[发明专利]用于在DCM期间提高开关模式调节器的调节精确性的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年2月18日提交的美国临时申请S/N 61/444,222以及2011年3月18日提交的美国临时申请S/N 61/454,050的权益，这些申请的全部内容出于所有意图和目的通过引用结合于此。

附图简述

参考以下描述以及附图将能更好地理解本发明的益处、特征以及优点，在附图中：

图1是包括根据一个实施例实现的不连续传导模式(DCM)校正的控制器的降压型DC-DC开关模式调节器的简化方框图；

图2是根据一更具体示例性实施例的图1的控制器的简化示意性框图，其中使用PWM信号检测DCM期间的低载状态以作出调整而改善调节；

图3是根据一示例性实施例的图1的DCM校正网络的更详细框图；

图4是根据图1的控制器的更具体示例性实施例的控制器的示意性框图，该实施例使用合成波纹来调节PWM脉冲和周期；

图5是示出根据一实施例的图4的DCM校正网络的操作的状态图；

图6-8是分别描述输出电压调节、DCM频率和DCM PVCC电流因变于测试装置的输出负载的曲线图；

图9是根据一个实施例的基于PWM跨导增益调节的DCM校正网络的更详细示意图；

图10是图9的DCM校正网络关联于VO的输出信号模拟的时序图；

图11是根据另一示例性实施例的控制器的简化示意性框图，其中指示负载电流的信号用来在DCM期间检测低载状态以作出调整而改善调节；

图12是根据数字前端实施例的DCM校正网络的简化示意性框图；

图13是根据模拟前端实施例的DCM校正网络的简化示意性框图；

图14是根据另一实施例配置成基于调节值来调节工作频率操作的电流模式迟滞窗控制调制器的简化示意图；

图15是根据另一实施例配置成基于调节值来调节PWM导通时间和工作频率操作的恒定导通时间调制器的简化示意图；

图16是根据另一实施例配置成基于调节值来调节工作频率操作的电压模式调制器的简化示意图；

图17是根据另一实施例配置成基于调节值来调节工作频率操作的峰值电流模式调制器的简化示意图；

图18是类似于图4的控制器内使用的用于调节PWM脉冲和周期的合成电流模式迟滞波纹调制器的简化示意图；

图19是根据另一实施例用以调节PWM截止时间的调节器的简化示意图；

图20是示出图19的调节器的操作的时序图；以及

图21是一计算系统的简化方框图，该计算机系统配有包括根据本文描述的任何实施例或本发明其它任何实施例的配有DCM校正网络的调节器的电源。

具体实施方式

给出以下描述以使本领域技术人员能在特定应用及其需求的背景下作出和利用所提供的本发明。然而，优选实施例的多种修改对本领域技术人员将会是明显的，而且可将本文所限定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不旨在受限于本文中示出和描述的特定实施例，而应被给予与本文中披露的原理和新颖特征一致的最宽范围。

为了在脉宽调制(PWM)DC-DC转换器中提供精确的调节精确性，一般围绕误差放大器采用积分器以大大增加控制环的直流(DC)或低频增益。积分器和相应补偿器时间常数被设计成使瞬变速度和稳定性最大化并同时使特定工作频率下的偏移和调节误差的其它来源减至最小。只要系统工作在工作频率附近，大信号影响和放大器净空问题就不足为患。

然而，现代负载即使在轻载时也要求最大的转换器功率效率。为此，架构已开始利用开关频率降低的不连续传导模式(DCM)以降低开关损耗并提高功率转换效率。由于频率随负载减小而降低，因此控制环积分器存储不断增多的电荷以解决该周期上的任何误差。最终，误差放大器到达其工作范围的极限并在其干线减去净空的任一状态下饱和。

此时，当积分器无法再调节时，输出电压可形成调节误差。该误差本身表现为因变于负载，随着负载变化至误差放大器饱和的工作点以下，这形成增大的输出阻抗。

上面描述的问题的传统解决方案是减慢积分器的时间常数以避免超出预定负载范围的饱和。然而，这种解决方案产生额外的问题。首先，仍然存在饱和发生的负载(即这个问题只是被转移了，而非消除了)。第二，减小时间常数对环路瞬变响应具有消极影响。此外，适应减小的时间常数需要额外的输出电阻以响应高负载场合保持输出电压向上。额外的输出电容是不合需的。