本申请要求2017年5月3日提交的法国专利申请第1753900号的优先权，其全部内容在法律允许的最大范围内结合于此作为参考。
技术领域
一般来说，本申请涉及电子电路，并且更具体地，涉及开关模式电源(SMPS)的领域。更具体地，涉及可编程数模转换器、可编程发生器和电路。
背景技术：
在基于开关模式电源的原理的电源转换器中，通过调制针对用于将能量传送切换到感应元件中的斩波开关的控制信号的脉冲宽度来执行输出电压对设置点值的闭环控制。在本说明书所针对的实施方式中，使用电流斜坡(其值与阈值进行比较)来获取数字的控制和脉冲的宽度。在特定情况下，当控制脉冲的占空比达到或者大于50％时，系统变得不稳定。
特定的已知解决方案使用存储在转换器中的值的表格，这具体构成复杂的解决方案。
本领域需要用于控制开关模式电源，尤其控制斜率补偿数模转换器的斜率补偿功能。
技术实现要素：
与用于开关模式电源的斩波开关控制电路的使用相结合，一个实施例提供了一种可编程数模转换器，并且更具体地，提供一种减小锯齿信号的可编程发生器。
具体地，本公开提供了一种可编程数模转换器，包括：模拟电路，被配置为将二进制字转换为模拟电压的值；以及数字电路，被配置为提供从最大值开始缩减了缩减值的二进制字。
在某些实施例中，数字电路包括：被配置为存储最大值的寄存器；被配置为存储缩减值的寄存器，缩减值表示二进制字的缩减值；计算寄存器；以及减法器，被配置为从计算寄存器中的当前值中减去缩减值。
在某些实施例中，还包括被配置为包含二进制字的输出寄存器。
在某些实施例中，还包括被配置为触发缩减计算寄存器中的当前值的输入端。
在某些实施例中，输入端接收周期性触发信号，并且以周期性触发信号的节奏通过缩减值来缩减当前值。
在某些实施例中，最大值被周期性地重置。
此外，还提供了一种可编程发生器，被配置为生成减小锯齿信号，包括：可编程数模转换器，包括：模拟电路，被配置为将二进制字转换为模拟电压的值；以及数字电路，被配置为提供从最大值开始缩减了缩减值的二进制字。
在某些实施例中，数字电路包括：被配置为存储最大值的寄存器；被配置为存储缩减值的寄存器，缩减值表示二进制字的缩减值；计算寄存器；以及减法器，被配置为从计算寄存器中的当前值中减去缩减值。
在某些实施例中，还包括被配置为包含二进制字的输出寄存器。
在某些实施例中，还包括被配置为触发缩减计算寄存器中的当前值的输入端。
在某些实施例中，输入端接收周期性触发信号，并且以周期性触发信号的节奏通过缩减值来缩减当前值。
在某些实施例中，最大值被周期性地重置。
此外，还提供了一种电路，包括：数模转换器，被配置为生成电压斜坡信号，数模转换器被配置为接收引发电压斜坡信号的电压被重置的重置信号以及引发电压斜坡信号的电压被缩减的缩减信号；以及触发电路，被配置为生成重置信号和缩减信号，触发电路包括：第一寄存器，被配置为存储重置周期值；计数器，被配置为计数并输出计数值；第一比较器，被配置为当计数值等于重置周期值时断言重置信号，重置信号还引发计数器被重置；第二寄存器，被配置为存储累计值；第二比较器，被配置为当计数值等于累计值时断言缩减信号；第三寄存器，被配置为存储增加值；和相加电路，被配置为响应于缩减信号的断言，将增加值与累计值相加，并且在第二寄存器中存储相加值作为累计值。
在某些实施例中，还包括：第三比较器，被配置为将电压斜坡信号与参考进行比较，并且生成控制信号；以及脉宽调制电路，被配置为响应于控制信号生成脉宽调制信号。
在某些实施例中，相加电路还被配置为响应于缩减信号的断言以及重置信号的去断言，在第二寄存器中存储相加值作为累计值。
在某些实施例中，通过公共时钟信号驱动第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器、以及计数器。
在某些实施例中，还包括被配置为利用用于重置周期值的期望值来加载第一寄存器的负载电路。
在某些实施例中，还包括被配置为利用用于累计值的期望值来加载第二寄存器的负载电路。
在某些实施例中，还包括被配置为利用用于缩减值的期望值来加载第三寄存器的负载电路。
附图说明
将在以下通过结合附图的非限制性示例的方式表示的具体实施例的描述中详细呈现这些特征和优势，其中：
图1是可应用所述实施例的类型的开关模式电源的一个示例性架构的示意性和部分表示；
图2以框图形式示出了用于控制针对控制斩波开关的电流斜坡的斜率补偿数模转换器的电路的一个实施例；
图3A、图3B、图3C和图3D通过定时图示出了图2中电路的操作；
图4是可编程数模转换器的一个实施例的框图；以及
图5以框图形式示出了被设计为形成减少锯齿信号的可编程发生器的图4的发生器的数字级的一个实施例。
具体实施方式
在各个附图中通过相同的标号来表示相同的元件。
为了清楚，将仅示出和详细描述有助于理解实施例的步骤和元件。具体地，开关模式电源和能量转换的操作等将不再详细描述，所描述的实施例与开关模式电源的常规操作兼容。
除非另有指定，否则当提到两个元件连接到一起时，这表示直接连接而没有除导体之外的任何中间元件，以及当提到两个元件链接到一起时，这表示这两个元件可以直接链接(连接)或者经由一个或多个其他元件链接。
在以下描述中，当提到术语“近似”、“左右”和“达到…的程度”时，这表示接近10％，优选接近5％。
图1是框图形式的用于可应用所述实施例的类型的开关模式电源的控制电路1的一个实施例的示意图。
电路1被设计为控制斩波开关K(通常为MOS晶体管)，该斩波开关用于切换能量的感应传送。根据该实施例，该开关与感应元件和/或飞轮二极管(未示出)并联或串联。通过可变宽度的脉冲链(通常处于固定频率(周期T))来执行开关K的控制。脉冲的占空比根据负载的要求固定能量传送的持续时间，以维持用于该负载的电源电压。
通过脉宽调制(PWM)模块12来提供脉冲链，用于在时钟CK的频率下生成脉冲。脉冲的宽度(占空比)针对负载的要求进行闭环控制。例如，从用于负载的电源电压的测量或者从该负载或电感元件中的电流的测量来推导得出这些要求。在两种情况下，测量与负载要求的能量成比例的信息V(ILOAD)，并将其提供给比较器14的输入端，比较器14将该信息与表示期望的设置点电压的阈值进行比较。比较器14的输出触发针对由模块12生成的电流斜坡的零的重置，因此在每个循环处的脉冲的末尾触发。
根据所示实施例，用于比较器14的比较参考不是固定的，而是通过斜率补偿单元(SCU)电路18来提供，其中斜率补偿单元电路18包括被电路2(CTR)控制的数模转换器16(DAC)，电路2用于触发由转换器16生成的锯齿信号S16的下降阶梯(decreasing step)。斜率补偿电路18的角色是向比较器14提供由模块12生成的斜率的逆斜率作为参考信号。因此，即使在稳定输出电压将具有引起由模块12生成的信号P中的不稳定的趋势的情况下，用作参考的值的下降避免了这种不稳定性。
触发电路2具有向数模转换器16提供重置信号R(用于电压斜坡)和信号S(用于触发斜升值的缩减)的功能。换句话说，信号R是具有与由模块12生成的脉冲P的频率相同的频率的信号，并且信号S是用于转换器16的缩减或阶梯信号。
触发电路2是数字电路，换句话说，其仅处理数字信号并且仅提供数字信号。
图2是针对用于生成宽度调制的脉冲的模块12的控制信号的斜率补偿的单元18的数模转换器16的触发电路2的一个实施例的框图。
通过在时钟CK’的终止处增加的计数器21(COUNTER)的值CNT与表示期望重置周期的值VAL的比较，生成重置信号R。值VAL被存储在寄存器22(REG 1)中。在时钟信号CK’的每个周期(例如，在每个上升边缘处)，通过比较器23来比较相应的值VAL和CNT，当计数器的值达到值VAL时，比较器的输出(信号R)进行切换。在周期T的每个末尾处重置计数器21，换句话说，每次输出R切换到高状态。为此，比较器23的输出连接至计数器21的重置输入RST。
通过比较器24提供用于由转换器16生成的电流斜坡的缩减或阶梯信号S，其中比较器24进行操作以将计数器21的值CNT与由寄存器25(REG2)提供的值ACT进行比较。包含在寄存器25中的值通过加法器26增加存储在寄存器27(REG3)中的增量值INC。当计数器21的值CNT达到值ACT时，在寄存器25中读取的当前值ACT被增加在寄存器27中读取的值INC。寄存器25的值ACT在每个周期T被重置为增量INC的值。选择器28(二选一多路复用器)在被信号R激活的输入上接收寄存器27中包含的值INC。在静止时，选择器28选择选择器29的输出，选择器29的输出位于加法器26的输出和寄存器25的输出(值ACT)之间。选择器29被信号S控制，并且在输出S的每个边缘处(换句话说，在每个增量阶梯INC处)选择加法器26的输出。因此，每当计数器21达到对应于值INC的增量阶梯时，输出S产生边缘。
根据一个简化实施例，增量值INC等于整数(unity)，因此信号S在每个时钟信号CK’处增加。
优选地，模块12的值VAL和INC可根据时钟CK’的周期数来编程，这使得电路可容易地适用于各种应用。具体地，表示脉冲的周期T的数字值VAL(值VAL对应于一个周期T内包含的时钟CK’的周期数)是可设置的参数。仅需要改变加载到寄存器22(REG1)中的值。为此，例如，寄存器22的输出连接至选择器30(二选一多路复用器)的第一输入。当该值需要被修改时，多路复用器30的第二输入用于接收将要存储在寄存器22中的值VAL。多路复用器30被更新信号CRTL所控制，例如，多路复用器30在活跃(断言(assert，或称“激活”)、高或1)状态下选择第一输入的值，并且在静止(未断言、低或0)时选择寄存器22的输出值。
此外，增量值INC也优选为可设置的参数。为此，寄存器27的输出例如连接至选择器31(二选一多路复用器)的第一输入。当该值需要被修改时，多路复用器31的第二输入用于接收将要存储在寄存器27中的值INC。例如，多路复用器31被信号CRTL(或者通过与信号CTRL无关的信号)控制，例如在活跃(断言、高或1)状态下选择第一输入的值，并且在静止(未断言、低或0)时选择寄存器27的输出值。在值INC改变的情况下，后者还必须在寄存器25中初始化。为此，输出链接至寄存器25的输入的选择器32在第一输入上接收信号INC，并且在第二输入上接收选择器28的输出。例如通过信号CTRL控制选择器32，以在与加载到寄存器27的同时将新值INC重新加载到寄存器25中。
图3A、图3B、图3C和图3D通过定时图示出了图1中的斜率补偿单元电路18的操作。图3A、图3B和图3C示出了信号S、R和S16的相应轮廓。图3D示出了由模块12生成的电流斜坡的一个示例。
可以看出，转换器16生成周期T的下降锯齿斜坡，其中宽度的步长对应于增量INC的值(时钟脉冲CK’的数量)。通过将该斜坡用作比较器14(图1)的比较参考(阈值)，与电流斜坡(图3D)上升的同时(由此随着周期T内时间的推进)降低比较电压参考。因此，如果代表负载的能量需求的电压V(ILOAD)变得太高引发使得占空比大于50％的风险，比较参考较低的事实减小了模块12的输入处呈现的差的幅度。这防止系统在占空比超过50％时变得不稳定。
增量INC的值确定由转换器16提供的电压斜坡的增量步长的值。根据一个具体的示例性实施例，在一个周期T中提供4和50之间的步长。
转换器16的电压增量步长的选择取决于应用，尤其取决于电压V(ILOAD)的变化范围。
例如，时钟CK’的频率等于管理模块12(图1)的脉宽调制步骤的频率CK。
以上，描述了减小锯齿信号S16的示例。然而，根据其他实施例，转换器16可以生成增加锯齿或三角形信号。这取决于下游电路(比较器14和模块12)的结构以及它们所要求的斜率补偿轮廓。
所述实施例的一个优势在于，它们避免了占空比增加的情况下生成的脉冲链的不稳定。
另一个优势在于，该解决方案是数字的，实施尤其简单。
另一优势在于，所述解决方案的实施与用于生成脉宽调制的控制信号的常用架构兼容。的确，该实施方式仅应用于确定脉冲宽度的比较器14的参考。
图4是可编程数模转换器4的一个实施例的框图。
例如，该发生器可用于形成图1中的转换器16或者减小锯齿信号的可编程发生器。
根据该实施例，转换器包括数字级5和模拟级6。
数字级5是被设计为提供与操作其转换的模拟级的输入并联的位(信号B)的可编程数字电路。模拟级6是常用的模拟级，例如由用于运算放大器等的电阻器的可切换输入网络的、分别被信号B的位控制的电流源的网络组成。
提供给级6的输入的二进制字B确定在转换器4的输出处提供的电压V的值。转换器的步长(精度)取决于信号B中位的数量。
图5以框图形式示出了图4中的发生器的数字级5的一个实施例，其被设计为形成减小锯齿信号的可编程发生器。
根据所示实例，数字级5组成可编程电路，其包括：
寄存器51，用于存储最大值(INIT)；
寄存器53，用于存储输出字B的缩减的值(DEC)，表示输出字B的缩减步长；
计算寄存器55(BUFFER)；
输出寄存器57(OUTPUT)，被设计为包含字B；以及
减法器59，从计算寄存器的当前值中减去缩减值。
数字级5接收用于触发值B的缩减的信号CLK和重置信号RESET。
数字级5的操作如下。在信号CLK的每个边缘(例如，上升边缘)处，读取寄存器55和53的内容，并且从寄存器55中读取的内容中减去值DEC。结果被存储在计算寄存器55中。在信号RESET的每个边缘(例如，上升边缘)处，计算寄存器55和输出寄存器57被重置为在寄存器51中读取的值INIT。例如，在信号CLK的每个边缘处，将计算寄存器55的内容传送至寄存器57。因此，在信号CLK的两个边缘之间，寄存器57包含在两个边缘的第一边缘处加载到减法器59中的值，引起其比计算寄存器55的内容大，差为值DEC。
图4中的转换器4可用作提供给定模拟电压的可编程转换器。为此，选择将施加于最大值的缩减的数量。
发生器4还可用作锯齿信号的可编程发生器。根据所选的值INIT和DEC，对于给定时钟CLK，设置锯齿信号的缩减频率和最大幅度。
根据一个优选实施例，缩减寄存器53和计算寄存器55中的位的数量大于寄存器51和57中的位的数量。寄存器51的位被用作用于计算寄存器55的初始化的最高有效位。寄存器55的最高有效位被用于更新输出寄存器57。这样做的一个优势是避免了舍入误差，因为仅使用最高有效位。通过具体的示例性实施例，寄存器51和57超过十二位，并且寄存器53和55超过十六位。
根据一个具体示例性实施例，信号RESET和CLK分别对应于由电路2(图2)生成的信号R和S。
已经描述了各个实施例，本领域技术人员应理解，各种变形和修改。具体地，将存储在各个寄存器中的值的选择以及触发器信号的频率的选择取决于应用，并且可通过本领域技术人员来实现它们的确定。此外，基于上面给出的功能描述，本领域技术人员可以实现实施例的实践性实施以及部件的尺寸确定。