專利名稱：用于開關(guān)調(diào)節(jié)器中突發(fā)模式的可調(diào)峰值電感電流和滯后的電路和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及當(dāng)運(yùn)行在BURST MODE (以下稱之為，"突發(fā)模式")時(shí)， 用于使用戶具有調(diào)節(jié)開關(guān)調(diào)節(jié)器的最小峰值電感電流水平和滯后的能力的電路和 方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及電壓調(diào)節(jié)器。更具體地講，本發(fā)明涉及為電流模式DC-DC 調(diào)節(jié)器(即，響應(yīng)輸出電流或表示輸出電流的信號(hào)的測(cè)量結(jié)果的調(diào)節(jié)器)的突發(fā) 模式提供調(diào)節(jié)最小峰值電感電流水平和滯后的能力的電路和方法。
電壓調(diào)節(jié)器是電源電路，采用閉環(huán)設(shè)計(jì)，以提供預(yù)定的和基本上穩(wěn)定的 輸出電壓，即使采用可能不適當(dāng)規(guī)定或波動(dòng)的輸入電壓源。另外，很多電子產(chǎn)品 使用電壓調(diào)節(jié)器，以將輸入電壓轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的輸出電壓，可能高于或低于輸入電 壓。相應(yīng)地，除了用作穩(wěn)壓器外，電壓調(diào)節(jié)器還用作電壓轉(zhuǎn)換器。
有兩種主要類型的調(diào)節(jié)器線性調(diào)節(jié)器和開關(guān)調(diào)節(jié)器。在通常的線性調(diào) 節(jié)器中，輸出電壓通過調(diào)節(jié)無(wú)源元件(例如，可變電阻)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制電流 從電壓源到負(fù)載的連續(xù)流動(dòng)。
另一方面，開關(guān)調(diào)節(jié)器主要是DC-DC轉(zhuǎn)換器，通過將電流連通和斷開 工作，以控制輸出電壓。開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器通常采用一個(gè)或多個(gè)開關(guān)設(shè)備，連同電 感和電容，以便儲(chǔ)存和傳遞能量到負(fù)載。所述調(diào)節(jié)器能夠通過轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)元件開(ON) 和關(guān)(OFF)，調(diào)節(jié)輸送給負(fù)載的電壓，從而控制通過電感以不連續(xù)電流脈沖形式傳 輸?shù)碾娏?。所述電感和電容將輸送的電流脈沖轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定的負(fù)載電流，以便調(diào)控 負(fù)載電壓。最終，根據(jù)表示輸出電壓和負(fù)載電流的反饋信號(hào)通過調(diào)節(jié)開關(guān)ON-OFF (開關(guān))的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓。
以電流模式工作的開關(guān)調(diào)節(jié)器是特別理想的。它們提供良好的線和負(fù) 載瞬態(tài)信號(hào)抑制，并且在故障狀態(tài)(例如，輸出短路)期間具有固有的限流能力。 很多電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器監(jiān)控電感電流，并且將它與峰值電感電流水平作比較， 以確定何時(shí)適合斷開主開關(guān)元件，從而消除過量電流的輸送。
很多電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器電路包括以下部分邏輯部分；由所述邏輯部
分控制的輸出開關(guān)；用于提供周期性定時(shí)信號(hào)以開啟主開關(guān)的振蕩器；電流放大 器，它根據(jù)電感電流中繼感測(cè)電壓；誤差信號(hào)放大器，它根據(jù)負(fù)載狀態(tài)調(diào)節(jié)其輸 出電壓；和電流比較器，當(dāng)感測(cè)電壓以預(yù)定的方式與來自誤差信號(hào)放大器的電壓 作比較時(shí)，所述電流比較器產(chǎn)生一信號(hào)，導(dǎo)致所述邏輯部分?jǐn)嚅_主開關(guān)。
通常以上述電流模式工作的具體類型的調(diào)節(jié)器是同步開關(guān)調(diào)節(jié)器。所 述調(diào)節(jié)器具有主開關(guān)元件和同步開關(guān)元件，它們彼此之間是異相驅(qū)動(dòng)的，以便向 負(fù)載以穩(wěn)定的電壓輸送電流。同步開關(guān)調(diào)節(jié)器與非同步開關(guān)調(diào)節(jié)器的差別在于， 二極管被同步開關(guān)元件取代，其結(jié)果通常是減少了開關(guān)調(diào)節(jié)器的功率損耗。
開關(guān)調(diào)節(jié)器，如同步開關(guān)調(diào)節(jié)器的主要優(yōu)點(diǎn)是，它們通常表現(xiàn)出比線性 調(diào)節(jié)器更高的效率(其中，效率被定義為由調(diào)節(jié)器提供的電力與向調(diào)節(jié)器提供的 電力之比)，從而使得不希望的熱消散顯著減少。結(jié)果，很多開關(guān)調(diào)節(jié)器可以取 消等同的線性設(shè)計(jì)所需的散熱器的使用。[OOIO]具體地講，采用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)開關(guān)的同 步開關(guān)調(diào)節(jié)器被廣泛應(yīng)用于便攜式電池供電的電子產(chǎn)品，以及只能夠承受有限發(fā) 熱的產(chǎn)品中。因?yàn)樗鲭妷赫{(diào)節(jié)器表現(xiàn)出更高的效率，它們提供幾乎不發(fā)熱的較 長(zhǎng)的電池壽命。由于上述原因，所述調(diào)節(jié)器通常被用于諸如移動(dòng)電話，無(wú)繩電話， 個(gè)人呼機(jī)，筆記本電腦，和無(wú)線調(diào)制解調(diào)器的系統(tǒng)中。[OOll]不過，開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率并不總是最大的，并且與負(fù)載的大小成比例變 化。它是輸出電流的函數(shù)，并且當(dāng)開關(guān)調(diào)節(jié)器向負(fù)載提供少量電流時(shí)通常會(huì)減少。 這是因?yàn)榧词关?fù)載減少，固定量的功率被消耗在驅(qū)動(dòng)電路中而不管負(fù)載的大小。
上述較輕負(fù)載下的效率損失在以強(qiáng)制的連續(xù)運(yùn)行模式工作的開關(guān)調(diào)節(jié) 器中是常見的。在強(qiáng)制的連續(xù)模式中，開關(guān)調(diào)節(jié)器在較輕負(fù)載下的效率損失變得 更大，因?yàn)椴还芄ぷ鳡顟B(tài)主開關(guān)都是定期開和關(guān)。因此，所述調(diào)節(jié)器對(duì)于較小的 負(fù)載可能變得效率低，因?yàn)椴还茇?fù)載狀態(tài)經(jīng)常開/關(guān)主開關(guān)和同步開關(guān)需要以門極 充電形式的能量。
以強(qiáng)制的連續(xù)模式工作的有效替代方案是允許調(diào)節(jié)器進(jìn)入突發(fā)模式工 作。當(dāng)在這種模式下工作時(shí)，調(diào)節(jié)器在負(fù)載輕時(shí)可以忽略開關(guān)循環(huán)，從而減少晶 體管門極充電損耗。這是可能的，因?yàn)樵谕话l(fā)模式工作時(shí)，主動(dòng)開關(guān)元件(例如， 開關(guān)晶體管)和可選的調(diào)節(jié)器電路其他不需要的部分由于負(fù)載電流降到規(guī)定值以 下而保持關(guān)(OFF)。主動(dòng)開關(guān)元件保持關(guān)(OFF)時(shí)的工作模式在本文又被稱作休眠
模式。在同步開關(guān)調(diào)節(jié)器中，在休眠模式期間使主開關(guān)元件和同步開關(guān)元件均保 持關(guān)(OFF)。在非同步開關(guān)調(diào)節(jié)器中，僅使主開關(guān)元件保持關(guān)(OFF)。本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員可以理解，在不同的開關(guān)調(diào)節(jié)器中存在突發(fā)模式工作的不同實(shí)施方式。 例如，不同的實(shí)施方式可以包括不同的電路和方法(1)，以確定開關(guān)調(diào)節(jié)器何時(shí) 進(jìn)入休眠模式和/或(2)對(duì)輸出電容進(jìn)行充電。突發(fā)模式工作被用來減少開關(guān)調(diào)節(jié) 器的開關(guān)損耗，并且在低輸出電流水平下增加工作效率。
能夠以突發(fā)模式工作的現(xiàn)有調(diào)節(jié)器基本上采用與上述通常的開關(guān)調(diào) 節(jié)器相同的電路，另加猝發(fā)比較器和電路提供猝發(fā)閾值水平。該附加電路可用于 在特定條件下切斷部分調(diào)節(jié)器電路，以便減少功率消耗。使用突發(fā)模式和強(qiáng)制的 連續(xù)模式的調(diào)節(jié)器的例子由Milpitas， California的Linear Technology Corporation (凌特公司)銷售，并包括LTC1435和LTC1735系列產(chǎn)品。
某些突發(fā)模式類型調(diào)節(jié)器的缺陷是由于不能從外部控制猝發(fā)閾值水平 而產(chǎn)生的，所述猝發(fā)閾值水平設(shè)定最小峰值電感電流水平。對(duì)于較高的猝發(fā)閾值 水平，輕負(fù)載的效率更高，其代價(jià)是較高的輸出電壓脈動(dòng)(不希望的特征)。對(duì) 于較低的猝發(fā)閾值水平，所述輸出電壓脈動(dòng)較低，其代價(jià)是對(duì)于輕負(fù)載略微降低 的效率。相應(yīng)的，由于設(shè)定最小峰值電感電流水平的猝發(fā)閾值水平，在以突發(fā)模 式工作的電流調(diào)節(jié)器內(nèi)部是固定的，所述調(diào)節(jié)器的輸出電壓脈動(dòng)和效率不能改變， 以適應(yīng)不同用途的要求。
—種調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的輸出電壓脈動(dòng)和效率以適應(yīng)不同用途的要求的方法 是通過外部設(shè)定猝發(fā)閾值水平，如授予Esteves等的美國(guó)專利號(hào)6，724，174中所描 述的。這設(shè)定最小峰值電感電流水平，從而允許調(diào)節(jié)輸出電壓脈動(dòng)和效率以適應(yīng) 各種用途的要求。在較高的猝發(fā)閾值水平，輕負(fù)載的效率更高，其代價(jià)是較高的 輸出電壓脈動(dòng)(根據(jù)用途，它是不希望的特征)。在較低的猝發(fā)閾值水平，輸出 電壓脈動(dòng)較低，其代價(jià)是略微降低了輕負(fù)載的效率。外部設(shè)定猝發(fā)閾值水平，使 得開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電壓脈動(dòng)和效率可適應(yīng)具體用途的要求。
允許外部設(shè)定猝發(fā)閾值水平的現(xiàn)有突發(fā)模式調(diào)節(jié)器，可以使用基本上與 上述采用突發(fā)模式和強(qiáng)制連續(xù)模式的調(diào)節(jié)器相同的電路，另附加可調(diào)節(jié)的猝發(fā)鉗。 該電路根據(jù)猝發(fā)閾值水平設(shè)定最小峰值電感電流水平，它是從外部設(shè)定的。使用 可調(diào)節(jié)猝發(fā)鉗位電路的突發(fā)模式調(diào)節(jié)器的例子是由Linear Technology Corporation(凌特公司)，Milpitas， California出售的LTC3412， LTC3414，和LTC3418系
列產(chǎn)品。
在使用可調(diào)節(jié)猝發(fā)鉗位電路的突發(fā)模式調(diào)節(jié)器中，猝發(fā)比較器滯后是在 開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)部固定的。由于調(diào)節(jié)使用可調(diào)節(jié)猝發(fā)鉗位電路的突發(fā)模式調(diào)節(jié)器的 輸出電壓脈動(dòng)幅度和頻率的唯一方法是通過改變最小峰值電感電流，用戶對(duì)輸出 電壓脈動(dòng)和效率僅有一種程度的控制，以改變它們，使其適應(yīng)每種用途的不同要 求。
另外，對(duì)于較高的猝發(fā)閾值水平，輕負(fù)載的效率一般較高，其代價(jià)是使 用可調(diào)節(jié)猝發(fā)鉗位電路的突發(fā)模式調(diào)節(jié)器具有較高的輸出電壓脈動(dòng)。不過，當(dāng)輸 出電壓脈動(dòng)超過一定幅度，由于傳導(dǎo)通路上的DC損耗在所述調(diào)節(jié)器中會(huì)有效率損 失。
綜上所述，需要提供電路和方法，用于使得用戶可以從外部設(shè)定最小峰 值電感電流水平。
還需要提供電路和方法，用于使得用戶可以從外部設(shè)定開關(guān)調(diào)節(jié)器的突 發(fā)模式比較器的滯后，以提高調(diào)節(jié)器的效率。
還需要提供電路和方法，用于使得用戶可以在連續(xù)值的范圍內(nèi)更全面調(diào) 節(jié)調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定輸出電壓的電壓脈動(dòng)。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供電路和方法，用于使得用戶可以改變猝 發(fā)閾值水平，從而允許選擇以突發(fā)模式工作的開關(guān)調(diào)節(jié)器中希望的最小峰值電感 電流水平。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供電路和方法，以便用戶可以改變以突發(fā)模式 工作的開關(guān)調(diào)節(jié)器中的猝發(fā)比較器滯后。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供電路和方法，以便調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定輸出電壓的 電壓脈動(dòng)可以在連續(xù)值的范圍內(nèi)更全面地調(diào)節(jié)，使得可以更精確地調(diào)節(jié)電壓脈動(dòng)， 以適應(yīng)各種用途的要求。
根據(jù)本發(fā)明的上述和其他目的，披露了突發(fā)模式下具有外部可調(diào)節(jié)最小 峰值電感電流水平和滯后的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器電路。在采用突發(fā)模式工作的任何調(diào) 節(jié)器中，所述電路能夠以增壓(升壓)，降低電壓(降壓)，或降壓-升壓設(shè)置工 作。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例結(jié)合用于選擇調(diào)節(jié)器工作模式(強(qiáng)制連續(xù)模式或突
發(fā)模式)的單一引腳，在突發(fā)模式工作期間設(shè)定猝發(fā)閾值水平，并且在突發(fā)模式 工作期間設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了通過使用兩個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)可變最小峰值 電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后的另一種方法。 一個(gè)引腳用于在強(qiáng)制連續(xù)模式和 突發(fā)模式之間選擇，而另一個(gè)引腳用于在突發(fā)模式工作期間，設(shè)定猝發(fā)閾值水平 和猝發(fā)比較器滯后。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了通過使用三個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)可變最小峰值 電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后的另一種方法。 一個(gè)引腳用于在強(qiáng)制連續(xù)模式和 突發(fā)模式之間選擇，第二引腳用于設(shè)定猝發(fā)閾值水平，而第三引腳用于在突發(fā)模 式工作期間，設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。
上述優(yōu)選的實(shí)施例緩解了與使用固定的最小峰值電感電流水平和猝發(fā) 滯后相關(guān)的問題。相應(yīng)的，本發(fā)明使得開關(guān)調(diào)節(jié)器的輸出電壓脈動(dòng)和效率可以更 全面地進(jìn)行調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的用途要求。另外，本發(fā)明允許大輸出電壓脈動(dòng)， 而又不會(huì)損失效率，因?yàn)闇蟮脑黾硬粫?huì)導(dǎo)致電流強(qiáng)度的相應(yīng)增加。


通過結(jié)合附圖，參考以下詳細(xì)說明可以使得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見，其中，類似的附圖標(biāo)記在所有附圖中表示類似部件，其中
圖1是傳統(tǒng)的降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的說明性電路圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比較器滯后的降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的一個(gè)實(shí)施例的說明性電路圖。
圖3是圖2和4-8所示猝發(fā)比較器的實(shí)施例的說明性電路圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比較器滯后的降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一實(shí)施例的說明性電路圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比較器滯后的降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一可替換實(shí)施例的說明性電路圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比較器滯后的升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)施例的說明性電路圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比較器滯后的升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一實(shí)施例的說明性電路圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝發(fā)比
較器滯后的升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一可替換實(shí)施例的說明性電路圖。
圖9是圖2和4-8所示模式選擇電路的另一實(shí)施例的說明性電路圖。
具體實(shí)施方式
很多電子產(chǎn)品使用DC-DC開關(guān)調(diào)節(jié)器，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成可能高于或 低于所述輸入電壓的穩(wěn)定輸出電壓。開關(guān)調(diào)節(jié)器使用一個(gè)或多個(gè)主動(dòng)開關(guān)裝置， 電感器或變壓器，和電容器，以儲(chǔ)存和傳遞能量到負(fù)載。
圖1示出采用恒頻電流模式控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器。該電 路按以下方式工作。
圖1的電壓調(diào)節(jié)器IOO包括控制電路110，它結(jié)合振蕩器111或任何其 他能夠?yàn)殡娐诽峁╅_關(guān)定時(shí)的合適設(shè)備(即，通過在恒頻下生成窄脈沖)。在每 次循環(huán)開始時(shí)，該振蕩器脈沖通過邏輯電路112傳播，邏輯電路隨后引導(dǎo)主開關(guān) 驅(qū)動(dòng)器114，以使主開關(guān)120接通。邏輯電路112可以包括脈寬調(diào)制器(PWM) 電路或任何其他能夠驅(qū)動(dòng)開關(guān)驅(qū)動(dòng)器114和129以控制主電源開關(guān)120的占空度 (即，開關(guān)120接通的時(shí)間量與接通/斷刑ON/OFF)周期的時(shí)間做比較)的適當(dāng)電 路。這使得電感125兩端的電壓為大約ViN-VouT。結(jié)果，通過電感125的電流線 性增加，并且較大量的電流被輸送給電容127和負(fù)載(通過電阻器128模擬)。 當(dāng)主開關(guān)120接通時(shí)，電感電流流過感測(cè)電阻124，并且在其兩端產(chǎn)生感測(cè)電壓， 該電壓大約等于電感電流和感測(cè)電阻值的乘積。然后通過電流放大器118放大該 電壓。當(dāng)放大的感測(cè)電壓增加到超過電流比較器115的反相輸入上的電壓時(shí)(即， 在緩沖Ith瑜入上)，電流比較器115脫扣和發(fā)信號(hào)給邏輯電路112，以促使驅(qū)動(dòng) 器114和129分別使主開關(guān)120斷開和使同步開關(guān)121接通。這使電感125兩端 的電壓改變?yōu)榧s-V(xjt，導(dǎo)致電感電流減弱，直到下一個(gè)振蕩器脈沖再次使主開關(guān) 120接通而同步開關(guān)121斷開。應(yīng)當(dāng)指出，盡管在本發(fā)明中將MOSFET用于開關(guān) 元件，在不偏離本發(fā)明原理的前提下，可以使用任何其他類型的合適開關(guān)元件。
緩沖I 輸入上的電壓控制最小峰值電感電流，在該電流下電流比較器 115將主開關(guān)120切斷。誤差信號(hào)放大器119通過將來自電阻分壓器126的反饋信 號(hào)和參考電壓VREF作比較來調(diào)節(jié)I 上的電壓，所述誤差信號(hào)放大器可以包括差 分放大器，跨導(dǎo)放大器或任何其他合適的放大器。然后通過補(bǔ)償電路113來穩(wěn)定 Ith信號(hào)，所述補(bǔ)償電路優(yōu)選包括電阻和電容，并通過電壓緩沖器130接至電流比 較器115的反相輸入端。如果大負(fù)載級(jí)施加在電壓調(diào)節(jié)器100上，從調(diào)節(jié)器IOO
提取的負(fù)載電流增加。這導(dǎo)致反饋電壓VFB相對(duì)VREF降低。誤差信號(hào)放大器119 升高ITH電壓，直到平均電感電流匹配新的負(fù)載電流。相反，如果負(fù)載電流減少， 它會(huì)導(dǎo)致反饋電壓VfB相対Vref增加。這會(huì)導(dǎo)致誤差信號(hào)放大器119降低lTH電 壓。結(jié)果，盡管主開關(guān)121在相同頻率下仍舊接通(即，在每個(gè)循環(huán)的開始)， 它的占空度下降，并因此隨著負(fù)載電流的減少它傳導(dǎo)更少的電流。這個(gè)過程持續(xù) 直到平均電感電流等于新的負(fù)載電流。
圖1的調(diào)節(jié)器允許用戶通過利用外部模式選擇輸入引腳134在開關(guān)調(diào)節(jié) 器的兩種工作模式之間進(jìn)行選擇。第一種工作模式是強(qiáng)制連續(xù)工作，它減少噪音， RF干擾和輸出電壓脈動(dòng)。在強(qiáng)制的連續(xù)工作中，電感電流允許成為負(fù)的。當(dāng)主開 關(guān)120切斷時(shí)，同步開關(guān)121接通。同步開關(guān)保持接通，直到下一個(gè)振蕩器脈沖 觸發(fā)主開關(guān)接通。第二種工作模式是突發(fā)模式，其中，主開關(guān)120和同步開關(guān)121 在輕負(fù)載下間歇工作。通過在輕負(fù)載下減少晶體管門極充電損失，它比強(qiáng)制連續(xù) 工作具有更高的效率。
在突發(fā)模式工作時(shí)，電流反向比較器116被激活，并且電感電流不允許 成為負(fù)的。所述電流反向比較器監(jiān)控電流流過同步開關(guān)121和信號(hào)邏輯電路112， 以在電感電流經(jīng)歷電流反向狀態(tài)時(shí)切斷同步開關(guān)。在圖l的實(shí)施例中，電流反向 狀態(tài)表示當(dāng)電流通過零電流水平。不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以理解，本發(fā)明的 范圍包括其他電流反向狀態(tài)，例如，表示電流接近或已跨過零電流水平。例如， 可以對(duì)比較器116的反相輸入端施加電壓偏移，以便比較器116正好在電感或開 關(guān)電流跨過零電流閥值之前脫扣。
在突發(fā)模式期間，箝位電路133的晶體管122和123將緩沖Ira電壓的最小值固定在猝發(fā)閾值水平，從而設(shè)定最小峰值電感電流水平Iburst。然后通過猝發(fā)比較器117監(jiān)控IiH電壓，以確定何時(shí)激活和禁止休眠模式。當(dāng)主開關(guān)120接通時(shí)，電感電流必須在其切斷之前增加到最小峰值電感電流水平Iburst。然后，隨著輸出負(fù)載電流下降，所述峰值電感電流減少，以保持輸出電壓穩(wěn)定。當(dāng)需要的負(fù)載電流降低到小于Ibum減去電感中脈動(dòng)電流的一半的電流時(shí)，猝發(fā)閾值迫使峰值電感電 流保持等于Iburst。由于平均電感電流大于負(fù)載電流，誤差信號(hào)放大器119降低lTH 電壓直到猝發(fā)比較器117脫扣。當(dāng)所述猝發(fā)比較器脫扣時(shí)，激活休眠模式，并且開關(guān)120和121連同余下電路的預(yù)定部件均被切斷，以減少功率消耗。此時(shí)，負(fù)載電流完全由輸出電容127輸送。當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，lTH上的電壓增加到由猝發(fā)
比較器117的滯后設(shè)定的水平之上，并且使猝發(fā)比較器117不脫扣。解除休眠模 式，接通所有電路，并且恢復(fù)正常工作。
圖1所示電路的缺陷是猝發(fā)閾值水平(或猝發(fā)鉗位水平)和猝發(fā)比較器 滯后是在開關(guān)調(diào)節(jié)器內(nèi)部固定的。由于猝發(fā)鉗位在每個(gè)開關(guān)循環(huán)期間固定最小峰 值電感電流，并且猝發(fā)比較器滯后固定調(diào)節(jié)器在休眠模式工作的周期，所述輸出 電壓脈動(dòng)也是固定的。對(duì)于較高的猝發(fā)鉗位水平和較寬的猝發(fā)滯后，輕負(fù)載下的 效率更高，其代價(jià)是較高的輸出電壓脈動(dòng)。對(duì)于較低猝發(fā)鉗位水平和較窄的滯后， 所述輸出電壓脈動(dòng)較低，其代價(jià)是對(duì)于輕負(fù)載略微下降的效率。因?yàn)殁Оl(fā)鉗位水 平和猝發(fā)比較器滯后是內(nèi)部固定的，不能改變輸出電壓脈動(dòng)和效率以適應(yīng)不同的 用途要求。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明原理，具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和可調(diào)猝 發(fā)比較器滯后的降壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)施例。本發(fā)明通過以下方式克服了以突 發(fā)模式工作的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)器的上述限制。圖2中的調(diào)節(jié)器優(yōu)選結(jié)合單個(gè)外部引腳， 用于允許用戶選擇工作模式(突發(fā)模式或強(qiáng)制連續(xù)模式)，以及在突發(fā)模式期間 設(shè)定開關(guān)調(diào)節(jié)器200的猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)滯后。
在強(qiáng)制連續(xù)模式下工作時(shí)，圖2按以下方式運(yùn)行。振蕩器211提供了開 關(guān)定時(shí)機(jī)構(gòu)，在每個(gè)周期的開始使主開關(guān)220接通而同步開關(guān)221切斷。由電感 電流流過電阻224產(chǎn)生的感測(cè)電壓通過電流放大器218放大，其輸出作為電流比 較器215的一個(gè)輸入。誤差信號(hào)放大器219比較反饋電壓和參考電壓，以在必要 時(shí)升高或降低Ira電壓。緩沖IlH電壓向電流比較器215提供第二輸入，所述電流 比較器適用于在電感電流增加到大于由緩沖Ith信號(hào)設(shè)定的電流水平的水平時(shí)，向 主開關(guān)220發(fā)信號(hào)以被切斷。盡管圖2的控制電路210示出誤差信號(hào)放大器219 的輸出lTH在被傳輸?shù)诫娏鞅容^器215之前通過緩沖器230緩沖，本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解，緩沖器230是可選的(例如，參見圖5的控制電路510)。在這里，信號(hào)Ira和緩沖Ith均被視為誤差信號(hào)放大器的輸出信號(hào)。
在圖2中，F(xiàn)CONT信號(hào)用于告訴邏輯電路212,開關(guān)調(diào)節(jié)器應(yīng)該在強(qiáng) 制連續(xù)還是在突發(fā)模式下工作。當(dāng)FCONT為邏輯高時(shí)，工作模式是強(qiáng)制連續(xù)。當(dāng) FCONT是邏輯低時(shí)，工作模式是突發(fā)模式。電壓Vburst被用于設(shè)定猝發(fā)鉗位電路 233的猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器217的猝發(fā)比較器滯后。當(dāng)Vbuw被設(shè)定為0伏時(shí)，最小峰值電感電流水平和猝發(fā)滯后會(huì)被設(shè)定在它們的最小值。隨著Vburst值升
高，最小峰值電感電流水平和猝發(fā)滯后會(huì)以Vb^的函數(shù)形式線性增大。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，盡管圖2所示實(shí)施例的最小峰值電感電流水平和猝發(fā)滯后作為 VBURST的函數(shù)線性增加，兩者之一或兩者作為VBURST的函數(shù)非線性增加同樣在本 發(fā)明的范圍內(nèi)。參見圖3的討論，詳細(xì)說明了如何在猝發(fā)比較器中調(diào)節(jié)滯后。
模式比較器231，傳輸門包括晶體管234和235，晶體管236，和反相 器232和239組成模式選擇電路237。當(dāng)模式選擇輸入引腳238的電壓在閾值電壓 Vth之上吋，模式比較器231的輸出為低。這導(dǎo)致反相器239的輸出使FCONT的 信號(hào)為邏輯高。模式比較器231的輸出上的低邏輯信號(hào)還切斷NMOS晶體管234 和PMOS晶體管235。 NMOS晶體管236的門也被驅(qū)動(dòng)為高，以使猝發(fā)閾值水平 到0伏。
當(dāng)模式(MODE)選擇輸入引腳238的電壓小于閾值電壓VxH時(shí)，模式比 較器231的輸出為高。這導(dǎo)致反相器239的輸出使FCONT的信號(hào)為邏輯低。在這 種狀態(tài)，NMOS晶體管234和PMOS晶體管235被接通，而NMOS晶體管236被 切斷。因?yàn)閭鬏旈T被接通，電壓VBURST會(huì)大體等于模式選擇輸入引腳238的電壓。 在突發(fā)模式期間，模式選擇輸入引腳238的電壓可以改變，以將猝發(fā)閾值水平和 猝發(fā)比較器滯后調(diào)節(jié)到需要的水平。這使得用戶能夠設(shè)定輸出電壓脈動(dòng)的振幅和 頻率，以及在輕負(fù)載期間的效率，以滿足具有不同要求的不同用途。這可能在下 述用途中是重要的，其中保持開關(guān)頻率在可聽頻帶之外是重要的，或其中不能承 受傳統(tǒng)突發(fā)模式變換器的電壓脈動(dòng)。另外，用戶可以將輸出電壓脈動(dòng)設(shè)定的較大， 而又不損失效率，因?yàn)殡娏鞑皇軠蟾淖兊挠绊?，并因而減少了由于傳導(dǎo)損耗導(dǎo) 致的效率損失。
為了實(shí)現(xiàn)低輸出電壓脈動(dòng)和效率之間的折衷，還可能在突發(fā)模式中產(chǎn)生 脈沖跳越行為。這可以通過將模式選擇輸入引腳接地來實(shí)現(xiàn)。這將猝發(fā)閾值水平 設(shè)為0伏，并將Iburst設(shè)為O安培。在這種狀態(tài)下，峰值電感電流受限于電流比較 器的最小工作時(shí)間。如果負(fù)載要求小于最小工作時(shí)間電感電流的平均數(shù)，開關(guān)循 環(huán)會(huì)被跳過，以保持輸出電壓穩(wěn)定。[t)055]圖3更詳細(xì)地示出了在圖2的猝發(fā)比較器217中如何添加和調(diào)節(jié)滯后。 具體地講，誤差信號(hào)放大器219的lTH信號(hào)輸出被接至比較器301的反相輸入端。 這個(gè)電壓與比較器301非反相輸入端的猝發(fā)比較器閾值水平作比較，它包括闞值 電壓VTH2和電阻304兩端電壓的總和(當(dāng)后者如下文詳細(xì)所述大于O伏時(shí))。電
阻304兩端的電壓設(shè)定滯后水平，并由電壓控制電流源303控制。來自模式選擇 電路237的VBURST信號(hào)控制電壓控制電流源303的電流幅度，并允許滯后與VBURST 的電壓水平成比例改變。
在正常調(diào)節(jié)器工作期間，當(dāng)lm的電壓大于vto2時(shí)，比較器301的輸出 是低。反相器307使低信號(hào)反相，導(dǎo)致開關(guān)305使電阻304短路。在優(yōu)選實(shí)施例 中，開關(guān)305包括晶體管。當(dāng)電阻304被短路時(shí)，比較器301的非反相輸入端的參考電壓或猝發(fā)比較器閾值水平只通過電壓源302提供。當(dāng)lTH上的電壓降到VTH2之下時(shí)，比較器301的輸出過渡到高，導(dǎo)致休眠模式被激活，并且開關(guān)305被斷 開。這導(dǎo)致比較器301的非反相輸入端的電壓增大到vth2加上電阻304兩端的電 壓。換句話說，增加了滯后。由于電阻304兩端的電壓是VBURST的函數(shù)，而后者是由用戶設(shè)定的，用戶可有效地控制猝發(fā)比較器的滯后。當(dāng)ITH電壓增加到新的猝發(fā)比較器閾值之上時(shí)(即，V 2加上電阻304兩端的電壓)，比較器301輸出一 低信號(hào)，導(dǎo)致休眠模式被解除，并且電阻304被短路。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖3所示電路僅示出了在比較器中添加和調(diào) 節(jié)滯后的一種方式。還可以采用本領(lǐng)域已知或以其他方式的其他滯后比較器。另 外，盡管圖3的猝發(fā)比較器是結(jié)合圖2的控制電路210進(jìn)行說明的，圖4-8的滯后 猝發(fā)比較器也可以類似工作。
圖4示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中，利用兩個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)突發(fā)模 式的可變猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后。圖4所示的調(diào)節(jié)器與圖2所示的功能 類似，除了負(fù)責(zé)控制調(diào)節(jié)器是以強(qiáng)制連續(xù)模式還是以突發(fā)模式工作，以及在突發(fā) 模式工作期間設(shè)定猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后的電路部分之外。
當(dāng)大于閾值電壓Vth的電壓施加在至模式選擇電路437的模式比較器 431的模式選擇輸入引腳434時(shí)，模式比較器431的輸出為低。該信號(hào)傳輸?shù)竭?輯電路412,并導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以強(qiáng)制連續(xù)模式工作。另外，如果施加在模式選擇輸入 引腳434的電壓小于ViH，模式比較器431的輸出為高，且調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作。
圖4的引腳435 (即，VBURST選擇輸入)提供了至猝發(fā)鉗位電路433和 猝發(fā)比較器417的外部用戶可接觸連接，以便用戶(分別)設(shè)定猝發(fā)閾值水平和 猝發(fā)比較器滯后，如上文結(jié)合圖2-3所述。以這種方式，當(dāng)施加在模式選擇輸入引 腳434的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，可以獨(dú)立于施加在模式選擇輸入引 腳434的信號(hào)調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后，以便控制最小峰值電感電流
水平和猝發(fā)比較器滯后。同樣，這與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的改進(jìn)，允許用戶更 好地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器400的輸出電壓脈動(dòng)和效率，以滿足特定用途的要求。另外，本 發(fā)明允許較大的輸出電壓脈動(dòng)，而又不會(huì)損失效率，因?yàn)檩敵鲭娏鞯姆炔皇軠?后變化的影響。
圖4中其余元件大體上與上述結(jié)合圖2的相應(yīng)元件完成相同的目的。
圖5示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，其中，采用三個(gè)引腳來實(shí)現(xiàn)突發(fā)模 式的可變猝發(fā)閾值水平和可變猝發(fā)比較器滯后。圖5所示的調(diào)節(jié)器起著與圖2所 示調(diào)節(jié)器類似的作用，所不同的是負(fù)責(zé)控制調(diào)節(jié)器是以強(qiáng)制連續(xù)模式還是以突發(fā) 模式工作，以及在突發(fā)模式工作期間設(shè)定猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后的電路 部分。
當(dāng)大于閾值電壓VTH的電壓施加在至模式選擇電路532的模式比較器 531的模式選擇輸入引腳534時(shí)，模式比較器531的輸出為低。該信號(hào)傳輸至邏輯 電路512，并導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以強(qiáng)制連續(xù)模式工作。另外，如果施加在模式選擇輸入引 腳534上的電壓小于VTH，模式比較器531的輸出為高，且調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作。
圖5中的引腳535(即，VBURST選擇輸入)提供了至猝發(fā)鉗位電路533的 外部用戶可接觸連接，以便用戶設(shè)定猝發(fā)閾值水平。通過這種方式，當(dāng)施加在模 式選擇輸入引腳534的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，用戶可通過引腳535 調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平，以便控制突發(fā)模式的最小峰值電感電流水平，如上文結(jié)合圖 2-3所述。同樣，這相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的改進(jìn)，允許用戶更好地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器500 的輸出電壓脈動(dòng)和效率，以滿足特定用途的要求。另外，本發(fā)明允許較大的輸出 電壓脈動(dòng)，而又不會(huì)損失效率，因?yàn)檩敵鲭娏鞯姆炔皇軠笞兓挠绊憽?br> 圖5中的引腳536 (即，VHYSTERESIS選擇輸入)提供了至猝發(fā)比較器517 的外部用戶可接觸連接，以便用戶設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。通過這種方式，當(dāng)施加 在模式選擇輸入引腳534上的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，用戶可通過引 腳536調(diào)節(jié)猝發(fā)比較器滯后，以便控制突發(fā)模式的滯后，如上文結(jié)合圖2-3所述。 同樣，這相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有顯著的改進(jìn)，允許用戶更好地調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器500的輸出 電壓脈動(dòng)和效率，以滿足特定用途的要求。另外，本發(fā)明允許較大的輸出電壓脈 動(dòng)，而不會(huì)損失效率，因?yàn)檩敵鲭娏鞯姆炔皇軠笞兓挠绊憽?br> 圖5中的其余元件大體上執(zhí)行與上文結(jié)合圖2所述的相應(yīng)元件相同的目的。
應(yīng)當(dāng)指出，盡管圖2， 4，和5各自示出了降壓同步開關(guān)調(diào)節(jié)器實(shí)施例， 本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)同樣適用于其他類型的調(diào)節(jié)器，如 升壓同步開關(guān)調(diào)節(jié)器，升壓和降壓非同步開關(guān)調(diào)節(jié)器，或任何其他合適類型的調(diào) 節(jié)器。
圖6是根據(jù)本發(fā)明原理，用于突發(fā)模式具有可調(diào)最小峰值電感電流水平 和可調(diào)猝發(fā)滯后的升壓開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的示例性實(shí)施例的電路圖。圖6采用圖2 所示降壓調(diào)節(jié)器中存在的很多相同元件。它還利用二極管616以防止電容627向 大地放電。圖6所示升壓調(diào)節(jié)器600的控制電路610按以下方式工作。
當(dāng)電路狀態(tài)導(dǎo)致主開關(guān)621閉合時(shí)，輸入電壓被施加在電感625兩端。 在該充電階段，電流開始流過電感625， 二極管616，阻止電容627向大地放電， 并且電容627負(fù)責(zé)向負(fù)載輸送電流。
—旦開關(guān)621打開，電容627通過儲(chǔ)存在電感625中的能量充電。此時(shí)， 額外的電流開始流過負(fù)載，從而導(dǎo)致輸出電壓上升(只要二極管616是正向偏壓， 能量還直接從輸入源提供)。在經(jīng)過某個(gè)時(shí)間周期后，開關(guān)621再次閉合。該循 環(huán)自身重復(fù)，保持所需的輸出電壓水平，并且根據(jù)需要向負(fù)載輸送所需的電流。
圖6中電路部件的其余部分如先前圖2所示的可比電路部件說明的那樣 運(yùn)行。電流比較器615將來自電流放大器618和誤差信號(hào)放大器619的輸出作比 較，以便確定何時(shí)應(yīng)當(dāng)斷開主開關(guān)621。
另外，至模式選擇輸入638的輸入信號(hào)確定調(diào)節(jié)器600是以強(qiáng)制連續(xù)模 式還是以突發(fā)模式工作，并且當(dāng)選擇突發(fā)模式時(shí)還設(shè)定猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)滯后。 模式比較器631，傳輸門包括晶體管634和635，晶體管636，和反相器632和633 組成模式選擇電路637。模式選擇電路637提供在FCONT和VmmsT的信號(hào)，所述 信號(hào)分別確定調(diào)節(jié)器600的工作模式和(適當(dāng)時(shí))猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯 后。如圖6所示，模式比較器631將模式選擇輸入638上的信號(hào)與閾值電壓V丁H 作比較。當(dāng)模式選擇輸入引腳638的電壓高于VTH時(shí)，模式比較器631的輸出為 低。這反過來導(dǎo)致反相器633的輸出使得FCONT上的信號(hào)為邏輯高，促使調(diào)節(jié)器 以強(qiáng)制連續(xù)模式工作。另外，模式比較器631的低輸出還切斷n-通道晶體管634 和p-通道晶體管635，并且驅(qū)動(dòng)n-通道晶體管636的柵極為高，使猝發(fā)閾值水平到 0伏。
另外，當(dāng)模式選擇輸入的電壓低于VTH時(shí)，模式比較器631的輸出變高。
在這里，反相器633的輸出使得FCONT的信號(hào)為邏輯低，從而使調(diào)節(jié)器進(jìn)入突發(fā) 模式。在這種狀態(tài)下，包括n-通道晶體管634和p-通道晶體管635的傳輸門被接 通(兩個(gè)晶體管都接通)，而n-通道晶體管636斷開。結(jié)果，Vburst変得大致等 于施加在模式選擇輸入上的電壓。可以在突發(fā)模式期間改變模式選擇輸入引腳638 上的電壓，以調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后，如上文結(jié)合圖2-3所述。通過 這種方式，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)最小峰值電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后，以便按 照需要調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器600的輸出電壓脈動(dòng)和效率。另外，可以使用比I見有調(diào)節(jié)器更 大的輸出電壓脈動(dòng)，而又不會(huì)損失效率，因?yàn)殡娏鞑皇軠笞兓挠绊憽?br> 圖7示出了具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后的升壓 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一個(gè)實(shí)施例。圖7所示電路的大部分與上述圖6所示的電路 工作類似。根據(jù)本發(fā)明的原理，圖7示出了兩個(gè)引腳，分別用于(1)選擇調(diào)節(jié)器 工作模式和(2)設(shè)定猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后。
調(diào)節(jié)器700的工作，以強(qiáng)制連續(xù)模式或者突發(fā)模式，是通過在模式選擇 輸入734上提供電壓來選擇的。如果大于閾值電壓VTH的電壓施加在模式選擇輸 入734上，則模式比較器731的輸出為低，從而，反相器733的輸出(即，F(xiàn)CONT 的信號(hào))為高。這導(dǎo)致調(diào)節(jié)器700以強(qiáng)制連續(xù)模式工作。另外，如果施加在模式 選擇輸入上的電壓低于VTH, FCONT上的信號(hào)為低，并且調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作。
圖7所示的引腳735 (S卩，VBmsT選擇輸入)使用戶能夠設(shè)定猝發(fā)閾值 水平和猝發(fā)比較器滯后。當(dāng)施加在模式選擇輸入734上的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā) 模式工作時(shí)，可以通過采用如上結(jié)合圖2-6所述的VmjRST選擇輸入來調(diào)節(jié)猝發(fā)閾 值水平和猝發(fā)滯后。通過這種方式，可以控制最小峰值電感電流水平和調(diào)節(jié)器在 休眠模式工作的周期。
圖7中的其余元件大體執(zhí)行與上文結(jié)合圖6所述相應(yīng)元4牛相同的任務(wù)。
圖8示出了具有可調(diào)最小峰值電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后的升壓 開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器的另一個(gè)實(shí)施例。圖8所示電路的主要部分與上述圖6所示電路 的工作類似。根據(jù)本發(fā)明的原理，圖8示出了三個(gè)引腳，它們分別用于(1)選擇 調(diào)節(jié)器工作模式，(2)設(shè)定猝發(fā)閾值水平，和(3)設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。
調(diào)節(jié)器800的工作，以強(qiáng)制連續(xù)模式或者突發(fā)模式，是通過在模式選擇 輸入引腳834上提供一電壓來選擇的。如果高于閾值電壓VxH的電壓施加在模式 選擇輸入834上，模式比較器831的輸出為低，因而，反相器833的輸出(即，
FCONT的信號(hào))為高。這導(dǎo)致調(diào)節(jié)器800以強(qiáng)制連續(xù)模式工作。另外，如果施加 在模式選擇輸入上的電壓低于vth， FCONT的信號(hào)為低，并且調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式 工作。
引腳835 (即，vburst選擇輸入)使用戶能夠設(shè)定猝發(fā)閾值水平。當(dāng)施 加在模式選擇輸入上的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，可以通過采用上文結(jié)合圖2-6所述的vburst選擇輸入來調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平。通過這種方式，可以控制最小峰值電感電流水平。
引腳836 (即，VHYSTER固s選擇輸入)使用戶能夠設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。 當(dāng)施加在模式選擇輸入上的信號(hào)導(dǎo)致調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，可以通過使用如上文結(jié)合圖2-6所述的vhysteresk選擇輸入來調(diào)節(jié)猝發(fā)滯后。通過這種方式，可以控制猝發(fā)循環(huán)之間的周期。
圖8中的其余元件大體執(zhí)行與上文結(jié)合圖6所述相應(yīng)元件相同的任務(wù)。
圖9示出了上文結(jié)合圖2和6所述的模式選擇電路的另一個(gè)實(shí)施例。電 壓比較器931，晶體管934， 935， 936，和940，和電阻942， 943，和944組成模 式選擇電路937的一個(gè)實(shí)施例。
在圖9所示實(shí)施例中，模式選擇輸入引腳938上的電壓通過電壓到電流 轉(zhuǎn)換電路941被轉(zhuǎn)換成電流，該轉(zhuǎn)換電路包括電壓比較器931，晶體管936，和電 阻942。晶體管934和935充當(dāng)電流反射鏡，導(dǎo)致與流過晶體管934和936和電阻 942的電流成比例的電流流過電阻943和晶體管935。所得到的輸出電壓Vcxamp被 傳送至調(diào)節(jié)器的猝發(fā)鉗位電路，以用作猝發(fā)閾值水平，并從而如上所述控制最小 峰值電感電流。類似地，晶體管934和940也充當(dāng)電流反射鏡，導(dǎo)致與流過晶體 管934和936和電阻942的電流成比例的電流流過電阻944和晶體管940。所得到的輸出電壓VHYSTERES!s被傳送至調(diào)節(jié)器的猝發(fā)比較器，以控制如上文結(jié)合圖3所述的電壓控制電流源303。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是通過改變電阻942， 943,和944 的電阻值和減晶體管934, 935,和940的大小能夠在突發(fā)模式期間單獨(dú)按比例調(diào) 節(jié)傳送至猝發(fā)鉗位電路和猝發(fā)比較器的電壓。這使得用戶在設(shè)定猝發(fā)閾值水平和 猝發(fā)比較器滯后時(shí)具有更大的靈活性，所述猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后由 Vclamp和Vhystere犯分別控制，以滿足具有不同要求的不同用途。盡管圖9示出 了利用MOSFET工作的電流反射鏡，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明 原理，本領(lǐng)域已知的任何其他類型電流反射鏡，例如使用雙極晶體管的電流反射
鏡，或其他裝置可以替代。應(yīng)當(dāng)指出，盡管圖2-9各自示出了根據(jù)本發(fā)明原理的調(diào)節(jié)器的具體實(shí)施 例，本發(fā)明并不以任何方式局限于這些方面。本發(fā)明的原理可適用于任何類型的 調(diào)節(jié)器(例如，升壓同步開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器)，并且這種做法的優(yōu)點(diǎn)能夠?yàn)楸绢I(lǐng)域 技術(shù)人員所理解。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，根據(jù)本發(fā)明原理，用于設(shè)定 猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)滯后的電路，如上所述，只是示例性的，并且本發(fā)明不局限 于所述方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)知道，盡管圖2和4-9所描述的實(shí)施例允許用 戶調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)滯后，允許用戶只能夠調(diào)節(jié)猝發(fā)滯后(同時(shí)保持固定 的猝發(fā)鉗位)的調(diào)節(jié)器具有根據(jù)本發(fā)明原理能夠交替電壓脈動(dòng)和效率的許多相同 優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1. 一種在穩(wěn)定電壓下向負(fù)載提供輸出電流的開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器能 夠以突發(fā)模式工作，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器包括輸入端；連接到所述負(fù)載的輸出端；與所述輸入和輸出端連接的控制電路，所述控制電路調(diào)節(jié)提供給所述負(fù)載的 電流；和與所述控制電路連接的調(diào)節(jié)電路，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，所 述調(diào)節(jié)電路允許用戶設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平和滯后。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器是降壓調(diào)節(jié)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器是非同步開關(guān) 調(diào)節(jié)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器是同步開關(guān)調(diào) 節(jié)器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中所述控制電路包括-邏輯部分；電感器；和與所述邏輯部分連接的主開關(guān)，所述主開關(guān)由所述邏輯部分控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括與所述邏 輯部分連接的振蕩器，所述振蕩器向所述邏輯部分提供振蕩信號(hào)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括與所述輸 出端連接的誤差信號(hào)放大器，所述誤差信號(hào)放大器具有誤差信號(hào)放大器輸出信號(hào)， 并且所述誤差信號(hào)放大器根據(jù)負(fù)載狀態(tài)調(diào)節(jié)所述誤差信號(hào)放大器輸出信號(hào)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括 與所述邏輯部分連接的電流比較器，所述電流比較器產(chǎn)生電流比較器信號(hào)，當(dāng)感測(cè)信號(hào)以預(yù)定方式與所述誤差信號(hào)放大器輸出信號(hào)作比較時(shí)，指示所述邏輯 部分?jǐn)嚅_所述主開關(guān)；和 與所述電流比較器連接的電流放大器，所述電流放大器向所述電流比較器提 供所述感測(cè)信號(hào)，表示電流流過所述電感。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括與所述邏 輯部分連接的猝發(fā)比較器，所述猝發(fā)比較器產(chǎn)生猝發(fā)比較器信號(hào)，當(dāng)所述誤差信 號(hào)放大器輸出信號(hào)跨過所述猝發(fā)比較器的脫扣水平時(shí)，導(dǎo)致所述開關(guān)調(diào)節(jié)器進(jìn)入 休眠模式。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括與所述邏 輯部分和所述主開關(guān)連接的同步開關(guān)，所述同步開關(guān)的開關(guān)與所述主開關(guān)相反。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括與所述 邏輯部分連接的電流反向比較器，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，所述電 流反向比較器產(chǎn)生電流反向比較器信號(hào)，導(dǎo)致當(dāng)通過所述同步開關(guān)的電流經(jīng)歷電 流反向狀態(tài)時(shí)，所述邏輯部分?jǐn)嚅_所述同步開關(guān)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述調(diào)節(jié)電路包括-模式選擇輸入引腳，通過它用戶可以選擇所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式并設(shè)定所述猝發(fā)閼值水平；模式比較器，它從所述模式選擇輸入引腳接收模式選擇信號(hào)，所述模式比較 器提供模式比較器輸出信號(hào)表示所述模式選擇信號(hào)，其中，所述模式比較器輸出 信號(hào)被提供給所述邏輯部分；和包括晶體管的傳輸門，所述傳輸門與所述模式選擇輸入引腳連接并且與箝位 電路連接，所述傳輸門根據(jù)所述模式比較器輸出信號(hào)接收信號(hào)，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié) 器以突發(fā)模式工作時(shí)，所述傳輸門向所述箝位電路提供所述猝發(fā)閾值水平。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述傳輸門還與猝發(fā)比較器 連接，所述傳輸門向所述猝發(fā)比較器提供與來自所述模式選擇輸入引腳的所述模 式選擇信號(hào)相關(guān)的信號(hào)，以在所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，設(shè)定所述滯后。
14. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述調(diào)節(jié)電路包括 模式選擇輸入引腳，通過它用戶可以選擇所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式，所述模式選擇輸入引腳提供模式選擇信號(hào)；接收所述模式選擇信號(hào)的模式比較器，所述模式比較器提供模式比較器輸出 信號(hào)，表示所述模式選擇信號(hào)，所述模式比較器輸出信號(hào)被提供給所述邏輯部分; 和猝發(fā)閾值水平和滯后選擇引腳，通過其用戶可以在所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模 式工作時(shí)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平和滯后，所述猝發(fā)閾值水平和滯 后選擇引腳與箝位電路連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述調(diào)節(jié)電路包括 模式選擇輸入引腳，通過它用戶可以選擇所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式，所述模式選擇輸入弓I腳提供模式選擇信號(hào)；接收所述模式選擇信號(hào)的模式比較器，所述模式比較器提供模式比較器輸出 信號(hào)，表示所述模式選擇信號(hào)，所述模式比較器輸出信號(hào)被提供給所述邏輯部分;猝發(fā)閾值水平選擇引腳，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，通過它用戶 可以設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平；和猝發(fā)滯后選擇引腳，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，通過它用戶可以 設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的滯后。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器是升壓調(diào)節(jié)器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路還包括置于所述 電感和所述輸出端之間的二極管。
18. 在以穩(wěn)定電壓向負(fù)載提供輸出電流的開關(guān)調(diào)節(jié)器中， 一種以突發(fā)模式操作 所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的方法，所述方法包括將輸入端連接至輸入電壓源； 將輸出端連接至所述負(fù)載；提供可調(diào)節(jié)猝發(fā)閾值水平，所述猝發(fā)閾值水平控制所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的最小峰 值電感電流水平；當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，提供可調(diào)節(jié)滯后； 調(diào)節(jié)至所述負(fù)載的輸出電流； 通過使猝發(fā)比較器脫扣激活休眠模式；和通過使所述猝發(fā)比較器不脫扣來解除休眠模式，當(dāng)所述猝發(fā)比較器不脫扣時(shí)， 所述滯后控制。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述方法還包括 根據(jù)來自單個(gè)輸入引腳的輸入信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式；和 根據(jù)所述輸入信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平和滯后。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述方法還包括 根據(jù)來自模式選擇輸入引腳的模式選擇信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式；和根據(jù)來自猝發(fā)閾值水平和滯后選擇輸入引腳的輸入信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié) 器的猝發(fā)閾值水平和滯后。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述方法還包括.-根據(jù)來自模式選擇輸入引腳的模式選擇信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式；根據(jù)來自猝發(fā)閾值水平選擇輸入引腳的信號(hào)，設(shè)定所述猝發(fā)閾值水平；和 根據(jù)來自滯后選擇輸入引腳的信號(hào)，設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的滯后。
22. 以穩(wěn)定電壓向負(fù)載提供輸出電流的開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器能夠以突 發(fā)模式工作，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器包括輸入端；與所述負(fù)載連接的輸出端；與所述輸入和輸出端連接的控制電路，所述控制電路調(diào)節(jié)所述輸出電流；和 與所述控制電路連接的調(diào)節(jié)電路，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模式工作時(shí)，所 述調(diào)節(jié)電路允許用戶至少設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的滯后。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以突發(fā)模 式工作時(shí)，所述調(diào)節(jié)電路還允許用戶設(shè)定所述幵關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述調(diào)節(jié)電路還允許用戶選 擇所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的工作模式，所述工作模式是強(qiáng)制連續(xù)或突發(fā)模式。
25. 以穩(wěn)定電壓向負(fù)載提供輸出電流的開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器能夠以第 一工作模式工作，根據(jù)負(fù)載狀態(tài)具有至少一定長(zhǎng)度時(shí)間，其中，使主動(dòng)開關(guān)元件 保持?jǐn)嚅_，所述開關(guān)調(diào)節(jié)器包括輸入端； 與所述負(fù)載連接的輸出端；與所述輸入和輸出端連接的控制電路，所述控制電路調(diào)節(jié)提供給所述負(fù)載的 電流；和與所述控制電路連接的調(diào)節(jié)電路，當(dāng)所述開關(guān)調(diào)節(jié)器以所述第一工作模式工 作時(shí)，所述調(diào)節(jié)電路允許用戶設(shè)定所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的猝發(fā)閾值水平和滯后。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的開關(guān)調(diào)節(jié)器，其中，所述控制電路被設(shè)置成當(dāng)所 述主動(dòng)開關(guān)元件保持?jǐn)嚅_時(shí)，斷開所述開關(guān)調(diào)節(jié)器的其他部件。
全文摘要
提供了開關(guān)調(diào)節(jié)器電路和方法，用于調(diào)節(jié)輸出電壓，包括可調(diào)節(jié)最小峰值電感電流水平和可調(diào)節(jié)猝發(fā)比較器滯后，用于開關(guān)調(diào)節(jié)器中的突發(fā)模式工作。通過允許外部用戶控制猝發(fā)閾值水平和猝發(fā)比較器滯后，在突發(fā)模式工作期間實(shí)現(xiàn)對(duì)最小峰值電感電流水平和猝發(fā)比較器滯后的控制。可以采用單個(gè)用戶可觸及的輸入引腳，兩個(gè)用戶可觸及的輸入引腳，或三個(gè)用戶可觸及的輸入引腳，以區(qū)分強(qiáng)制連續(xù)和突發(fā)模式工作，設(shè)定猝發(fā)閾值水平，和在突發(fā)模式工作期間設(shè)定猝發(fā)比較器滯后。本發(fā)明可用于降壓，升壓，降壓-升壓，或任何其他合適的調(diào)節(jié)器電路設(shè)置。本發(fā)明還可采用同步和非同步開關(guān)調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)H02M3/156GK101123395SQ20071014386
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者J·M·埃斯特維斯, J·倫納德 申請(qǐng)人:凌特公司