[发明专利]具有自适应补偿电路的DC-DC变换器和PWM控制器

说明书

本发明涉及具有自适应补偿电路的DC‑DC变换器和PWM控制器。提出DC‑DC变换器(100、200)和PWM控制器(106)，其中，经由频率自适应补偿电路(128)提供斜坡补偿斜波信号(RAMP)以用于电流控制操作，频率自适应补偿电路(128)具有锁相环，其中锁相环提供具有与时钟信号(CLK)的频率基本成比例的幅值的控制输出信号(VCTRL、ICTRL)，和斜坡发生器电路(134、144)，其生成具有与控制输出信号的幅值基本成比例的幅值的斜坡补偿斜波信号(RAMP)。

技术领域

本发明涉及具有频率自适应斜坡补偿电路系统的DC-DC变换器和PWM控制器。

背景技术

DC-DC变换器是切换电源，其通过操作一个或更多切换设备变换接收到的输入功率以提供受控制的DC输出。已经开发了各种形式的DC-DC变换器，包括降压变换器，其将输出电压调节到基本小于输入电压的水平，以及升压变换器，其能够提供比输入电压水平高的输出电压。通常情况下，变换器切换设备通过脉冲宽度调制(PWM)以闭环方式运行以进行电压模式控制，其中PWM占空比根据输出电压反馈信号被调节。电流模式控制技术有时在使用内部电流控制环路和外部电压控制环路的情况中使用。电流模式控制的一个类型包含具有加到感测的电感器电流斜波以缓和子谐波切换的固定斜坡补偿斜波的固定频率峰值电流模式控制，其中通过变换器电感器的电流被直接控制，而输出电压由电流环路间接控制。然而，针对不同应用改变切换频率要求调节补偿斜坡。已经开发了单相和多相峰值电流模式PWM调节器，其能够运行在从几万赫兹到千兆赫兹的宽频率范围上，并提供专用引脚以连接到外部电阻器或其他元件以调节补偿斜坡。然而，DC-DC变换器的操作因此取决于外部元件以提供对应于操作频率的补偿斜坡，且外部元件的不正确选择能够引起实际操作频率和补偿斜坡之间的失配。另外，提供用于外部补偿调节的专用集成电路引脚在电路板面积和元件费用方面是昂贵的。因此，需要改善的DC-DC变换器和PWM控制器以用于在宽范围变换器切换频率上进行简化操作。

发明内容

提供各种DC-DC变换器、PWM控制器和技术，其中频率自适应斜坡补偿电路用于帮助在宽范围切换频率上的电流模式控制。根据本公开的一个或更多方面提供一种用于控制DC-DC变换器的控制器。在某些实施例中，该控制器可以是单个集成的电路，且包括调制器电路，其提供一个或更多切换控制信号以操作至少一个切换设备从而控制变换器输出电压，以及基于参考信号和反馈信号的比较值提供误差信号的误差放大器电路。控制器还包括求和电路，其基于电流感测信号和补偿电路提供的斜坡补偿斜波信号的总和提供补偿后的电流感测信号。补偿电路包括锁相环(PLL)电路和斜坡发生器电路，其中PLL接收时钟信号并提供具有与时钟信号的频率基本成比例的幅值的控制输出信号。斜坡发生器电路接收PLL控制输出信号并提供斜坡补偿斜波信号到求和电路，斜坡补偿斜波信号具有重复斜波波形，其幅值至少部分根据来自PLL的控制输出信号的幅值而变化。因此，补偿电路避免或缓和用于编程补偿斜坡的专用控制器引脚和外部元件的使用，因此，提供自适应以将斜坡补偿剪裁成给定操作频率，同时保留集成电路引脚和电路板空间，并降低电路复杂度和元件费用，以及允许在各种不同的DC-DC变换器应用中普遍使用PWM控制器。

附图说明

下列说明和附图详细阐述本公开的某些说明性实施方式，其表示本公开的各种原理可以实施的若干示例性方式。然而，所示出的示例并未详尽本公开的许多可能的实施例。当结合附图考虑时，本公开的其他方面、优点和新颖特征将在下列具体描述中阐述，其中：

图1示出根据本公开的一个或更多方面的一种升压DC-DC变换器的原理图，该变换器具有包括自适应补偿电路的PWM控制器，该补偿电路提供用于具有频率相干性斜波幅值的电流模式控制的补偿斜波信号；

图2示出包括锁相环和一个或更多斜坡发生器电路、图1中的自适应斜坡发生器的一个实施例的原理图；

图3示出图2的自适应斜坡发生器电路中的锁相环的一个实施例的进一步细节的原理图；