[发明专利]开关模式电源的先进时钟同步电路

说明书

关联申请的交叉引用

本申请要求2011年5月1日提交的美国临时申请S/N 61/481,229的权益，该文献全篇地援引包含于此。

附图说明

本发明的特征、优势和益处将从结合附图的下面描述中变得更为清楚，附图为示例目的给出并且不打算使本发明局限于此，在附图中：

图1是根据本发明的包含同步电路的一个实施例的开关模式电源的实施例的方框图，而图1A是包含如图1所示的多个电源的系统的实施例的方框图。

图2是示出根据本发明的用于在内部时钟和外部同步时钟之间来回切换的控制系统的一个实施例的状态图；

图3是根据本发明的同步电路的一个实施例的方框图；

图4是示出当外部时钟漏失(drop out)时通过图3的同步电路产生替代时钟脉冲的时序图；

图5是示出当替代时钟脉冲驱动转换器时输出电压如何改变的时序图；

图6是稳定外部时钟检测电路的方框图；

图7是示出在由同步电路检测到一连串稳定外部时钟之后从内部振荡器切换至外部时钟的时序图；

图8A是用于检测何时已检测到预定的一连串稳定外部时钟脉冲的替代性电路，而图8B是示出由一连串外部时钟所产生的示例性计数器输出的图表；

图9是示例性时钟选择器电路的示意图；以及

图10是替代性时钟选择器电路的示意图。

具体实施方式

包含多个开关模式电源(SMPS)的系统有时需要与一公共外部时钟进行同步，以改善EMI和系统的功率转换效率。这种同步可经由若干方式来实现。根据本发明各实施例的时钟同步电路允许给定的电源在已检测到稳定外部时钟时从电源的内部时钟切换至公共外部时钟。一旦外部时钟正在控制电源，则同步电路主动地监测外部时钟的切换周期并参考相对于外部时钟本身的任何漏失状态。也就是说，同步电路将每个外部时钟脉冲的切换周期与相邻的先前外部时钟脉冲(如果有的话)的切换周期进行比较。因此，在一个实施例中，即使外部时钟切换周期中只经历10％的滑移，该时钟脉冲也被认为是“遗漏的”并被“看门狗”电路所产生的替代时钟脉冲快速地取代。在连续地产生一预定数量的替代脉冲之后，计数器使电源操作切换回到内部振荡器时钟以使电源工作。由于替代时钟脉冲和内部时钟脉冲两者的迁变边沿一般非常接近于外部时钟迁变边沿已出现的位置，因此由电源产生的输出电压经历非常小的干扰。

当从内部时钟迁变至外部时钟时，根据本发明一个实施例的同步电路在做出至外部时钟的切换前进行等待，直到内部时钟脉冲和外部时钟脉冲两者彼此非常接近为止。这也确保了输出电压中的最小干扰。

图1是根据本发明的包括同步电路200的一个实施例的开关模式电源60的实施例的方框图。如图1所示，示例性电源60包括脉宽调制(PWM)控制电路66，其输入时钟是由同步电路200输出的PWM时钟。PWM控制电路66控制电压转换器61的操作，在一个实施例中该电压转换器61将输入电压Vin转换成经调节输出电压Vo，用于耦合至负载80。负载80可以是使用功率的任何设备，例如膝上计算机、服务器、集成电路(IC)芯片集、模拟电路、电信系统等，如本领域内技术人员熟知的那样。电压转换器61的拓扑结构可以是降压调节器、升压调节器、降压-升压调节器或任何其它功率转换器拓扑结构，这也是本领域内技术人员所熟知的。图1所示的示例性转换器61是反激功率转换器。

在图1所示的示例性转换器61中，依靠变压器62将Vin转换至Vo，该变压器62的主绕组电流因变于MOSFET开关64的状态，MOSFET开关64的状态由PWM控制电路66所控制。当MOSFET开关64闭合时，能量被存储在变压器62的主绕组中。当MOSFET开关64断开时，该能量被传递至次级绕组并由此通过整流二极管70至输出电容器72。由PWM控制电路66所产生的脉冲宽度(即，其占空比)受PWM 66的调节以调整输出电压Vo，输出电压Vo经由隔离电路被反馈给PWM控制电路66。