开关调节器的改进的电流模式控制的制作方法

专利名称：开关调节器的改进的电流模式控制的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及开关调节器，并且尤其涉及对开关调节器的电流模式控制。
背景技术：
电压调节器被用于从供给电压源产生恒定的电压电平。这些电压调节器 通常实施为线性调节器或开关调节器。线性调节器提供闭环控制以调节负载端的 电压。这种类型的调节器可用于提供恒定的电压电平，所述恒定的电压电平具有 比供给电压源更低的量值。开关调节器是一种电路，它使用储能元件(例如电感) 将能量从供给电压源以离散突发传送(discrete bursts)传递至负载。反馈电路用于调 节能量传递，以在负载端保持恒定的电压电平。由于开关调节器以离散突发传送 工作以传递能量，它可被设置使供给电压源的电压升高或下降。使电压升高的开 关调节器一般被称为"升压"转换器，而使电压下降的开关调节器一般被称为"降压" 转换器。开关调节器可以采用电压模式控制或电流模式控制。电压模式控制调节 器将补偿误差电压与斜波(ramp)作比较，以控制将供给电压源连接至储能元件的开 关的工作周期。误差电压从反馈电路获得，所述反馈电路将输出电压电平与基准 电压之间的任何差值放大。相反地，电流模式控制调节器采用流过开关的电流控 制开关的工作周期。现在常用两种类型的电流模式控制调节器峰值电流模式和 谷值电流模式。例如，在降压转换器中，峰值电流模式控制调节器用时钟的上升 边闭合开关，并且当在开关中检测到峰值电流时打开开关。谷值电流模式控制调 节器用时钟的上升边打开开关，并且当在开关中检测到谷值电流时闭合开关。误 差电压用于控制峰值或谷值电流阈值。很多人认为电流模式控制是调节电压的优选方式。不过，由于时钟延迟， 电流模式控制技术通常表现出缓慢的瞬态响应。限制系统带宽的另一因素是采样 效应，因为电流只是每个时钟周期采样一次。因此，本领域中需要表现出更好瞬 态响应的电流模式控制调节器。

发明内容
根据本发明的一个方面， 一种电压调节器包括可连接至电压源的输入和
可连接至负载的输出。电压调节器还包括连接至输出的电感；在输入和电感之间
的开关；和电流控制回路，它被设置控制开关的工作周期以调节输出端的电压， 其中工作周期基于流过电感的电流的峰值和谷值阈值电平。根据本发明的另一方面，电压调节器包括可连接至电压源的输入和可连 接至负载的输出。所述电压调节器还包括连接至输出的电感；在输入和电感之间 的开关；电压控制回路；连接至电感的电流传感器；和脉宽调制器，它具有一输 出连接至开关，所述脉宽调制器还具有连接至电流传感器的第一输入，连接至电 压控制回路的第二输入，连接至信号发生器的第三输入，被设置成当流过电感的 电流达到峰值阈值电流电平时和当流过电感的电流降至谷值阈值电流电平时切换 脉宽调制器的输出。根据本发明的另一方面，电压调节器包括可连接至电压源的输入和可连 接至负载的输出。所述电压调节器还包括连接至输出的电感；在输入和电感之间 的开关；电压控制回路；连接至电感的电流传感器；具有输出的第一脉宽调制器， 所述第一脉宽调制器还具有连接至电流传感器的第一输入，连接至电压控制回路 的第二输入，连接至信号发生器的第三输入，被设置成当流过电感的电流达到峰 值阈值电平时切换第一脉宽调制器的输出；和具有输出的第二脉宽调制器，所述 第二脉宽调制器还具有连接至电流传感器的第一输入，连接至电压控制回路的第 二输入，连接至信号发生器的第三输入，被设置成当流过电感的电流降至谷值阈 值电平时切换第二脉宽调制器的输出。根据本发明的另一方面，电压调节器包括可连接至电压源的输入和可连 接至负载的输出。所述电压调节器还包括连接至输出的用于储存能量的装置；用 于切换输入至能量储存装置的装置；和用于控制开关的工作周期的装置，调节输 出端电压的装置，其中工作周期基于流过电感的电流的峰值和谷值阈值电平。根据本发明的另一方面， 一种电压调节的方法包括将电压源经由电感连 接至负载并允许电感充电；当流过电感的电流达到峰值阈值电平时将电压源从负 载断开并允许电感放电；和，当流过电感的电流降至谷值阈值电平时将电压源经 由电感连接至负载并允许电感再充电，由此对负载提供调节后(稳定)电压。应当理解，通过下文的具体描述，本发明的其它实施例对于本领域技术
7人员来说会变得显而易见，其中本文只是通过示例示出和描述了本发明的不同实 施例。该电流模式控制结构可用于所有的开关电源调节器，例如升压，降压-升压， 反激，正激，单端初级电感转换器(sepic)，等等。应当会理解，本发明能够有其它 和不同的实施例，并且它的多个细节能够在不同的其它方面进行改动，而不偏离 本发明的精神和范围。因此，附图和详细说明应被视为说明性的，而非限定性的。


在附图中通过示例方式而非限定方式示出了电压调节器的不同方面，其
中图1是示意性结构图，示出了电压调节器的示例性实施例；
图2是使用电流模式控制的降压转换器的示例性实施例的时序图；
图3是使用谷值电流模式控制的降压转换器的示例性实施例的时序图；
图4是使用峰值电流模式控制的降压转换器的示例性实施例的时序图；
图5是图2中降压转换器的示例性实施例的另一时序图；和
图6是示意性结构图，示出了电压调节器的另一示例性实施例。
具体实施例方式下文中结合附图的详细说明仅仅是对本发明的示例性实施例的描述，不 应当认为只有在这些实施例中本发明才能够实现。全文中所使用的术语"示例性" 表示"作为例子、举例、或例证"，不应当解释成比其他实施例更加优选或有利。详 细说明包括那些为彻底理解本发明所需的特定细节。不过，对于本领域的技术人 员来说应当显而易见，本发明可以实施，而不需要这些特定细节。在某些情况， 公知的结构和装置以方块图示出，以避免模糊本发明的构思。这些结构和装置， 以及其他方块、模块、和电路可以"连接"在一起以执行各种功能。术语"连结"表示 直接连接，或在适当处间接连接(例如，通过中介或中间装置或其它装置)。图1是示意性结构图，示出了电压调节器的示例性实施例。所示的电压 调节器为降压转换器IOO，不过，贯穿本发明所述的各种构思可以延伸到其它开关 调节器设计，例如升压、降压-升压、反激(flyback)、正激(forward)、单端初级 电感转换器等以及其它合适的应用。另外，所述控制可用于同步和非同步的开关 调节器。同步降压转换器100包括储能元件，它从供给电压源102经由开关110 将能量传递到负载104。在该例子中，储能元件是L-C电路并且开关是CMOS开
8关110，不过，在其它应用中可以采用其它合适的储能元件和开关。L-C电路包括 电感106和电容108。将能量从供给电压源102传递到负载104是两步过程。首先，通过接通 高边MOSFET 110a和关断低边MOSFET 110b将能量从供给电压源102传递到储 能元件。在这种状态下，供给电压源102通过电感106提供负载电流。随着电流 上升，电感106开始以磁场的形式累积电荷。随后，通过关断高边MOSFET 110a 和接通低边MOSFET 110b将储能元件中的能量传递到负载104。通过使其电压反 向，电感106继续向负载104提供电流。随着电感的磁场衰减，通过电感106的 电流下降直到能量传递完毕。电容108使通过电感106的电流变化平稳成为在降 压转换器100的输出端的恒定电压电平。图1中示出的降压转换器100是电流模式控制装置，但是并不仅限于此 实施例。电流模式控制是双回路系统，具有内电流控制回路和外电压控制回路。 内电流控制回路的目的是控制流过电感106的电流。这通过控制CMOS开关110 的工作周期的电流传感器112实现。具体地讲，当通过电感106的电流下降至IJ"谷 值"阈值电平之下时，内电流控制回路将高边MOSFET 110a接通和低边MOSFET 110b关断；而当通过电感106的电流上升到"峰值"阈值电平之上时，内电流控制 回路将高边MOSFET 110a关断并接通低边MOSFET 110b。谷值和峰值阈值电平 由外电压控制回路控制。外电压控制回路包括误差放大器118，它具有补偿部件Zl和Z2。误差放 大器118生成误差信号，它表示调节后电压(即，降压转换器100输出)与基准 电压之间的差值。在图1所示的例子中，调节后电压被电阻116a和116b分压并且 基准电压Vw被相应设定。误差放大器118的误差信号输出用于调节内电流控制回 路的谷值和峰值阈值。脉宽调制器120用于对CMOS开关110的门驱动124提供调制后的方波。 调制后的方波用于控制MOSFET U0a， 110b的工作周期，其相应控制通过负载104 的电流。在本例子中，脉宽调制器120将来自电流传感器112的输出与由组合的 误差信号和补偿信号设定的峰值和谷值电流电平阈值作比较。每次由电流传感器 112感测到的电流电平越过峰值或谷值电流阈值时，脉宽调制器120就改变状态。 现在将结合图2描述一个例子。图2是时序图，示出了图1的电流模式控制的降压转换器的波形。参见图1和2，该时序图示出了表示流过电感106的电流的波形202。叠加在该波形202 上的是另一波形204，波形204表示补偿信号与调制信号结合。图2中还示出了 CMOS开关110的状态。具体地讲，高边MOSFET 110a的状态由波形206示出， 而低边MOSFET 110b的状态由波形208示出。高态表示MOSFET接通，而低态 表示MOSFET关断。该时序图还包括时钟200。参见图1和2，在to之前高边MOSFET 110a为接通而低边MOSFET 110b 为关断，从而将供给电压源102经由电感106连接到负载104。流过电感106的电 流(波形202)上升直到它在to达到峰值阈值电平(波形204)。 一旦达到峰值阈 值电平，脉宽调制器120改变状态，促使门驱动124关断高边MOSFET 110a (波 形206)并接通低边MOSFET 110b (波形208)。电感106通过使其电压反向继续 向负载104提供电流。随着电感的能量被消耗，通过电感106的电流下降(波形 202)。在^时刻，电感电流下降至谷值阈值电平(波形204)。当出现这种情况时， 脉宽调制器120再次改变状态，促使门驱动124接通高边MOSFET 110a(波形206) 并关断低边MOSFET 110b (波形208)。供给电压源102再次经由电感106连接到 负载104。结果，通过电感106的电流(波形202)再次上升直到它在t2时刻达到 峰值阈值电平。降压转换器100的操作以这种方式持续进行。至此所述的降压转换器100感测每个时钟周期的峰值和谷值电感电流。 由于每个时钟周期感测电流两次，改进了采样效应并且可以增大闭合回路的带宽。 由于峰值和谷值电流均被用于控制开关的工作周期并且没有开关的接通和关断是 由时钟控制的，降压转换器IOO可以响应负载瞬变而无时钟延迟。为了最佳地理解这种方式是如何消除时钟延迟的，可以观察只感测峰值 或谷值电感电流的降压转换器上的负载瞬变的效果。图3是时序图，示出了电流 模式控制的降压转换器100的波形，所述降压转换器100只利用谷值电感电流来 控制CMOS开关110的工作周期。该时序图与结合图2所述的时序图类似，其中 波形302表示流过电感106的电流，而波形304表示补偿信号(在这里是斜波)。 图3还示出了 CMOS开关110的状态，其中高边MOSFET 110a的状态由波形306 示出，而低边MOSFET 110b的状态由波形308示出。采用与图2所用相同的约定， 高态用于表示MOSFET处于接通状态，而低态用于表示MOSFET处于关断状态。 时序图还包括时钟300。图2和3之间的主要差别在于图3还包括了示出负载电流 的波形310和示出降压转换器100的输出端的调节后电压的波形312。
参见图3，在t。时刻之前，高边MOSFET 110a (波形306)接通而低边 MOSFET 110b (波形308)关断，从而将供给电压源102经由电感106连接到负载 104。流过电感106的电流(波形302)上升直到时钟300在化时刻。时钟300关 断高边MOSFET 110a (波形306)并且接通低边MOSFET 110b (波形308)。电感 106通过使其电压反向继续向负载104提供电流。随着电感的能量被消耗，通过电 感106的电流下降直到它在ti时刻达到谷值阈值电平(波形304)。在h时刻，脉 宽调制器120改变状态，促使门驱动124接通高边MOSFET 110a (波形306)并 关断低边MOSFET 110b (波形308)。供给电压源102再次经由电感106连接到负 载104。结果，通过电感106的电流(波形302)上升直到在t2时刻的下一个时钟 300。该过程重复进行，使电感电流在t3时刻下降到谷值阈值电平。随即在t3时刻之后，负载电流突然降至被称为"轻载状态"的水平。如果 在发生转变时高边MOSFET 110a (波形306)接通并且低边MOSFET 110b (波形 308)关断，如图3所示，流过电感106的电流会涌入(dump into)电容108，导 致从降压转换器100输出的调节后电压(波形312)出现正电压尖峰。在电压尖峰 之后，可以看到由于降低的负载电流引起的调节后电压增大(波形312)。如果轻 载状态要持续更长的时间，外电压控制回路会产生一误差信号，它会调节补偿斜 波的DC电平，以降低CMOS开关的工作周期并且使调节后电压回到规定的极限 内。不过，为了便于呈现，随即在时钟300在t4时刻之后，图3所示的负载电流 返回到被称为"重载状态"的水平，从而不需要描述外电压控制回路对轻载状态的响 应。随即在t4时刻之后，当发生转变时高边MOSFET 110a (波形306)关断 而低边MOSFET 110b (波形308)接通，电容108被迫提供负载104所需的额外 电流。这导致调节后电压(波形312)下降。不过，与U时刻从重载-至-轻载状态 的转变不同，外电压控制回路可以在不需等待下一个时钟300的情况下响应。具 体地讲，调节后电压的下降导致由误差放大器118产生的误差信号增大，这触发 了脉宽调制器120，从而迫使门驱动124接通高边MOSFET 110a (波形306)并关 断低边MOSFET 110b (波形308)。由于高边MOSFET 110a (波形306)处于接通 状态，负载所需的电流突然增大可由供给电压源102经由电感106提供，从而降 低对电容108的要求。结果，可以在调节后电压(波形312)中看到负电压尖峰， 但它明显小于在t4时刻看到的正电压尖峰，这是因为外电压控制回路可以立即响应瞬变负载状态。当高边MOSFET110a的工作周期为高(即，高边MOSFET110a 主要处于接通状态)和在高边MOSFET110a接通后不久负载电流下降，由于与内 电流控制回路相关的时钟延迟，所述差异更加明显。对于只利用峰值电感电流来控制CMOS开关110的工作周期的电流模式 控制的降压转换器100来说，可以看到类似的结果。图4是用于示例该结果的时 序图。与图3类似，图4的时序图包括表示流过电感106的电流的波形402和表 示补偿信号(在这里为斜波)的波形404。图4中还示出了 CMOS开关110的状 态，其中高边MOSFET 110a的状态由波形406示出，而低边MOSFET 110b的状 态由波形408示出。采用与图2和3所用类似的约定，高态用于表示MOSFET处 于接通状态，而低态用于表示MOSFET处于关断状态。负载电流由波形410示出， 而降压转换器100输出的调节后电压由波形412示出。该时序图还包括时钟400。参见图4，时钟400在to时刻接通高边MOSFET 110a (波形406)并关 断低边MOSFET 110b (波形408)，从而将供给电压源102经由电感106连接到负 载104。流过电感106的电流(波形402)上升直到它达到由波形404在t!时刻建 立的峰值阈值电平。在h时刻，脉宽调制器120改变状态，导致门驱动124关断 高边MOSFET 110a (波形406)并接通低边MOSFET 110b (波形408)。电感106 通过使其电压反向继续向负载104提供电流。随着电感的能量被消耗，通过电感 106的电流下降，直到在t2时刻的下一个时钟。在t2时刻，时钟300接通高边 MOSFET 110a (波形406)并关断低边MOSFET 110b (波形408)，从而再次将供 给电压源102经由电感106连接到负载104。该过程重复进行，电感电流在13时刻 上升至峰值阈值电平并随后在U时刻下降到谷值阈值电平。随即在t4时刻之后，负载电流突然降至轻载状态。如果在转变发生时高 边MOSFET 110a (波形406)处于接通而低边MOSFET 110b (波形408)处于关 断，如图4所示，流过电感106的电流会涌入电容108，导致调节后电压(波形 412)上升。外电压控制回路通过增大由误差放大器118产生的误差信号来响应该 电压上升。误差信号触发脉宽调制器120，从而迫使门驱动124关断高边MOSFET 110a (波形406)并接通低边MOSFET 110b (波形408)。由于高边MOSFET 110a (波形406)处于关断状态，电容108不再需要从供给电压源102吸收电流。结果， 调节后电压(波形412)被快速降至规定极限内，在降压转换器100的输出端可以 看到较小的电压尖峰。
为便于呈现；图4中示出负载电流随即在电感电流于ts时刻达到峰值阈 值电平之后返回到重载状态。如果在发生转变时高边MOSFET 110a (波形406) 关断而低边MOSFET 110b (波形408)接通，如图4中所示，电容108会被迫提 供负载104所需的额外电流。这导致在降压转换器100的输出端出现负电压尖峰
(波形412)。如果高边MOSFET 110a的工作周期为低和在关断高边MOSFET 110a 不久之后负载电流增大，则在t5时刻之后看到的负电压尖峰可能显著大于在t4时 刻之后看到的正电压尖峰，这是因为由于时钟延迟内电流控制回路不能足够快地 作出反应。也就是说，内电流控制回路直到下一个时钟300才能作出反应。这种不对称的瞬时电压峰值通常需要对输出电容和庞大的转换器尺寸有 设计余量。通过感测每个时钟周期的峰值和谷值电感电流，如前文结合图2所述， 可以消除由于时钟延迟所导致的大电压尖峰。时钟延迟的消除是由于外电压控制 回路能够快速响应负载电流的增大和减小。现在将结合图5描述一个例子。图5是与图2类似的时序图，其中增加了表示负载电流的波形510和表 示从降压转换器100输出的调节后电压的波形512。参见图1和5，示出了通过电 感108的电流(波形502)在t2时刻之后减小，直到它在t3时刻达到谷值阈值电平
(波形504)。当电感电流降到谷值阈值电平时，脉宽调制器120通过门驱动124 迫使高边MOSFET 110a (波形506)接通并且低边MOSFET 110b (波形508)关 断。供给电压源102再次连接到负载104，从而使得电感电流上升。随即在t3时刻之后，负载电流(波形510)降至轻载状态。结果，流过 电感106的电流涌入电容108，导致降压转换器输出端的调节后电压(波形512) 上升。外电压控制回路通过增大由误差放大器118产生的误差信号来响应该电压 上升。误差信号触发脉宽调制器120，从而迫使门驱动124关断高边MOSFET 110a
(波形506)并接通低边MOSFET 110b (波形508)。由于高边MOSFET 110a (波 形506)处于关断状态，电容108不再需要从供给电压源102吸收电流。结果，在 降压转换器100的输出端看到较小的正电压尖峰(波形512)，由于降低的负载电 流，调节后电压快速降到比之前稍高的一新电压水平。—段短时间后，在t4时亥U，电感电流转变至重载状态。如果高边MOSFET 110a (波形516)关断而低边MOSFET 110b (波形508)接通，如图5所示，电容 必须提供负载104所需的额外电流。这导致在降压转换器100的输出端所看到的 调节后电压(波形512)下降，导致由误差放大器118产生的误差信号增大。误差
13信号触发脉宽调制器120以改变状态，从而迫使门驱动124接通高边MOSFET 110a (波形506)并关断低边MOSFET110b (波形508)。由于高边MOSFET 110a (波 形506)处于接通状态，负载所需的电流增大可以通过供给电压源102经由电感 106提供，从而降低对电容108的要求。结果，在降压转换器100的输出端看到较 小的负电压尖峰(波形512)。图6是示意性结构图，示出了电压调节器的另一实施例的示例。所述电 压调节器是与结合图1所述转换器类似的降压转换器。不过，在本例子中，采用 两个脉宽调制器120a， 120b。第一脉宽调制器120a由峰值阈值电平触发，而第二 脉宽调制器120b由谷值阈值电平触发。具体地讲，通过将适当极性的误差信号输 入具有负倾斜度(negatively sl叩ed)补偿斜波的第一脉宽调制器120a，所述第一 脉宽调制器120a可被设置成当由电流传感器112感测到的电流升至峰值阈值电平 时，关断高边MOSFET 110a并且接通低边MOSFET 110b。类似地，通过将相反 极性的误差信号输入具有正倾斜度补偿斜波的第二脉宽调制器120b，所述第二脉 宽调制器120b可被设置成当由电流传感器112感测到的电流降至谷值阈值电平 时，接通高边MOSFET 110a并且关断低边MOSFET 110b。前文说明旨在使本领域的技术人员能够实施本文所述的各种实施例。对 于本领域的技术人员来说，对这些实施例进行各种改动是显而易见的，并且本文 所限定的一般性原理可以应用于其它实施例中。因此，权利要求书并不旨在被限 定于本文所示的实施例，而是应当符合与权利要求书的语言一致的全部范围，其 中涉及到单数个元件时，除非特别说明，否则不应当旨在表示"一个且仅有一个"，
而是理解为"一个或多个"。贯穿本发明所述的各个实施例的元件的所有结构和功能 等同替换(无论是本领域技术人员已知还是以后可能成为已知)，明确被结合入本 文作为参考并且包括在权利要求书的范围内。此外，无论本发明所公开的内容是 否明确记载在权利要求书中，都不意味着这些被公开的内容被贡献给了公众。权 利要求的要素不应当按照35 U.S.C. §112第六段的条款来解释，除非该要素使用短 语"用于...的装置(means for)"明确表述，或者在方法权利要求中所述要素使用短 语"用于...的步骤(step for)"来表述。
权利要求
1、一种电压调节器，它具有可连接至电压源的输入和可连接至负载的输出，所述电压调节器包括电感，它连接至输出；开关，它位于输入和电感之间；和电流控制回路，它被设置以控制开关的工作周期，以便调节输出端的电压，所述工作周期基于流过电感的电流的峰值和谷值阈值电平。
2、 根据权利要求l所述的电压调节器，还包括连接至输出的电容。
3、 根据权利要求l所述的电压调节器，其中开关被设置成当流过电感的电流 上升至峰值阈值电平时，将电感从输入切换到返回通路；并且当流过电感的电流 降至谷值阈值电平时，将电感从返回通路切换到输入。
4、 根据权利要求l所述的电压调节器，还包括电压控制回路，所述电流控制 回路被设置成在电压控制回路内工作，并且其中峰值和谷值电流阈值电平至少部 分由所述电压控制回路设定。
5、 根据权利要求4所述的电压调节器，其中所述电压控制回路还被设置成独 立于任何时钟调节开关的工作周期，来响应负载瞬变。
6、 根据权利要求4所述的电压调节器，其中峰值和谷值电流阈值电平由电压 控制回路和补偿信号的组合输出来设定。
7、 根据权利要求6所述的电压调节器，其中电流控制回路包括电流传感器， 它被设置以感测流过电感的电流，所述电压调节器还包括脉宽调制器，所述脉宽 调制器被设置成通过将电流传感器的输出与峰值和谷值电流阈值电平作比较来调 制方波，以控制开关的工作周期。
8、 根据权利要求7所述的电压调节器，其中补偿信号包括锯齿波信号。
9、 根据权利要求6所述的电压调节器，其中电流控制回路包括电流传感器， 它被设置以感测流过电感的电流，所述电压调节器还包括第一和第二脉宽调制器， 所述第一脉宽调制器被设置成通过将电流传感器的输出与峰值电流阈值电平作比 较来调制第一方波，而所述第二脉宽调制器被设置成通过将电流传感器的输出与谷值电流阈值电平作比较来调制第二方波，所调制的第一和第二方波用于控制开 关的工作周期。
10、 根据权利要求9所述的电压调节器，其中开关被设置成根据所调制的第 一方波将电感从输入切换到返回通路，和根据所调制的第二方波将电感从返回通 路切换到输入。
11、 一种电压调节器，它具有可连接至电压源的输入和可连接至负载的输出，所述电压调节器包括电感，它连接至输出；开关，它位于输入和电感之间；电压控制回路；电流传感器，它连接至电感；和脉宽调制器，它具有一输出连接到开关，所述脉宽调制器还具有连接至电流 传感器的第一输入，连接至电压控制回路的第二输入，连接至信号发生器的第三 输入，被设置成当流过电感的电流达到峰值阈值电流电平和当流过电感的电流降 至谷值阈值电流电平时切换脉宽调制器的输出。
12、 根据权利要求ll所述的电压调节器，还包括连接至输出的电容。
13、 根据权利要求ll所述的电压调节器，其中开关包括位于输入和电感之间 的第一晶体管以及位于电感和返回通路之间的第二晶体管。
14、 根据权利要求ll所述的电压调节器，其中电压控制回路包括连接至输出 的分压器网络，和误差放大器，所述误差放大器具有连接至分压器网络的第一输 入，连接至基准电压的第二输入，和连接至脉宽调制器的第二输入的输出。
15、 一种电压调节器，它具有可连接至电压源的输入和可连接至负载的输出， 所述电压调节器包括电感，它连接至输出；开关，它位于输入和电感之间；电压控制回路；电流传感器，它连接至电感；具有输出的第一脉宽调制器，所述第一脉宽调制器还具有连接至电流传感器的第一输入，连接至电压控制回路的第二输入，连接至信号发生器的第三输入， 被设置成当流过电感的电流达到峰值阈值电平时切换第一脉宽调制器的输出；和具有输出的第二脉宽调制器，所述第二脉宽调制器还具有连接至电流传感器 的第一输入，连接至电压控制回路的第二输入，连接至信号发生器的第三输入， 被设置成当流过电感的电流降至谷值阀值电平时切换第二脉宽调制器的输出。
16、 根据权利要求15所述的电压调节器，其中第一斜波发生器被设置产生具 有正倾斜度的斜波，而第二斜波发生器被设置产生具有负倾斜度的斜波。
17、 根据权利要求15所述的电压调节器，还包括连接至输出的电容。
18、 根据权利要求15所述的电压调节器，其中开关包括位于输入和电感之间 的第一晶体管和位于电感和返回通路之间的第二晶体管。
19、 根据权利要求15所述的电压调节器，其中电压控制回路包括连接至输出 的分压器网络，和误差放大器，所述误差放大器具有连接至分压器网络的第一输 入，连接至基准电压的第二输入，和连接至第一和第二脉宽调制器的第二输入的 输出。
20、 一种电压调节器，它具有可连接至电压源的输入和可连接至负载的输出， 所述电压调节器包括用于储存能量的装置，它连接至输出； 用于将输入切换至能量储存装置的装置；和用于控制切换装置的工作周期以调节输出端电压的装置，所述工作周期基于 流过电感的电流的峰值和谷值阈值电平。
21、 根据权利要求20所述的电压调节器，其中切换装置包括当流过电感的电 流上升到峰值阈值电平时用于将能量储存装置从输入切换到返回通路的装置；和， 当流过电感的电流降到谷值阈值电平时将能量储存装置从返回通路切换到输入的 装置。
22、 根据权利要求20所述的电压调节器，还包括用于设定峰值和谷值电流阈 值电平的装置。
23、 根据权利要求20所述的电压调节器，还包括独立于任何时钟调节切换装置的工作周期的装置，来响应负载瞬变。
24、 一种电压调节的方法，包括将电压源经由电感连接到负载并允许电感充电；当流过电感的电流达到峰值阈值电平时将电压源从负载断开并允许电感放 电；和当流过电感的电流降至谷值阈值电平时将电压源经由电感连接到负载并允许 电感再充电；由此向负载提供调节后电压。
25、 根据权利要求24所述的方法，还包括使流过电感的电流变化平稳，以便 向负载提供调节后电压。
26、 根据权利要求24所述的方法，还包括独立于任何时钟，将电压源从负载 断开来响应负载电流的减小；和，独立于任何时钟，将电压源经由电感连接到负 载来响应负载电流的增大。
27、 根据权利要求24所述的方法，还包括设定峰值和谷值电流阈值电平。
28、 根据权利要求27所述的方法，其中峰值和谷值电流阈值至少部分根据提 供给负载的调节后电压设定。
29、 根据权利要求28所述的方法，其中峰值和谷值电流阈值根据提供给负载 的调节后电压和补偿锯齿波设定。
30、 根据权利要求28所述的方法，其中峰值和谷值电流阈值根据提供给负载 的调节后电压与第一和第二补偿斜波设定。
全文摘要
一种电压调节器(100)包括可连接至电压源(102)的输入和可连接至负载(104)的输出。所述电压调节器(100)包括连接至输出的电感(106)；在输入和电感之间的开关(110a)；和电流控制回路(112，120)，所述电流控制回路被设置控制开关(110a)的工作周期以调节输出端的电压，其中工作周期基于流过电感(106)的电流的峰值和谷值阈值电平。
文档编号H02M3/156GK101689805SQ200880018166
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月16日 优先权日2007年5月29日
发明者R·G·弗莱尼斯, 周勋伟 申请人:凌特公司