本發(fā)明總的來說涉及開關(guān)穩(wěn)壓器，更具體地，涉及用于開關(guān)穩(wěn)壓器的最大電流閾值控制的方法、電路和系統(tǒng)，其保持穩(wěn)定性并減少開關(guān)穩(wěn)壓器的正常開關(guān)操作中的中斷的發(fā)生。

背景技術(shù)：

穩(wěn)壓器從不易調(diào)節(jié)或波動的電壓源向負載提供調(diào)整后的輸出電壓。開關(guān)穩(wěn)壓器不從電壓源向負載提供連續(xù)電流，而是從電壓源向負載提供電流脈沖。穩(wěn)壓器包括耦合至負載的開關(guān)電路，該開關(guān)電路通常包括至少一個功率晶體管，并且該開關(guān)電路被控制為交替地在電感元件中存儲電能量以及從電感元件中釋放電能量。存儲在電感元件中以及從電感元件中釋放的電能量被用于生成提供給負載的調(diào)整后的輸出電壓。

開關(guān)電路具有開關(guān)循環(huán)sc，該開關(guān)循環(huán)sc包括開關(guān)電路接通的部分以及開關(guān)電路斷開的部分。當開關(guān)電路接通時，來自電壓源的能量被存儲在電感元件中，以及當開關(guān)電路斷開時，從電感元件釋放能量。穩(wěn)壓器的占空比d被定義為開關(guān)電路接通的開關(guān)循環(huán)的一部分，并且通過開關(guān)電路接通的時間除以開關(guān)循環(huán)的周期來給出。開關(guān)穩(wěn)壓器控制占空比d，從而調(diào)整負載或提供給負載的輸出電壓。

開關(guān)穩(wěn)壓器通常包括用于控制穩(wěn)壓器的操作的兩個控制環(huán)路。電壓控制環(huán)路響應于輸出電壓的值生成控制電壓，而內(nèi)電流控制環(huán)路基于控制電壓調(diào)整流過電感元件的峰值電流。術(shù)語電感元件和電感器在本說明書中互換使用以表示任何適當類型的電感電路，諸如單個電感器、多個電感器、變壓器等。通過電流控制環(huán)路實施的這種電流模式控制通常檢測通過電感器的峰值電流并且在電流達到該峰值電流時 斷開開關(guān)電路。

當峰值電流模式用于控制開關(guān)穩(wěn)壓器的操作時，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，當穩(wěn)壓器的占空比d超過50％(即，.5)時，由于次諧波振蕩，在穩(wěn)壓器的操作中固有地存在不穩(wěn)定性。由于這種固有的不穩(wěn)定性，當占空比d超過50％時，用于峰值電流模式控制的電流閾值具有作為通過電感器的電流和補償信號的函數(shù)的值。該補償信號具有與每個開關(guān)循環(huán)通過電感器的電流的變化率相關(guān)的變化率或斜率，因此相應地稱為斜率補償。

除了剛剛描述的峰值電流模式控制之外，開關(guān)穩(wěn)壓器的電流控制環(huán)路還包括電流限制控制，如果通過電感器的電流超過最大電流閾值則控制開關(guān)。這用于在通過電感器的電流超過該最大電流閾值時保護電感器和穩(wěn)壓器免受損傷。例如，大電感器電流將導致由開關(guān)穩(wěn)壓器驅(qū)動的過負載條件，諸如在負載兩端發(fā)生短路。這種最大電流閾值的傳統(tǒng)方法是對于多個開關(guān)循環(huán)，在每個開關(guān)循環(huán)中檢測電感器電流是否超過最大電流閾值，如果是，則執(zhí)行穩(wěn)壓器的重啟。

重啟包括穩(wěn)壓器的開關(guān)操作被終止、隨后跟隨穩(wěn)壓器的“軟啟動”的時間周期。該軟啟動是穩(wěn)壓器的操作模式，其在重啟期間控制流入穩(wěn)壓器的電流以防止相對較大的電流在重啟期間流動。例如，在開關(guān)穩(wěn)壓器的重啟期間，相對較大的電流可以需要來自不具有這種軟啟動操作模式的穩(wěn)壓器的輸入電壓源。軟啟動模式通過在軟啟動模式期間隨時間逐漸增加通過電感器的允許電流限制來防止發(fā)生上述情況。

雖然這些傳統(tǒng)方法利用包括操作的軟啟動模式的重啟來執(zhí)行最大電流閾值控制，但仍然存在不期望的結(jié)果。由于軟啟動而導致的一種不期望的結(jié)果是，這種操作的軟啟動模式占用相對較長的時間，因為被允許流過電感器的電流逐漸上升到其額定最大允許值。在該時間段的大部分期間，來自開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓沒有如期望般被調(diào)整，因此會不期望地發(fā)生波動，這將不利地影響被穩(wěn)壓器驅(qū)動的負載中的電子電路的操作。這種重啟的其他不期望的結(jié)果是，過負載條件期間的穩(wěn)壓器的特定部件中相對較高的功耗，這迫使特定的部件的尺寸超 大或者相應地增加相關(guān)散熱器的尺寸。還可以使用已知為折返電流限制的技術(shù)(在過負載條件期間，隨著輸出電壓的下降減小最大電流限制閾值)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，這會導致穩(wěn)壓器的不可預期的操作。因此，需要一種在開關(guān)穩(wěn)壓器中執(zhí)行最大電流閾值控制的改進技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個實施例是一種控制開關(guān)穩(wěn)壓器的方法，包括：檢測表示已經(jīng)超過最大電感器電流閾值的電流限制事件。控制確定占空比并由此確定電感器電流的補償電壓，以減小電感器電流并消除電流限制事件的發(fā)生。該方法檢測沒有檢測到電流限制事件的時間是否超過時間步長閾值。響應于該時間超過時間步長閾值，控制補償電壓以增加占空比并由此增加電感器電流。在一個實施例中，時間步長閾值是穩(wěn)壓器的整數(shù)個開關(guān)循環(huán)。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包括最大電流(imax)控制電路的開關(guān)穩(wěn)壓器的功能框圖和示意圖，其中最大電流控制電路控制補償電壓以減少過電流事件的發(fā)生。

圖2a是示出當發(fā)生引起imax事件的負載瞬變時圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流中的次諧波振蕩的示圖。

圖2b是示出當最大電流控制邏輯控制補償電壓且發(fā)生負載瞬變時圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流中的次諧波振蕩的消除的示圖。

圖3是示出在發(fā)生負載瞬變時的操作期間圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器和imax控制電路中的各種信號的信號定時圖。

圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器的操作期間由圖1的imax控制邏輯生成的各種信號的更加詳細的信號定時圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的包括含圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)模式電源的電子設(shè)備的功能框圖。

具體實施方式

圖1是包括最大電流(imax)控制電路102的開關(guān)穩(wěn)壓器100的一個實施例的功能框圖和示意圖，其中imax控制電路102控制補償電壓vcn，從而在發(fā)生負載瞬變時減少過電流事件或電流限制事件以及開關(guān)穩(wěn)壓器的開關(guān)循環(huán)中斷的發(fā)生。在操作中，imax控制電路102檢測電流限制事件的發(fā)生，并控制補償電壓vcn的值以消除這種事件的發(fā)生而不中斷開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)循環(huán)。當在特定數(shù)量的開關(guān)循環(huán)或者可編程時間量內(nèi)沒有檢測到電流限制事件時，imax控制電路102控制補償電壓vcn以返回該電壓并因此將開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作電流返回為該操作電流的額定值。以下將更加詳細地描述imax控制電路102的操作。以這種方式，imax控制電路102消除了當發(fā)生轉(zhuǎn)換器的不穩(wěn)定時中斷轉(zhuǎn)換器100的開關(guān)循環(huán)的需要。這消除了響應于這種不穩(wěn)定的發(fā)生而斷開和重啟轉(zhuǎn)換器的需要，從而避免了如前所述由于這種重啟而固有的負面影響。

在以下描述中，結(jié)合所述實施例給出特定細節(jié)以提供對本公開的充分理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，在不具有這些特定細節(jié)的情況下也可以實踐其他實施例。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，以下描述的示例性實施例不限制本公開的范圍，還應該理解所述公開實施例的各種修改、等效和組合以及這些實施例的部件都落入本公開的范圍內(nèi)。包括比任何所述實施例的所有部件少的實施例也落入本公開的范圍內(nèi)，盡管下面沒有詳細描述。最后，以下沒有詳細示出或描述已知部件和/或處理的操作以避免不必要地模糊本公開。

在圖1的示例性實施例中，開關(guān)穩(wěn)壓器100包括具有升壓拓撲的開關(guān)電路104。開關(guān)電路104可以根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器100的應用具有任何適當?shù)耐負?，由此可以具有降壓、降?升壓或其他適當?shù)耐負?。開關(guān)電路104接收直流(dc)輸入電壓源vin，其可以對應于源于交流(ac)主電源(未示出)的整流dc電壓。第一開關(guān)s1和第二開關(guān)s2串聯(lián)連接在輸出節(jié)點out和地之間，并且被交替激活以在電感 器l中存儲來自輸入電壓源vin的電能以及從電感器l中去除電能。開關(guān)s1和s2是典型的功率晶體管，并且可以是任何適當類型的功率晶體管，其中針對圖1的實施例中的開關(guān)示出了nmos功率晶體管。在輸入電壓源vin與相位節(jié)點ph(在串聯(lián)連接的開關(guān)s1和s2的互連處限定該節(jié)點)之間，電感器l與感應電阻器rsns串聯(lián)耦合。流過電感器l的電感器電流il還流過感應電阻器rsns，因此響應于該電流在感應電阻器兩端存在的感應電壓vsns具有表示流過電感器的電感器電流的值。

通過開關(guān)電路104中的開關(guān)s1和s2的開關(guān)，來自輸入電壓源vin的電能被存儲在電感器l中，然后從電感器中去除以在輸出節(jié)點out上生成輸出電壓vout以及提供給輸出電路106的輸出電流iout。輸出電路106包括輸出電容器cout，輸出電容器cout過濾輸出電壓vout，使得該電壓在開關(guān)穩(wěn)壓器100的正常操作狀態(tài)期間具有基本恒定的值。負載108也被示為輸出電路106的一部分并且對應于被開關(guān)穩(wěn)壓器100供電的電子電路。開關(guān)穩(wěn)壓器100向負載108提供輸出電壓vout和負載電流ild。負載100通常將對應于被開關(guān)穩(wěn)壓器100供電的一些種類的電子設(shè)備(諸如智能手機、平板計算機、膝上計算機或者一些其他類型的電子設(shè)備)中的電子電路。

在開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作期間，開關(guān)電路104中的開關(guān)s1和s2通過施加給形成開關(guān)的兩個nmos功率晶體管的對應柵極的柵極驅(qū)動信號vgd1和vgd2被脈寬調(diào)制。rs鎖存器110具有輸出q、qn，這兩個輸出通過驅(qū)動器112-1和112-2施加來分別生成柵極驅(qū)動信號vgd1和vgd2。時鐘電路114生成提供給鎖存器110的設(shè)置輸入s的時鐘信號clk。clk信號的每個上升沿設(shè)置鎖存器110，表示鎖存器驅(qū)動輸出q為有效高，并且通過驅(qū)動器112-1施加該高輸出以驅(qū)動柵極驅(qū)動信號vgd1為高，從而接通開關(guān)s1。輸出qn被驅(qū)動為互補邏輯狀態(tài)，即無效低，并且通過驅(qū)動器112-2施加該低輸出以驅(qū)動柵極驅(qū)動信號vgd2為低，從而斷開開關(guān)s2。在該狀態(tài)下，鎖存器110響應于clk信號的上升沿設(shè)置，電感器電流il流過感應電阻器rsns、 電感器l并接通開關(guān)s1，從而在電感器中存儲電能。

鎖存器110保持設(shè)置直到來自or門116的有效重置信號rst重置鎖存器。當重置時，鎖存器110驅(qū)動輸出q為低，并且通過驅(qū)動器112-1施加該低輸出以驅(qū)動柵極驅(qū)動信號vgd1為低，從而斷開開關(guān)s1。同時，輸出qn被驅(qū)動為高，并且通過驅(qū)動器112-2施加該高輸出以驅(qū)動柵極驅(qū)動信號vgd2為高，從而接通開關(guān)s2。在該狀態(tài)下，鎖存器110響應于來自or門116的rst信號而重置，開關(guān)s1斷開且開關(guān)s2接通，從而存儲在電感器l中的電能使得輸出電流iout通過開關(guān)s2流動至輸出節(jié)點out，從而在輸出電容器cout中存儲能量并為負載108供電。

如剛剛所述，or門116激活rst信號以重置鎖存器110，從而控制施加給開關(guān)s1和s2的經(jīng)脈寬調(diào)制的柵極驅(qū)動信號vgd1和vgd2的占空比d。rst信號響應于來自pwm比較器118的成為有效高的pwm信號或者來自電流限制比較器120的成為有效高的電流限制信號cl而被激活。如以下更詳細描述的，電流限制比較器120在通過電感器l的電感器電流il超過某最大電流閾值ilmax時激活cl信號，從而重置鎖存器110并且分別斷開開關(guān)s1和接通開關(guān)s2，從而終止從輸入電壓源vin提供電感器電流il。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，兩個控制環(huán)路控制開關(guān)s1和s2的該脈寬調(diào)制以及開關(guān)穩(wěn)壓器100的總體操作：電壓控制環(huán)路和電流控制環(huán)路?，F(xiàn)在將簡要描述這兩個控制環(huán)路的操作。電壓控制環(huán)路包括誤差放大器122，如圖1的示例性實施例所示，其通常為跨導放大器。誤差放大器122在第一輸入上接收具有由開關(guān)穩(wěn)壓器100的期望輸出電壓vout確定的值的參考電壓vref。增益電路146生成反饋電壓vfb，該反饋電壓源于由穩(wěn)壓器100生成的實際輸出電壓vout。該vfb電壓被提供給誤差放大器122的第二輸入。響應于這兩個電壓之間的差(vref-vfb)，誤差放大器122在補償節(jié)點cn上提供輸出電流，從而生成提供給pwm比較器118的補償電壓vcn。以這種方式，誤差放大器122生成提供給pwm比較器118的補償電壓vcn，并基 于由vfb表示的實際輸出電壓vout與由vref表示的期望輸出電壓之間的差來控制功率開關(guān)s1和s2的pwm開關(guān)。

電流控制環(huán)路包括電流感應放大器124，電流感應放大器124的輸入橫跨感應電阻器rsns耦合以接收感應電壓vsns，感應電壓vsns具有與通過電感器l的電感器電流il成比例的值。響應于vsns電壓，電流感應放大器124生成與vsns電壓成比例并從而與電感器電流il成比例的電流感應電壓vcs，該vcs電壓被提供給加法電路126的第一輸入。加法電路126的第二輸入接收來自斜率補償電路128的斜率補償信號vslc，并將該斜率補償信號與電流感應電壓vcs相加以生成提供給pwm比較器118的一個輸入的電流控制信號vcl。在操作中，斜率補償電路128響應于來自時鐘電路114的clk信號生成斜率補償信號vslc。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，斜率補償信號vslc理想地具有等于電流感應電壓vcs的向下斜率的斜率，這表示通過電感器l的電感器電流il的向下斜率。以這種方式，斜率補償信號vslc消除了如前所述會在占空比d超過50％時發(fā)生的電感器電流il中的次諧波振蕩。當穩(wěn)壓器100的占空比d小于50％時，操作內(nèi)在是穩(wěn)定的，因此斜率補償電路128僅需要在占空比超過50％時提供斜率補償信號vslc，但是斜率補償電路通過斜率補償信號開始提供斜率補償?shù)奶囟ㄕ伎毡瓤梢宰兓?。通常在占空比大于約30％(即，0.3)時提供斜率補償，但是這些斜率補償還可以從開關(guān)循環(huán)的開始處引入，因此也可以在占空比小于.3時引入。在穩(wěn)壓器100的一個實施例中，斜率補償電路128從開關(guān)循環(huán)的開始處提供斜率補償信號vslc，因此與穩(wěn)壓器的所有占空比無關(guān)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解，通常使用斜率補償來防止開關(guān)穩(wěn)壓器操作中和開關(guān)穩(wěn)壓器100中的不穩(wěn)定性，并且為了簡化，這里不再詳細描述斜率補償電路128的操作。

如前所述，開關(guān)穩(wěn)壓器100包括電流限制比較器120，電流限制比較器120在通過電感器l的電流il超過某最大電流閾值ilmax時激活電流限制信號cl。以這種方式，電流限制比較器120檢測過電流或電流限制事件，并且有效cl信號對應于這種事件的發(fā)生。更 具體地，電流限制比較器120在一個輸入上接收與電感器電流il成比例的電流感應電壓vcs。參考電壓發(fā)生器130向電流限制比較器120的另一輸入提供具有表示最大電流閾值ilmax的值的最大電感器電流參考電壓vilmax。在操作中，當電感器電流il超過最大電流閾值ilmax時，電流感應電壓vcs超過最大電感器電流參考電壓vilmax，并且電流限制比較器120激活電流限制信號cl，通過or門116施加該電流限制信號cl以重置鎖存器110。如前所述，當鎖存器110重置時，鎖存器驅(qū)動輸出q為低且驅(qū)動qn為高以分別斷開開關(guān)s1和接通開關(guān)s2。開關(guān)s1和s2分別斷開和接通使得存儲在電感器l中的電能通過輸出電流iout流過開關(guān)s2移除到輸出節(jié)點out。以這種方式，電流限制比較器120通過限制流過電感器的最大電流ilmax來保護開關(guān)穩(wěn)壓器100中的電感器l和其他部件。

穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc通過來自時鐘電路114的clk信號的周期tsc來限定，因此開關(guān)循環(huán)sc對應于鎖存器110響應于clk信號的連續(xù)上升沿被設(shè)置之間的時間。通過鎖存器110在每個開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)重置時確定穩(wěn)壓器100的占空比d。因此，假設(shè)沒有電流限制比較器120激活電流限制信號cl的過電流/電流限制事件，來自pwm比較器118的pwm信號在每個開關(guān)循環(huán)sc中控制鎖存器110的重置，從而控制穩(wěn)壓器10的占空比d。如上面關(guān)于電流限制比較器120所描述的，術(shù)語“過電流事件”或“電流限制事件”用于描述通過電感器l的電感器電流il超過某最大允許電流閾值的情況的發(fā)生。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解開關(guān)穩(wěn)壓器100的整體操作，因此為了簡化，這里不再詳細描述該操作。簡而言之，時鐘電路114生成設(shè)置鎖存器110的clk信號，閉合開關(guān)s1并斷開開關(guān)s2，從而在電感器l中存儲電能。然后，鎖存器110通過來自pwm比較器118的pwm信號或者來自電流限制比較器120的電流限制信號cl來重置。重置鎖存器110斷開開關(guān)s1并閉合開關(guān)s2，使得存儲在電感器l中的電能生成通過開關(guān)s2提供給輸出節(jié)點out的輸出電流iout，從而在 輸出電路106上生成輸出電壓vout。當電感器電流il不超過最大電感器電流ilmax時，如開關(guān)穩(wěn)壓器100的正常操作期間的情況，通過pwm比較器118來控制鎖存器110的重置，并且以這種方式，pwm比較器脈寬調(diào)制開關(guān)s1和s2。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，開關(guān)穩(wěn)壓器100還可以包括用于控制穩(wěn)壓器的總體操作的附加控制電路(未示出)。例如，當穩(wěn)壓器首先上電時，控制電路通常以操作的啟動模式來控制穩(wěn)壓器100，以限制并逐漸增加流入穩(wěn)壓器的電流，從而保護穩(wěn)壓器中的部件以及輸入電壓源vin。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，斜率補償使得通過電感器l的最大電流il在每個開關(guān)循環(huán)隨著占空比d的增加而成比例地降低。這是不期望的，因為這防止穩(wěn)壓器100在較大占空比的條件下如其全電流供應水平下進行操作。不管在什么占空比d下，斜率補償電路128開始通過vslc信號提供斜率補償，通過電感器l的最大電流il將開始降低并且將低于穩(wěn)壓器100的允許操作水平。消除斜率補償?shù)倪@種不期望的效果的現(xiàn)有方法基于通過vslc信號提供的斜率補償控制或調(diào)整補償電壓vcn的值。

不期望地影響開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作和性能的另一種情況是過電流事件的發(fā)生。電流限制比較器120如前所述檢測過電流事件。在連續(xù)開關(guān)循環(huán)上重復發(fā)生過電流事件當然會不利地影響開關(guān)穩(wěn)壓器的操作。例如，在這種情況下，電流限制比較器120將重置鎖存器110，從而縮短穩(wěn)壓器100的占空比d而與輸出電壓vout的實際值無關(guān)，這樣穩(wěn)壓器理想地保持在期望值。如前所述，處理這種過電流事件的通常方法是執(zhí)行穩(wěn)壓器的重啟，這會產(chǎn)生中斷輸出電壓vout的調(diào)整的不利結(jié)果，并且需要穩(wěn)壓器的超大特定部件。

如現(xiàn)在更加詳細描述的，在開關(guān)穩(wěn)壓器100中，imax控制電路102控制補償電壓vcn以減少過電流事件的發(fā)生以及開關(guān)穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)中斷(即，重啟和軟啟動)的需求。imax控制電路102包括imax控制邏輯134，其接收來自電流限制比較器120的電流限 制信號cl并響應于電流限制信號生成n位補償計數(shù)cc。該n位補償計數(shù)cc被施加給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)136，模轉(zhuǎn)換器(dac)136生成模擬補償控制節(jié)點電壓vccn，該模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值基于補償計數(shù)的值。該模擬補償控制節(jié)點電壓vccn確定補償節(jié)點cn上的補償電壓vcn的值。

鉗位器電路138接收來自dac136的模擬補償控制節(jié)點電壓vccn，并且鉗位器電路基于模擬補償控制節(jié)點電壓驅(qū)動或“鉗位”補償電壓vcn。在圖1的實施例中，鉗位器電路138包括運算放大器140，運算放大器140在反相輸入上接收模擬補償控制節(jié)點電壓vccn并驅(qū)動耦合在補償節(jié)點cn和地之間的nmos晶體管142。鉗位器電路138的非反相輸入還耦合至補償節(jié)點cn，以這種方式，運算放大器140生成控制nmos晶體管142將補償節(jié)點上的vcn電壓驅(qū)動至來自dac136的模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值的輸出。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，當然也可以使用鉗位器電路138的其他適當實施例。

如下面更加詳細描述的，在操作中，imax控制邏輯134控制施加給鉗位器電路138的vccn電壓，從而在電流限制事件期間控制vcn電壓。imax控制邏輯134通過將補償計數(shù)cc的值調(diào)整到期望值并將該cc計數(shù)施加給dac136來進行操作，其中dac136又基于cc計數(shù)的值調(diào)整vccn電壓。如以下也將更詳細描述的，imax控制邏輯134將vccn電壓以及從而將vcn電壓設(shè)置為該電壓可設(shè)置的最大值，而不會發(fā)生電流限制事件。當電流限制比較器120沒有檢測到電流限制事件時，imax控制邏輯134將cc計數(shù)以及從而將vccn電壓設(shè)置為最大值，這使得運算放大器斷開或者輕微地驅(qū)動nmos晶體管142，使得誤差放大器122驅(qū)動cn節(jié)點來確定施加給pwm比較器118的vcn電壓的值。

開關(guān)穩(wěn)壓器100還包括耦合在補償節(jié)點cn和地之間的補償網(wǎng)絡(luò)144以有效地過濾在補償節(jié)點上生成的vcn電壓。在圖1的實施例中，補償網(wǎng)絡(luò)144包括用于過濾vcn電壓的串聯(lián)連接的電阻器r和 電容器c。更具體地，通過誤差放大器122提供補償電流icn并且通過補償網(wǎng)絡(luò)144的rc部件有效整合，以在補償節(jié)點cn上生成補償電壓vcn。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，關(guān)于鉗位器電路138，當然也可以使用補償網(wǎng)絡(luò)144的其他適當實施例。

現(xiàn)在將參照圖2a和圖2b更詳細地描述imax控制邏輯134的操作以及imax控制電路102的整體操作。圖2a是示出當發(fā)生引起補償電壓vcn突然增加從而試圖迫使峰值電感器電流大于可允許最大電流imax值(如下面更詳細描述的，這引起imax事件)的負載瞬變時，圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100中的電感器電流il中的次諧波振蕩的示圖。圖2b是示出當最大電流控制邏輯控制補償電壓并發(fā)生負載瞬變時消除圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器中的電感器電流的次諧波振蕩的示圖。在這些附圖中的每一幅中，如下面更詳細描述的，水平軸為時間，而垂直軸是穩(wěn)壓器100在操作期間的各種信號的電壓。

圖2a和圖2b示出了在時間t0處發(fā)生負載瞬變lt的情況。這種負載瞬變可對應于圖1的輸出電路106的負載108中的變化，例如在負載是初始耦合至開關(guān)穩(wěn)壓器100的電子電路的情況下發(fā)生。在時間t0之前，通過誤差放大器122控制補償節(jié)點cn上的補償電壓vcn的值。這是在電流限制比較器120沒有檢測到電流限制事件并相應地驅(qū)動電流限制信號cl為無效時的穩(wěn)壓器100的正常操作期間的情況。

圖2a示出了補償電壓vcn的值響應于負載瞬變lt在時間t0處開始快速改變的情況。然后，補償電壓vcn在圖中所示的剩余時段內(nèi)保持恒定，在此期間，鉗位器電路138將補償電壓鉗位到所示值。然后，誤差放大器122將在圖2a所示的時段之后再次控制vcn電壓。因此，圖2a示出了imax控制電路102不控制vcn電壓的情況，并且通過傳統(tǒng)鉗位電路以傳統(tǒng)方式控制該電壓以示出會通過這種方法產(chǎn)生的不穩(wěn)定性。在發(fā)生負載瞬變lt的時間t0之前，穩(wěn)壓器100在不具有電流限制事件的情況下正常操作。這通過圖2a的信號定時圖中所示的三個信號來示出。參照圖1和圖2a，圖2a中的實線是補償電壓vcn，點線是從加法電路126輸出的電流控制信號vcl，以及 短劃線是從電流感應放大器124輸出的表示通過電感器l的電感器電流il的電流感應電壓vcs。如圖所示，在時間t0之前，電流感應電壓vcs是對應于通過電感器l的電感器電流il的斜坡波形，因為開關(guān)s1和s2在每個開關(guān)循環(huán)接通和斷開。通過誤差放大器122，補償電壓vcn保持在相對恒定的值。電流控制信號vcl是電流感應電壓vcs加上斜率補償信號vslc。這些信號vcn、vcl和vcs在時間t0之前如圖2a所示是穩(wěn)定的。

在時間t0處，發(fā)生負載瞬變lt，并且如圖2a所示，電流感應電壓vcs開始上升，因為電感器電流il響應于負載瞬變增加。補償電壓vcn也增加到圖中所示的鉗位或固定值。在時間t0之后，在圖中可見由于增加的電流感應電壓vcs加上斜率補償信號vslc所導致的電流控制信號vcl的向上爬升。在時間t0之后，在圖2a中對于vcs和vcl信號可見電感器電流il的不想要的次諧波振蕩，因此可見電流感應電壓vcs的不想要的次諧波振蕩。因此，如果補償電壓vcn僅允許增加并鉗位到恒定值，則響應于負載瞬變lt在開關(guān)穩(wěn)壓器100中會發(fā)生這些不想要的次諧波振蕩。

圖2b示出了imax控制電路102的操作，如現(xiàn)在參照圖1和圖2b更詳細描述的，imax控制電路102響應于負載瞬變lt調(diào)整補償電壓vcn的值以提供開關(guān)穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作。再次，在發(fā)生負載瞬變lt的時間t0之前，穩(wěn)壓器100在沒有電流限制事件的情況下正常操作。圖2b中的實線也是補償電壓vcn，點線是電流控制信號vcl，以及短劃線是電流感應電壓。再次，在時間t0之前，電流感應電壓vcs是對應于通過電感器l的電感器電流il的斜坡波形，因為開關(guān)s1和s2在每個開關(guān)循環(huán)接通和斷開。再次，通過誤差放大器122，補償電壓vcn保持在相對恒定的值，而電流控制信號vcl是電流感應電壓vcs加上斜率補償信號vslc。這些信號vcn、vcl和vcs在時間t0之前如圖2b所示也是穩(wěn)定的。

在時間t0處，發(fā)生負載瞬變lt，并且如圖2b所示，電流感應電壓vcs開始上升，正如圖2a中電感器電流il響應于負載瞬變增 加。此外，響應于負載瞬變lt，補償電壓vcn如圖2b所示初始增加到某最大值，其中通過由dac140輸出的模擬補償控制電壓vccn來設(shè)置vcn的最大值。這是因為響應于負載瞬變lt，輸出電壓vout降低，這使得誤差放大器122驅(qū)動補償電壓vcn為高直到鉗位器電路138接通，從而將補償電壓限制或鉗位到模擬補償控制電壓vccn的值(即，vcn＝vccn)。

隨著電流感應電壓vcs增加，然后超過最大電感器電流參考電壓vilmax(即，表示電感器電流il超過電感器電流的最大可允許閾值)，電流限制比較器120激活電流限制信號cl，表示電流限制事件的發(fā)生。imax控制電路102響應于cl信號有效(即，響應于電流限制事件)而被激活，此后如圖2b所示控制vcn電壓來消除電感器電流il的次諧波振蕩。更具體地，在發(fā)生負載瞬變lt的時間t0和時間t1之間，imax控制邏輯134減小施加給dac135的補償計數(shù)cc，從而控制模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值。鉗位器電路138將補償節(jié)點cn上的vcn電壓驅(qū)動至來自dac136的vccn電壓。這是因為鉗位器電路138中的運算放大器140驅(qū)動晶體管142以將其非反相輸入處的vcn電壓設(shè)置為其反相輸入處的vccn電壓。imax控制邏輯134持續(xù)遞減cc計數(shù)直到來自dac的vccn電壓使得鉗位器電路138將vcn電壓驅(qū)動至消除電流限制事件的發(fā)生的值為止，這剛好發(fā)生在圖2b中的時間t1之后。在時間t1之后，在圖2b中可見穩(wěn)壓器100的操作再次穩(wěn)定，vcs和vcl電壓具有與t0之前的穩(wěn)定操作期間相同的形式，除了圍繞新的較高平均電感器電流il，這是因為由負載瞬變lt引起穩(wěn)壓器100上的負載增加。

現(xiàn)在將參照圖3和圖4更詳細地描述imax控制電路102的詳細操作。圖3是示出發(fā)生負載瞬變lt時的操作期間圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100和imax控制電路102中的各種信號的信號定時圖。圖3在最下面的信號中再次示出了補償電壓vcn，其中該信號對應于圖2b中的相同信號，其中負載瞬變lt發(fā)生在時間t0處并且剛好在時間t1之后再次發(fā)生穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作。圖3中最上面的信號是由imax控 制邏輯134響應于電流限制信號cl生成的補償計數(shù)cc，其中cl信號在圖3中被示為接下來的信號。cl信號下方的接下來的兩個信號是如上面參照圖1討論的施加給開關(guān)s1和s2的柵極驅(qū)動信號。這些驅(qū)動信號vgd1和vgd2示出了穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)。如上所述，通過鎖存器110被設(shè)置之間的時間來限定穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)，同時通過在每個開關(guān)循環(huán)內(nèi)何時重置鎖存器110來確定占空比d，占空比d由此對應于每個開關(guān)循環(huán)的其中柵極驅(qū)動信號vgd1為有效高以接通開關(guān)s1的部分。

圖3中的穩(wěn)壓器100的操作與圖2b所示成鏡像，除了圖3額外示出了imax控制邏輯134的操作，其響應于由電流限制信號cl表示的電流限制事件而遞減補償計數(shù)cc。如更加詳細描述的，柵極驅(qū)動信號vgd1和vgd2示出時間t0之前和時間t1之后的穩(wěn)定操作期間以及時間t0和t1之間的時段期間的穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)，在時間t0和t1之間的時段期間，imax控制邏輯134調(diào)整cc計數(shù)的值，從而調(diào)節(jié)vcn電壓以消除電流限制事件的發(fā)生。

在時間t0之前，即在沒有發(fā)生電流限制事件的穩(wěn)壓器100的正常操作期間，imax控制邏輯134向dac136提供最大補償計數(shù)cc，這限制可在發(fā)生負載瞬變lt時在cn節(jié)點上生成的補償電壓vcn的最大值。在時間t0處的負載瞬變lt之后，imax控制邏輯134開始響應于由來自電流限制比較器120(圖1)的cl信號表示的電流限制事件而遞減cc計數(shù)。如圖3所示，從時間t0到時間t1的每個開關(guān)循環(huán)中發(fā)生限流限制事件。在發(fā)生特定數(shù)量的電流限制事件之后(即，在cl信號的特定數(shù)量的脈沖之后)，imax控制邏輯134遞減cc計數(shù)。將參照圖4更詳細地描述該操作。

如圖3所示，在每次發(fā)生cl信號的特定數(shù)量的脈沖之后(即，在特定數(shù)量的電流限制事件之后)，imax控制邏輯134遞減cc計數(shù)。提供給dac136的cc計數(shù)又生成vccn信號，該vccn信號如前所述設(shè)置補償電壓vcn。因此，可以看出在時間t0和t1之間，imax控制邏輯134隨著vcn電壓的降低而遞減cc計數(shù)。在圖3中示出 了cc計數(shù)的整數(shù)值，其中計數(shù)值在時間t0之前為15，然后在t0之后不久遞減到14，然后遞減到13，直到近似在時間t1處遞減到9。如參照圖2b在時間t1之后所討論的，可以看出在時間t1之后，沒有更多的cl信號脈沖出現(xiàn)，意味著沒有發(fā)生更多的電流限制事件，并且穩(wěn)壓器100的操作再次穩(wěn)定。

在控制cc計數(shù)以通過消除電流限制事件的發(fā)生來穩(wěn)定穩(wěn)壓器100的操作之后，imax控制邏輯134將間或地遞增cc計數(shù)以查看是否可以遞增計數(shù)值而不導致電流限制事件的發(fā)生，這將在下面參照圖4進行更加詳細的描述。以這種方式，imax控制邏輯134設(shè)置cc計數(shù)，從而將cn節(jié)點上的最大允許電壓vcn設(shè)置為不會導致電流限制事件的最大值。理想地，imax控制邏輯134將cc計數(shù)遞增到某最大值，在圖3的實例中最大值為15。vcn電壓理想地保持在不會導致電流限制事件的最大值處，因為這然后確保穩(wěn)壓器100提供最大電感器電流il而不觸發(fā)電流限制事件。imax控制邏輯134的操作還減少了由于電流限制事件而重啟穩(wěn)壓器100的需要以及執(zhí)行與這種重啟和前面討論的這些操作的不利后果相關(guān)聯(lián)的相關(guān)軟啟動操作的需要。

圖4是示出在開關(guān)穩(wěn)壓器100的操作期間由圖1的imax控制邏輯134生成的各種信號的更加詳細的定時圖。在圖4中示出了五個信號，其中一些是由imax控制邏輯134生成的內(nèi)部信號。圖4在圖中的頂部和底部示出了相同的五個信號，其中沿著表示時間的水平軸，底部信號是頂部信號的繼續(xù)。如現(xiàn)在更加詳細解釋的，垂直軸表示這些信號的不同信號的不同事項。

每個部分中最上面的信號是開關(guān)循環(huán)信號scs，其表示穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc。如上所討論的，穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc通過clk信號的周期tsc以及開關(guān)s1和s2的相關(guān)開關(guān)來確定。圖4中用于scs信號的每個向上的箭頭都簡單地表示穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的發(fā)生。開關(guān)循環(huán)信號scs下面接下來的信號是時間步長計數(shù)tsc，其表示操作期間由imax控制邏輯134使用的時間步長閾值或 簡單的時間步長ts期間的開關(guān)循環(huán)sc的發(fā)生。時間步長ts是針對imax控制邏輯134的操作限定的可編程時間常數(shù)。在圖4的實施例中，根據(jù)穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的整數(shù)n來限定時間步長ts。因此，時間步長ts＝(nxsc)。在圖4的實例中，如圖中的右上角所示，時間步長ts等于5個(即，n＝5)開關(guān)循環(huán)sc，但是在imax控制邏輯134的不同實施例中n當然可以變化。

通過使時間步長ts作為穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc的函數(shù)，如果開關(guān)頻率fs＝(1/tsc)改變，則imax控制邏輯134使用的時間步長ts的值相應變化。如上所述，clk信號的周期tsc限定穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc。當開關(guān)頻率fs改變時，將在給定的時間單位內(nèi)發(fā)生或多或少的電流限制事件。通過使時間步長ts作為開關(guān)循環(huán)sc的函數(shù)，由imax控制邏輯134實施的算法根據(jù)開關(guān)頻率fs而變化。這通常是期望的，因為這將保持被imax控制邏輯134使用的相同數(shù)量的電流限制事件，用于控制穩(wěn)壓器100而與穩(wěn)壓器的開關(guān)頻率fs無關(guān)。然而，在其他實施例中，時間步長ts可編程或調(diào)整為與穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)sc無關(guān)的期望值。因此，時間步長ts可以是恒定的，可以與開關(guān)頻率fs無關(guān)地進行調(diào)整，或者可以是穩(wěn)壓器100的開關(guān)頻率fs的函數(shù)。

在圖4中，scs信號下面接下來的信號是時間步長計數(shù)tsc。imax控制邏輯134在穩(wěn)壓器100的每個開關(guān)循環(huán)sc期間遞增時間步長計數(shù)tsc的值。如圖4所示，imax控制邏輯134還響應于1)tsc計數(shù)達到最大值(其在圖4的實例中為五(5))或2)如由電流限制信號cl的激活脈沖所表示那樣檢測到電流限制事件時，將tsc計數(shù)重置為1。在一個實施例中，imax控制邏輯134中的計數(shù)器(未示出)異步重置，從而將tsc計數(shù)重置為0，然后tsc計數(shù)在下一開關(guān)循環(huán)scs的開始處響應于開關(guān)時鐘同步地遞增到1。在tsc計數(shù)和cl信號之間示出時間步長ts完成信號tscs。tscs信號表示時間步長ts的發(fā)生，其發(fā)生在時間步長ts中包含的n個開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件(即，cl信號的脈沖)時。因此，在圖4示 出時間步長ts的右上角，tsc計數(shù)通過imax控制邏輯134從1遞增到5，然后當tsc＝5時，imax控制邏輯通過脈動該信號有效來激活tscs信號。因此，無論何時imax控制邏輯134生成tscs信號的脈沖，這都表示如cl信號所表示的在時間步長ts中包含的n個開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件。

圖4還示出了由imc表示的最大電感器電流imax計數(shù)，其是由imax控制邏輯134生成的內(nèi)部計數(shù)值。imax控制邏輯134響應于每個電流限制事件(即，cl信號的脈沖)將imc計數(shù)遞增到某最大值。imax控制邏輯134響應于達到最大值(其在圖4的實例中為三(3))的計數(shù)將imc計數(shù)重置為零(0)。此外，imax控制邏輯134還響應于tscs信號變?yōu)橛行碇刂胕mc計數(shù)，如前所述，這在n個開關(guān)循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件時發(fā)生。最后，圖4中還示出了補償計數(shù)cc，其是如前面參照圖1討論的由imax控制邏輯134生成的n位數(shù)字信號。imax控制邏輯134響應于imc計數(shù)達到最大值(在圖4的實例中也為3)來遞減補償計數(shù)cc。此外，如下面更詳細描述的，imax控制邏輯134還基于imc計數(shù)和tscs信號遞增cc計數(shù)的值。

現(xiàn)在將參照圖4更詳細地描述imax控制邏輯134的整體操作，其控制補償電壓vcn以消除穩(wěn)壓器100的過電流或電流限制事件的發(fā)生而不需要穩(wěn)壓器的重啟。在操作中，imax控制邏輯134檢測在每個開關(guān)循環(huán)sc是否發(fā)生電流限制事件。再次，如上所述，電流限制事件表示通過電感器l的電感器電流il超過最大電流閾值ilmax。電流限制事件在圖4中表示為電流限制信號cl的垂直線，并且在以下描述中，為了描述的方便，每個這樣的電流限制事件都將簡稱為限流限制事件cl。

最初，剛好在時間t0之前，最大電感器電流計數(shù)imc為零，并且補償計數(shù)cc具有值7(通過實例假設(shè)用于計數(shù)cc的初始值)。電流限制事件cl發(fā)生在時間t0并且響應于此，imax控制邏輯134將imc計數(shù)從0遞增到1。以這種方式，imax控制邏輯134利用imc 計數(shù)來保持跟蹤發(fā)生在穩(wěn)壓器100的操作的開關(guān)循環(huán)sc期間的電流限制事件cl的數(shù)量。此外，響應于時間t0處的電流限制事件cl，imax控制邏輯134將時間步長計數(shù)tsc重置為1。以這種方式，tsc計數(shù)被imax控制邏輯134用于跟蹤沒有發(fā)生電流限制事件cl的連續(xù)開關(guān)循環(huán)sc的數(shù)量。imax控制邏輯134在沒有檢測到電流限制事件cl的每個開關(guān)循環(huán)遞增tsc計數(shù)，并且在檢測到電流限制事件的每個開關(guān)循環(huán)sc將tsc計數(shù)重置為1。

在圖4的實例中，在時間t1處，檢測到另一電流限制事件cl并且響應于該電流限制事件，imax控制邏輯134遞增imc計數(shù)至2并且將tsc計數(shù)重置為1。注意，在時間t0和t1之間，發(fā)生沒有限流限制事件cl的開關(guān)循環(huán)sc，因此imax控制邏輯134在該間隔內(nèi)將tsc計數(shù)遞增至2。然后，響應于時間t1處的電流限制事件cl，tsc計數(shù)從2被重置為1。在時間t1之后，在接下來的兩個開循環(huán)sc內(nèi)沒有電流限制事件cl，因此剛好在時間t2之前，imax控制邏輯134將tsc計數(shù)遞增到2，然后到3。在時間t2處，imax控制邏輯134檢測到另一電流限制事件cl，并且響應于該電流限制事件，控制邏輯將imc計數(shù)遞增到3并且將tsc計數(shù)重置為1。

當imax控制邏輯134在時間t2處將imc計數(shù)遞增到3時，控制邏輯還調(diào)整補償計數(shù)cc的值并將imc計數(shù)重置為0。更具體地，imax控制邏輯響應于imc計數(shù)達到最大值3而遞減補償計數(shù)cc。如圖4所示，cc計數(shù)從7遞減到6。在圖1的dac136中，該結(jié)果減小了由dac生成的模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值。該減小的vccn電壓降低了提供給pwm比較器118的vcn電壓，這將降低穩(wěn)壓器100的占空比d，試圖降低通過電感器l的imax電流，從而消除電流限制事件cl的發(fā)生。imax控制邏輯134使用imc計數(shù)來跟蹤cl事件的發(fā)生并遞減補償計數(shù)cc，從而當imc計數(shù)達到其最大值(在圖4的實例中為3)時調(diào)整vccn電壓。以這種方式，如以下更詳細描述的，imax控制邏輯134使用cl事件的檢測和imc計數(shù)來遞減cc計數(shù)直到在設(shè)置數(shù)量的開關(guān)循環(huán)內(nèi)消除cl事件為止， 其中該設(shè)置數(shù)量的開關(guān)循環(huán)對應于時間步長ts。

在時間t2處，如圖4所示，隨后檢測到多個cl事件，并且imax控制邏輯134以與剛剛描述相同的方式遞增imc計數(shù)并且重置或遞增tsc計數(shù)，直到時間t3。在時間t3處，檢測到另一電流限制事件cl，這是第三次發(fā)生這種事件，而沒有五個連續(xù)開關(guān)循環(huán)sc不具有這種事件(即，在可編程時間步長ts沒有結(jié)束之前發(fā)生cl事件)。響應于該電流限制事件cl，imax控制邏輯134遞增imc計數(shù)至3并將tsc計數(shù)重置為1。作為imc計數(shù)等于3的結(jié)果，剛好在時間t3之后，imax控制邏輯134還將補償計數(shù)cc的值從6遞減至5并且將imc計數(shù)重置為0。新的較低補償計數(shù)cc使得dac136(圖1)再次減小模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值，從而減小提供給pwm比較器118的vcn電壓并降低穩(wěn)壓器100的占空比d，仍然進一步試圖降低通過電感器l的ilmax電流，從而消除電流限制事件cl的發(fā)生。

在時間t3之后，在時間t4處發(fā)生另一cl事件，并且imax控制邏輯134相應地重置imc和tsc計數(shù)。然而，在時間t4之后，沒有發(fā)生cl事件直到時間t5，其中持續(xù)時間(t5-t4)對應于時間步長ts。因此，在時間t5處，imax控制邏輯134脈動時間步長ts來實現(xiàn)信號tscs為有效高，這將在時間t4處遞增到1的imc計數(shù)重置回0。如下面更詳細描述的，當如tscs信號的背靠背脈沖所表示的發(fā)生連續(xù)時間步長ts時，imax控制邏輯134遞增cc計數(shù)的值。

響應于cl事件以及時間步長ts的完成時tscs信號的有效脈沖，imax控制邏輯134以剛剛描述的方式繼續(xù)操作。以這種方式，imax控制邏輯134響應于cl事件的發(fā)生繼續(xù)遞減cc計數(shù)，試圖消除這些cl事件。每當遞減cc計數(shù)時，dac136(圖1)再次減小模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值，從而減小提供給pwm比較器118的vcn電壓并降低穩(wěn)壓器100的占空比d。降低占空比d來試圖降低通過電感器l的ilmax電流，從而消除電流限制事件cl的 發(fā)生。

在時間t6處，發(fā)生cl事件，使得imc計數(shù)遞增到1，然后在時間t7處發(fā)生的時間步長ts內(nèi)沒有檢測到cl事件。因此，在時間t7處，響應于tscs信號的有效脈沖，imc計數(shù)被重置為0并且tsc計數(shù)重置為1。在時間t7之后，在時間t8處發(fā)生另一時間步長ts，并且時間t7-t8之間的第二時間步長是第二連續(xù)時間步長，表示在兩個連續(xù)的時間步長內(nèi)沒有發(fā)生cl事件。結(jié)果，在時間t8處，imax控制邏輯134再次脈動tscs信號有效，使得tsc計數(shù)重置為1且imc計數(shù)重置為0(注意，imc計數(shù)已經(jīng)在時間t8處具有值0)。此外，由于時間t8處tscs信號的這種有效脈沖表示第二連續(xù)時間長步長ts，所以imax控制邏輯134還在時間t8處遞增cc計數(shù)的值。

在圖4的實例中，imax控制邏輯134將補償計數(shù)cc的值從4遞增到5。新的較大補償計數(shù)cc使得dac136(圖1)增加模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值，從而增加提供給pwm比較器118的vcn電壓并增加穩(wěn)壓器100的占空比d，試圖將通過電感器ilmax電流增到更大值。以這種方式，當imax控制邏輯134確定不再發(fā)生電流限制事件cl時，控制邏輯試圖增加占空比d，從而增加穩(wěn)壓器提供的通過電感器l的ilmax電流。以這種方式，通過電感器l的最大電感器電流ilmax不被設(shè)置為比防止發(fā)生電流限制事件cl所需的值更低的值。

在圖4中，在時間t8之后發(fā)生兩個cl事件，其中第二個發(fā)生在時間t9處，然后在時間t10處發(fā)生的時間步長ts內(nèi)沒有檢測到進一步的電流限制事件。因此，如前所述，從t9到t10的時間對應于時間步長ts，并且在時間t10處，imax控制邏輯134脈動tscs信號有效，使得tsc和imc計數(shù)被分別重置為1和0。由于這僅僅是在時間t9處發(fā)生的最近的電流限制事件cl之后發(fā)生的第一時間步長ts，所以imax控制邏輯134不在時間t10處遞增cc計數(shù)的值。在時間t10之后的時間t11處，發(fā)生另一時間步長ts，表示在該間隔內(nèi)沒有檢測到電流限制事件cl。結(jié)果，在時間t11處，imax 控制邏輯134將補償計數(shù)cc的值從5遞增到6，因為這是沒有檢測到電流限制事件cl的第二連續(xù)時間步長ts。新的較大補償計數(shù)cc使得在dac136(圖1)中增加模擬補償控制節(jié)點電壓vccn的值，從而增加提供給pwm比較器118的vcn電壓并增加穩(wěn)壓器100的占空比d，以進一步將通過電感器l的ilmax電流增加到較大的值。最后，在時間t12處，發(fā)生另一時間步長ts，表示在從t11到t12的間隔內(nèi)沒有檢測到電流限制事件cl。注意，發(fā)生在時間t11和t12之間的該時間步長ts是沒有檢測到電流限制事件cl的第三連續(xù)時間步長。結(jié)果，如上所述，在時間t12處，imax控制邏輯134再次在此時將補償計數(shù)cc的值從6遞增到7，并且這將導致增加的占空比d以及由穩(wěn)壓器提供的ilmax電流。在操作中，在檢測到第二連續(xù)時間步長之后，imax控制邏輯134在發(fā)生每個時間步長ts時將cc計數(shù)遞增到某最大值。換句話說，在發(fā)生兩個連續(xù)時間步長ts時，imax控制邏輯134開始遞增補償計數(shù)cc的值，并且將在發(fā)生隨后的時間步長ts時該將補償計數(shù)遞增到最大值，只要沒有檢測到電流限制事件。在圖4的示例性實施例中，兩個后續(xù)的tscs事件或脈沖發(fā)生在補償計數(shù)cc的第一遞增之前，并且此后，每個tscs事件或脈沖都遞增補償計數(shù)cc。然而，imax控制邏輯134的這種具體功能是可編程的，因此與遞增cc計數(shù)相關(guān)聯(lián)的tscs事件的具體數(shù)量可以被調(diào)整來實現(xiàn)包括穩(wěn)壓器100中的imax控制電路102的控制環(huán)路的不同響應時間。

參照圖1和圖4，從imax控制邏輯134的上面描述可以看出，控制邏輯監(jiān)控作為通過電感器l的電流il超過最大ilmax的結(jié)果而發(fā)生的電流限制事件cl。如果通過電感器l的電流il在最大閾值ilmax之上，則在每個開關(guān)循環(huán)sc確實生成最大電流或“電流限制”事件cl。imax控制邏輯134根據(jù)所檢測的電流限制事件cl通過鉗位器電路138來控制電流限制事件cl的鉗位。在控制vcn電壓值的過程中，imax控制邏輯134調(diào)整該電壓的鉗位值，試圖退出穩(wěn)壓器100的環(huán)路不穩(wěn)定性，其中不穩(wěn)定性通常存在于當最大電流ilmax 超過允許電流時。通過降低補償節(jié)點cn上的鉗位電壓vcn的值，可以實現(xiàn)穩(wěn)壓器100的穩(wěn)定操作條件，其中不發(fā)生更多電流限制事件cl。在特定的時間量之后，穩(wěn)壓器100以穩(wěn)定條件進行操作，表示不發(fā)生電流限制事件cl，imax控制邏輯134開始將鉗位補償電壓vcn的值增加回其正常操作值。雖然這樣做，但如果電流限制事件cl再次開始發(fā)生(il>ilmax)，則imax控制邏輯134將停止增加并且可以再次降低鉗位補償電壓vcn，并且如果需要，則將穩(wěn)壓器100置于il不超過ilmax從而觸發(fā)電流限制事件的穩(wěn)定操作狀態(tài)。imax控制邏輯134控制消除對中斷穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)的需要或者減少對對中斷穩(wěn)壓器100的開關(guān)循環(huán)的需要，諸如如前所述在重啟和軟啟動操作模式期間所發(fā)生的。如前所述，這消除了在穩(wěn)壓器操作期間由于開關(guān)循環(huán)的這種中斷而導致的對穩(wěn)壓器100的操作的負面影響。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電子設(shè)備500的功能框圖，電子設(shè)備500包括開關(guān)模式電源502，電源502包括圖1的開關(guān)穩(wěn)壓器100。開關(guān)模式電源502包括整流器電路504(諸如二極管橋)，其連接至主電源506。如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，電磁干擾過濾器508連接在主電源506兩端以抑制主電源上可能存在的不想要的噪聲。整流器504整流來自電源506的過濾ac信號，并在電容元件c兩端提供該整流信號以生成提供給開關(guān)模式穩(wěn)壓器100的輸入電壓vin。開關(guān)模式穩(wěn)壓器100如上參照圖1至圖4所述進行操作，以生成輸出電壓vout并將該輸出電壓提供給電子設(shè)備500中的電子電路510。

電子電路510的結(jié)構(gòu)和功能當然將根據(jù)電子設(shè)備500的類型改變。在電子設(shè)備500例如是桌上型計算機的情況下，電子電路510將通常包括顯示器、處理器、存儲器、接口和電源管理電路。電源管理電路可以包含通過輸出電壓vout充電的電池。在其他實施例中，提供給穩(wěn)壓器100的輸入電壓vin可以從包含在電子電路510中的電池提供，穩(wěn)壓器然后根據(jù)該輸入電壓生成vout電壓并提供輸出電壓來為電子電路中的其他電路供電。

上述各個實施例可以進行組合來提供進一步的實施例。在說明書中提到和/或在申請數(shù)據(jù)表中列出的所有美國專利、美國專利申請公開、美國專利申請、外國專利、外國專利申請和非專利公開物都結(jié)合于此作為參考。可以修改實施例的方面，如果需要則采用各個專利、申請和公開的概念來提供又一些實施例。

可以根據(jù)上面的詳細描述對實施例進行這些和其他改變。通常，在以下權(quán)利要求中，所使用的術(shù)語應該不將權(quán)利要求限于說明書和權(quán)利要求中公開的具體實施例，但是應該包括所有可能的實例以及權(quán)利要求所提到的等效物的全部范圍。因此，權(quán)利要求不受本公開限制。