[发明专利]具有改进的瞬态响应的前馈电流模式切换调节器

说明书

一种切换调节器电路并入有连接在所述调节器电路的控制回路中的偏移电路，所述偏移电路响应于指示即将发生的负载电流阶跃的信号而在所述调节器电路对输出电压归因于所述电流阶跃的改变作出响应之前针对所述电流阶跃来调整电源开关的占空比。在一个实施例中，负载控制器在负载电流阶跃之前不久发出数字信号。所述数字信号在所述调节器的反馈控制回路中被解码及转换为模拟偏移信号以立即调整所述开关的占空比，而不管输出电压电平如何。通过偏移的适当定时，极大地缩减了输出电压纹波。所述电流偏移也可用以响应于请求电压阶跃的外部信号而快速地改变所述输出电压。

技术领域

本发明涉及切换调节器，且尤其是涉及一种用以改进对负载瞬态或输出电压调整的输出电压响应的技术。

背景技术

切换调节器通常在100kHz到5MHz的频率下切换。一种常见类型的切换调节器为电流模式(CM)调节器。在CM调节器中，存在检测经过电源开关或经过电感器的斜坡电流的快速电流回路，及检测输出电压的慢得多的电压回路。连接到调节器的输出的大电容器使输出电压平滑。

当存在负载电流瞬态时，例如当负载进入或离开备用模式时，负载电流可瞬时地改变。举例来说，如果负载离开备用模式，那么电流的瞬时增加将从输出电容器汲取电荷且致使输出电压暂时地下降直到下一切换周期为止。在下一切换周期期间，调节器检测降低的输出电压且增加电源开关的占空比以补偿增加的负载电流。针对电流瞬态的校正为电压反馈回路带宽的函数，且因此占用许多时钟周期，从而引起输出电压纹波。

此类纹波可致使经调节电压转变出所需操作范围。需要一种用于在不显著地增加负载电容的情况下缩减调节器归因于负载电流瞬态的输出电压纹波的技术。

另外，一些应用需要切换调节器以响应于外部命令信号而对其经调节电压电平进行阶跃改变。一旦接收到外部产生的命令信号，就对相对缓慢的电压回路中的反馈电压或参考电压进行改变以致使调节器输出新电压。在典型调节器中，所述调节器调整其占空比以使反馈电压与施加到误差放大器的参考电压匹配。改变反馈电压(以改变经调节电压)可通过改变连接在输出电压与到误差放大器中的输入之间的电阻分压器中的电阻器比率。然而，改变到误差放大器中的参考电压被认为是用以改变经调节输出电压的较简单方式。可使用用以改变反馈电压的其它方式；然而，所有此类改变是在相对缓慢的电压回路中执行。归因于电压回路的缓慢反应时间，在调节器输出新经调节电压之前存在延迟，例如针对0.1伏特的阶跃存在大约30μS或更大的延迟。不论电压阶跃是在正方向上还是在负方向上都会发生延迟。在最佳设计中，不能在不会不利地影响相位裕度的情况下增加电压回路带宽。

需要一种用于在调节器响应于外部命令信号而输出目标经调节电压之前缩减延迟以改变经调节输出电压的技术。

发明内容

揭示一种新颖CM调节器，其接收识别即将发生的负载电流阶跃(或负载电流的任何其它改变)的信号，且作为响应而使调节器的控制回路中的信号偏移以大约在负载电流阶跃时增加或减低电源开关的占空比，使得调节器在负载电流阶跃时向负载供应所需电流，而不要求电压回路作出响应，从而引起输出电压纹波的实质缩减。偏移实质上立即发生，因此，补偿在下一时钟周期之前发生。因此，补偿在输出电压归因于电流阶跃的偏差的任何检测之前发生。纹波缩减的量是显著的，这是因为电压回路通常归因于所述回路为了保证最佳稳定性而需要有限带宽而缓慢地对电流阶跃作出响应。