[实用新型]一种在开关稳压器中控制时序和斜坡补偿的电路

说明书

技术领域：

本发明针对开关稳压器电路。更具体地，本发明针对在开关稳压器中控制时序和斜坡补偿的电路和方法。电压稳压器的目的是，从电压源给负载提供预定的、大致恒定的电压输出，该电压源可能是无显著特性的、波动的。在典型的线性电压稳压器中，稳压器的输出电压由控制通过一个元件从电压源到负载的电流来确定。

背景技术：

在典型开关稳压器中，从电压源到负载的电流是不稳定的，尤其是在离散的电流脉冲中。为使离散的电流脉冲转换为稳定的负载电流，典型的开关稳压器采用一个电感能量存储元件。为产生离散的电流脉冲，典型的开关稳压器采用一个开关（例如一个功率晶体管），并且该开关与负载串联或并联。通过控制此开关的占空比（即开关为ON的时间相对于总的开关周期的百分比），开关稳压器可以控制负载电压。在电流型开关稳压器（即由稳压器中电流信号来控制的开关稳压器）中，当占空比超过50%（即开关为ON的时间超过给出开关周期的50%）时，稳压器会变的不稳定。此种类型的电流型开关稳压器的稳定性，通过使用斜坡补偿来调节控制稳压器的电流信号来得到。

产生斜坡补偿信号的一种方法是使用振荡信号的一部分作为补偿信号。这种振荡信号可以是，例如，一个锯齿波，它同样用来产生时钟信号来控制稳压器的开关。然而，当振荡信号不具有所需波形或者超过所需斜坡补偿信号的相位时，使用振荡信号的一部分作为补偿信号可能无效。第一个例子，当振荡信号为方波时，使用振荡信号作为斜坡补偿信号是无效的，因为在振荡信号的升降边沿获得斜坡补偿信号的急剧变化和获得两级斜坡补偿信号是不需要的。第二个例子，当振荡信号为锯齿波时，使用振荡信号作为斜坡补偿信号可能是无效的，因为在斜坡补偿信号中不需要线性增加。第三个例子，任何振荡信号作为斜坡补偿信号时，使用振荡信号作为斜坡补偿信号可能是无效的，因为稳压器开关可能超出振荡信号的相位，进而，所需的斜坡补偿信号会超出振荡信号相位。

在一些开关稳压器中，连接单个电源输入到多级开关输出是常见的，并且开关输出级由相同时钟信号同步控制，每个开关输出级产生不同的电压输出。类似地，多级开关稳压器的输出与单个电源输入并联，并由相同时钟信号同步操作。然而，当每个输出级的开关同时为ON（因为他们连接到同一个时钟信号），会在输出级的输入输出电流中产生过大的纹波电流。例如，输入纹波电流的峰值约等于所有电感电流的峰值之和。随着输入纹波电流增加，功率损耗急剧增加，因为在输入电容的等效源电阻（ESR）上的功率损失的均方根（RMS）正比于输入电流的平方。同时，由于纹波电流的存在，必须给这些输出级和稳压电路提供低的等效串联电阻输入和输出电容来降低损耗。

同样地，能够产生一种不需要与振荡信号同周期的斜坡补偿信号的开关稳压器电路是需要的。

进一步地，能够减少从联立的多级输出级感应产生的输入输出纹波电流的开关稳压器电路是需要的。

发明内容：

这是本发明的第一个目的，提供能够产生一种不需要匹配振荡信号波形的斜坡补偿信号的开关稳压器电路。

这是本发明的第二个目的，提供能够产生一种不需要与振荡信号同周期的斜坡补偿信号的开关稳压器电路。

这是本发明的第三个目的，提供能够防止过大的从联立的多级输出级感应产生的输入输出纹波电流的开关稳压器电路。

根据本发明的上述的或者其他的目的，它们由以下开关稳压器电路和方法提供，包括：定时控制电路，控制开关稳压器一个或多个输出级的开关切换，来使得开关在均匀的时间间隔切换；斜坡补偿电路，产生斜坡补偿信号，该信号可能不同于振荡信号波形及周期。

本发明的技术解决方案：

开关稳压器中的定时控制功能，由产生用于控制多级开关稳压器输出级切换的均匀间隔的时钟相位信号来提供。这些时钟相位信号由以下提供，使用T触发器分割主时钟信号为一半（以保证合成的信号占空比为50%），然后使用由N个D触发器构成的“滚动时钟”（或者说“约翰逊计数器”）继续分割合成信号，并且这个滚动时钟提供2N时钟信号，以主时钟频率的1/(4N)运行。例如，包含3个D触发器的滚动时钟提供6个时钟相位信号，并以主时钟频率的1/12运行。任何由滚动计数器提供的时钟相位信号，通过以下方式译码，使用另一个D触发器和一个反相器以产生一个输出信号，该输出信号与解码的时钟相位信号为正交相位（即，相对解码的时钟相位信号滞后一个主时钟信号周期）。