[发明专利]配合具切换模式的电源供应器使用的PWM/PFM控制器

说明书

优先权主张

本申请案主张2013年8月27日申请的美国临时专利申请案第61/870,708号及2013年11月1日申请的美国非临时专利申请案第14/069,637号的优先权。

技术领域

本发明的具体实例大体而言是关于切换模式电源供应器（SMPS）直流-直流转换器，以及供其使用的控制器及方法。

背景技术

电子装置常常包括用以调整（升高或降低）并稳定电压位准的切换模式电源供应器（SMPS）直流-直流转换器（其在本文中亦可简称为直流-直流转换器）。举例而言，携带型电子装置（诸如，行动电话、膝上型电脑及平板电脑）常常使用此直流-直流转换器来将由电池供应的输入电压位准调整至适当位准以用于为此等装置内的电路供电。升压直流-直流转换器将输入电压升高至较高输出电压。降压直流-直流转换器降低输入电压，使得输出电压低于输入电压。

在SMPS直流-直流转换器中，电力损失由电源开关中的电流传导损失或切换损失引起。在重负载条件下，电流高且因此传导损失为主要因素。然而，在轻负载条件下，电流低且因此切换损失为主要因素。为了改良直流-直流转换器的轻负载效率，多个调变模式可用以在不同输出电流（亦即，负载）条件下控制直流-直流转换器。举例而言，为了最佳化所有负载条件的功率效率，SMPS直流-直流转换器通常在重负载条件中使用脉冲宽度调变（PWM）且在轻负载条件中使用脉冲频率调变（PFM）。

发明内容

本发明的某些具体实例是关于一种供一切换模式电源供应器直流-直流转换器使用的控制器。此直流-直流转换器可包括一电感器、一二极体、一电源开关及一电容器，前述各者将该直流-直流转换器共同组态为一升压转换器或一降压转换器或某一其他类型的转换器。该控制器（其亦可称作PWM/PFM控制器）包括一PWM/PFM产生器及一开关驱动器。该PWM/PFM产生器视一控制（CTRL）信号同时产生一PWM控制（CTRL_PWM）信号及一PFM控制（CTRL_PFM）信号。该开关驱动器视该CTRL_PWM信号及该CTRL_PFM信号两者产生一驱动信号。该驱动信号是用以控制该直流-直流转换器的该电源开关。该CTRL信号是视指示该直流-直流转换器的一输出电压或一输出电流中的至少一者的一回馈信号而产生。当该直流-直流转换器处于一PFM模式中时以及当该直流-直流转换器处于一PWM模式中时（亦即，不考虑该直流-直流转换器是处于该PFM模式抑或该PWM模式中），该CTRL_PWM信号是用以控制该电感器中的一峰值电流。当该直流-直流转换器处于该PFM模式中时以及当该直流-直流转换器处于该PWM模式中时（亦即，不考虑该直流-直流转换器是处于该PFM模式抑或该PWM模式中），该CTRL_PFM信号是用以控制该电源开关的一切换频率。

根据某些具体实例，该控制器经组态以确保当该直流-直流转换器自该PWM模式转变至该PFM模式时，该直流-直流转换器的输出功率没有急剧变化（反之亦然），且该直流-直流转换器的该输出功率随该CTRL信号的变化而单调地变化。更一般而言，该控制器经组态以确保当该直流-直流转换器自一个模式转变至另一模式时，该直流-直流转换器的该输出电压没有急剧变化。

根据某些具体实例，该PWM/PFM产生器经调适以在该直流-直流转换器处于该PFM模式中时，将该CTRL_PWM维持于一实质上恒定的位准且视该回馈信号而改变该CTRL_PFM信号，且藉此使该电感器中的该峰值电流在该直流-直流转换器处于该PFM模式中时保持实质上恒定。另外，该PWM/PFM产生器经调适以在该直流-直流转换器处于该PWM模式中时，将该CTRL_PFM维持于一实质上恒定的位准且视该回馈信号而改变该CTRL_PWM信号，且藉此使该切换频率在该直流-直流转换器处于该PWM模式中时保持实质上恒定。此外，该PWM/PFM产生器可经调适以在该直流-直流转换器处于一PWM-PFM模式中时，视该回馈信号而改变该CTRL_PFM信号及该CTRL_PWM信号两者，且藉此使该切换频率及该电感器中的该峰值电流在该直流-直流转换器处于该PWM-PFM模式中时皆变化。