[发明专利]用于DC-DC转换器的经改进仿真电流斜坡

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及具有自适应接通时间控制方案的闭合环路电压控制。本发明的优选实施例打算供在DC-DC切换调节器电路中使用，但电路也可在需要闭合环路电压调节的其它应用中使用。

背景技术

参考图1及2A，其为现有技术的DC-DC切换调节器电路，如立石(Tateishi)等人在第7,595,624号美国专利中所揭示。切换调节器包含脉冲宽度调制(PWM)控制器52，其经配置以交替地激活10高侧晶体管54及低侧晶体管56，如图1处所展示。PWM控制器52控制提供到晶体管54及56两者的脉冲的工作循环。晶体管54具有连接到供应电压源V_DD的漏极端子。晶体管56具有连接到接地的源极端子。晶体管54及56具有产生切换电压V_SW的共用端子。电感器60互连在所述共用端子与产生电压V_OUT的输出端子之间。续流二极管62互连在电感器60的一个端子与接地之间。

在接通时间期间，控制器52激活晶体管54而晶体管56保持不作用。当晶体管54接通时，电压V_SW增加到大致V_DD。因此，穿过电感器60的电流增加。在关断时间期间，控制器52将晶体管54去激活且激活晶体管56。因此，电压V_SW降低到大致接地。然而，穿过电感器60的电流往往保持不变。因此，电压V_SW相对于接地变为负的，使得通过续流二极管62供应电感器电流。因此，所述切换调节器操作以维持穿过电感器60的电流，因此提供跨越负载电容器64及负载电阻器66的输出电压V_OUT。

所述切换调节器还包含PWM比较电路68-1以确定晶体管54的相对关断时间及接通时间。输出电压V_OUT通过包含电阻器R₁及R₂的分压器70施加到PWM比较电路。所述分压器提供反馈电压V_FB作为输出。所述PWM比较电路包含斜坡信号产生器72-1，其经配置以优选地通过交替地对电容器进行充电或放电而产生斜坡信号。加法器74-1将反馈电压V_FB与斜坡信号相加在一起。将所得经修改反馈电压V_FB2提供到比较器或误差放大器76，其将经修改反馈电压V_FB2与参考电压V_REF进行比较。因此，比较器76将输出提供到PWM控制器52以在接通时间与关断时间之间切换。以此方式，接通时间(T_ON)大致等于切换时间(T_SW＝T_ON+T_OFF)乘以V_OUT/V_DD，其中切换调节器频率等于1/T_SW。

在图2A的切换调节器电路的操作频率增加时，数个问题限制电路效率。由于噪声或其它效应，参考电压V_REF可经受误差，使得输出电压V_OUT与V_REF进行比较，借此产生误差电压V_E，如图2A处所展示。此误差电压产生下一接通时间误差T₀及过早输出纹波电压12。立石(Tateishi)等人揭示如图2B处所展示的改进。此处，将最大反馈电压V_FB加到参考电压V_R以产生经修改反馈电压V_FB2。V_FB2的相对陡峭的斜率将不确定性接通时间从T_UNC1降低到T_UNC2。

随后，借助添加与电感器60并联连接的图3A的电流感测电路而改进了图2A的电路，如由德州仪器公司(Texas Instruments Inc.)在2011年2月的申请案报告SLVA453所揭示。所述电流感测电路包含与电感器60并联的串联连接的电阻器300及电容器302，且产生正电流感测信号CSP。串联连接的电阻器304及电容器306与电容器302并联连接且产生负电流感测信号CSN。