[發明專利]具有頻率控制的合成脈動調節器

有效

• 申請號: 201110365070.3
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102545604A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: J-S·陳;S·沈;吳雪林;X·楊
• 申請（專利權）人: 英特賽爾美國股份有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M3/07
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢慰民

關聯申請的交叉引用

本申請要求2010年11月8日提交的美國臨時申請S/N?61/411,036的權益，該申請的全部內容出于所有意圖和目的通過引用結合于此。

附圖簡述

參考以下描述以及附圖將能更好地理解本發明的益處、特征以及優點，在附圖中：

圖1是包括根據本發明示例性實施例的通過頻率控制實現的DC-DC開關電壓調節器(也稱：轉換器或電源等)的電子器件的方框圖。

圖2是根據一個實施例的具有頻率控制的圖1的合成脈動調節器的示意性框圖；

圖3是根據可被用來形成頻率補償信號FCOMP的一個實施例的相位比較器的示意性框圖；

圖4是根據可被用來實現圖9所示的組合器中的任一個或兩者的一個示例性實施例的組合器的示例性實施例的示意圖；

圖5是繪出根據一個實施例的RCLK、PWM、FCOMP、VUP、VR、VDOWN和VOUT相對于時間的一系列時序圖；

圖6是可被用來控制根據本發明通過頻率控制實現的多相合成脈動電壓調節器的控制器的示意性時鐘圖；

圖7是示出在穩態操作下具有頻率控制的圖6的控制器的操作的簡化時序圖；

圖8是根據一示例性實施例使用圖6的控制器所實現的多相合成脈動電壓調節器的簡化示意性方框圖，該多相合成脈動電壓調節器具有“N”個相；以及

圖9是圖2的跨導網絡和組合器網絡的更詳細配置的簡化示意性方框圖。

詳細描述

給出以下描述以使本領域技術人員能在特定應用及其需求的背景下作出和利用所提供的本發明。然而，優選實施例的多種修改對本領域技術人員將會是明顯的，而且可將本文所限定的一般原理應用于其它實施例。因此，本發明不旨在局限于本文中示出和描述的特定實施例，而應給予與本文中披露的原理和新穎特征一致的最寬范圍。

采用合成脈動調制的DC/DC開關調節器取得響應負載瞬變的更優性能。合成脈動調制在許多出版物中有記載和描述，包括美國專利No.6,791,306、美國專利No.7,132,820、美國專利No.7,145,317、美國公布No.2009/0140711，這里的每一篇文獻均援引包含于此。一般來說，形成輔助電壓波形，輔助電壓波形有效地復制了通過輸出電感器的波形脈動電流。輔助電壓波形被用來控制例如磁滯比較器等的比較器的往復切換。在一個非限制性實現中，例如，跨導放大器監測輸出電感器兩側的電壓，并將電感器電壓表征電流提供給脈動波形電容器，其中電容器電壓是輔助電壓波形。人造或合成脈動波形控制調節器的切換操作、減小了輸出脈動、簡化了補償、并提高了DC精確性。

合成脈動調節器的工作頻率響應于負載瞬變而改變，以取得所期望的性能。然而，合成脈動調節器的穩態工作頻率已變得更難控制。要求獲得固定或已知的穩態工作頻率以最大化性能并最小化例如電磁干擾(EMI)等的噪聲。挑戰在于，當尤其是輸入電壓VIN、輸出電流(例如負載電流)、輸出電壓VOUT或輸出電容的等效串聯電阻(ESR)中的任意一個或多個存在變化時，合成斜坡的斜率也改變，因此切換頻率改變，如此給予一固定的磁滯窗大小。采用專用電路來固定跨溫度、輸入/輸出電壓和輸出濾波器的頻率。本公開描述一種新架構，該新架構使轉換器(調節器)運行在固定頻率或與外部時鐘同步。鎖相環(PLL)被插入到調節器中以控制合成調制斜坡的斜率，從而控制頻率。因此，通過將鎖相環集成在合成脈動調節器中，調節器在保持其負載瞬變響應的更優質量的同時運行在固定頻率下或與外部時鐘同步。這使合成脈動調節器適應一般用途場合。