其中通過調(diào)節(jié)振蕩電流源136來控制時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期。與圖4所示的振蕩器118的實(shí)施例不同，圖5所示的振蕩比較器138的第二輸入端138b耦接至恒定的振蕩參考電壓。如圖5所示，振蕩器118還包括電流設(shè)定電路146。電流設(shè)定電路146包括電流開關(guān)管150和電流比較器152，電流開關(guān)管150具有耦接至電阻電流源144的漏極150a和耦接至分壓電阻器142的源極150b。電流比較器152包括耦接至誤差信號(hào)電壓Vcomp的第一輸入端152a、耦接至分壓電阻器142的第二輸入端152b以及耦接至電流開關(guān)管150的柵極的輸出端152c。工作時(shí)，分壓電阻器142兩端的電壓被調(diào)節(jié)至等于誤差信號(hào)電壓匕 。因此，誤差信號(hào)電壓Kaar設(shè)定流過分壓電阻器142的電流水平。誤差信號(hào)電壓Vcomp設(shè)定的電流水平通過電流鏡147和/或其他合適的元器件被鏡像至振蕩器電流源136，因此，當(dāng)誤差信號(hào)電壓增大，振蕩電流源136提供的充電電流也增大，使得時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期變短，瞬時(shí)頻率升高。當(dāng)誤差信號(hào)電壓Kaap減小，時(shí)鐘信號(hào)CLK的瞬時(shí)周期被拉長，瞬時(shí)頻率降低。盡管圖I中PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100為單相開關(guān)調(diào)節(jié)器，多相的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器同樣也適用本實(shí)用新型。例如，圖6根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的多相PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器200的電路原理圖。如圖6所示，與圖I中所示的PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器100不同，PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器200包括分別耦接至第一、第二和第三PWM控制器104a、104b和104c的第一、第二和第三分相器109a、109b和109c、開關(guān)電路102a、102b和102c以及電感器106a、106b和106c。每個(gè)分相器分別在不同的相位選擇性地使能對(duì)應(yīng)的PWM控制器。盡管圖6中給出了三相PWM開關(guān)調(diào)節(jié)器，在其它實(shí)施例中，本實(shí)用新型可以應(yīng)用于兩相和/或其他任意類型合適的多相開關(guān)調(diào)節(jié)器。上述的一些特定實(shí)施例僅僅以示例性的方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明，這些實(shí)施例不是完全詳盡的，并不用于限定本實(shí)用新型的范圍。對(duì)于公開的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實(shí)用新型所公開的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本實(shí)用新型的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制電路，其中開關(guān)調(diào)節(jié)器為負(fù)載提供輸出電壓，包括具有至少一個(gè)開關(guān)管的開關(guān)電路，其特征在于，該控制電路包括 電壓反饋電路，耦接至開關(guān)電路的輸出端，基于輸出電壓和參考電壓產(chǎn)生誤差信號(hào)；振蕩器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至電壓反饋電路以接收誤差信號(hào)，振蕩器基于誤差信號(hào)，在輸出端產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)； PWM控制器，耦接至電壓反饋電路和振蕩器以接收誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，基于誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)控制開關(guān)電路中的至少一個(gè)開關(guān)管。
2.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中振蕩器包括 充電開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至誤差信號(hào)或參考電壓；振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至充電開關(guān)管的第二端，第二端耦接至地； 振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端； 振蕩電流源，與振蕩電容器并聯(lián)； 單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端；以及 分壓電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至誤差信號(hào)，第二端耦接至振蕩比較器的第二端。
3.如權(quán)利要求2所述的控制電路，其特征在于，其中振蕩器進(jìn)一步包括 電阻電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至分壓電阻器的第二端，第二端接地。
4.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中振蕩器包括 振蕩電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電源電壓； 充電開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至振蕩電流源的第二端，第二端耦接至誤差信號(hào)； 振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至振蕩電流源的第二端，第二端耦接至地； 振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端；單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端；以及 分壓電阻器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至振蕩比較器的第二端，第二端耦接至誤差信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的控制電路，其特征在于，其中振蕩器進(jìn)一步包括 電阻電流源，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至參考電壓，第二端耦接至分壓電阻器的第一端。
6.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，其中振蕩器包括 電流設(shè)定電路，耦接至誤差信號(hào)，用于產(chǎn)生與誤差信號(hào)相對(duì)應(yīng)的第一電流； 電流鏡，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電流設(shè)定電路以接收第一電流，電流鏡在第二端產(chǎn)生與第一電流成比例的第二電流； 振蕩電容器，具有第一端和第二端，其中第一端耦接至電流鏡的第二端以接收第二電流，第二端耦接至地； 充電開關(guān)管，與振蕩電容器并聯(lián)； 振蕩比較器，具有第一端、第二端和輸出端，其中第一端耦接至振蕩電容器的第一端，第二端耦接至振蕩參考電壓；以及 單穩(wěn)態(tài)電路，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至振蕩比較器的輸出端，輸出端耦接至充電開關(guān)管的控制端并用作振蕩器的輸出端。
7.一種開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于，包括如權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的控制電路。
8.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其特征在于，其中 開關(guān)電路包括 第一開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至輸入電壓，控制端耦接至PWM控制器； 第二開關(guān)管，具有第一端、第二端和控制端，其中第一端耦接至第一開關(guān)管的第二端，第二端接地，控制端耦接至PWM控制器； 所述控制電路進(jìn)一步包括 電流比較器，耦接至電壓反饋電路和第一開關(guān)管，基于誤差信號(hào)和流過第一開關(guān)管的電流，產(chǎn)生控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)提供至PWM控制器； 其中PWM控制器基于控制信號(hào)調(diào)節(jié)第一和第二開關(guān)管的占空比。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種開關(guān)調(diào)節(jié)器及其控制電路。在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)調(diào)節(jié)器為負(fù)載提供輸出電壓，包括具有至少一個(gè)開關(guān)管的開關(guān)電路，該控制電路包括電壓反饋電路，耦接至開關(guān)電路的輸出端，基于輸出電壓和參考電壓產(chǎn)生誤差信號(hào)；振蕩器，具有輸入端和輸出端，其中輸入端耦接至電壓反饋電路以接收誤差信號(hào)，振蕩器基于誤差信號(hào)，在輸出端產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；PWM控制器，耦接至電壓反饋電路和振蕩器以接收誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)，基于誤差信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)控制開關(guān)電路中的至少一個(gè)開關(guān)管。
文檔編號(hào)H02M3/156GK202663300SQ20122020642
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者徐鵬 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司