[发明专利]具有斜率补偿功能的脉冲密度数/模转换器

说明书

一种斜率补偿模块使用电流模式控制提供切换模式电力供应器的斜率补偿。可由数字斜率补偿产生器及具有可选择响应模式低通滤波器的脉冲密度调制数/模转换器PDM DAC来提供此斜率补偿功能。

相关专利申请案

本申请案主张于2013年3月12日提出申请的共同拥有的美国临时专利申请案第61/777,808号的优先权，所述申请案特此出于所有目的以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及切换模式电力供应器(SMPS)，且更特定来说涉及在SMPS中借助使用脉冲密度调制(PDM)的数/模转换器(DAC)提供斜率补偿。

背景技术

正常地，在切换模式电力供应器(SMPS)中，峰值电流值与电感器中的平均电流有关。但对于一些SMPS电路拓扑学，当脉冲宽度调制(PWM)工作循环大于50％时，在透过电感器的峰值与平均电流之间存在改变关系，其中峰值电流不再与平均电流成比例。此可致使不稳定性，例如，次谐波振荡。此不稳定性(次谐波振荡)的基本原因是电感器电流在下一PWM循环开始之前不返回到0。为防止此不稳定性，许多SMPS应用使用被称为“峰值电流模式控制”(PCMC)的控制方法。PCMC为电感器电流设置最大或峰值电平。可借助模拟比较器监视SMPS功率电感器电流。此比较器的阈值设置SMPS电感器的峰值电流极限。参考图1，峰值电流与平均电流有关(在一些假定下)。对于PCMC应用的数字实施，数/模转换器(DAC)用以将阈值电压提供到比较器。

PCMC将下行斜率调制到电流参考值上以使电力电路稳定。随着PWM循环行进，此以递减参考斜率按比例调整峰值电感器电流。基本思路是将电路限制到在下一PWM循环开始之前可适当地放电的峰值电流电平。

参考图2，其描绘用于SMPS中的现有技术模拟斜率补偿电路的示意性框图。随着用户的PWM工作循环持续时间增加而减小用于峰值电流检测的参考电压。参考图3，其描绘在图2中展示的现有技术模拟斜率补偿电路的一部分的示意性框图。当使用模拟斜率补偿时存在若干问题。举例来说，模拟电路是昂贵的。模拟电路实施方案需要用于配置的外部组件，或需要PWM控制器集成电路中的高度可调适内部功能模块。模拟斜率产生器具有受限制电压范围。另外，在小工艺几何尺寸集成电路中，斜率补偿功能性所需的必要模拟电路太大且太昂贵而无法构建，且因此在供价格敏感性产品使用时是不具成本效率的。

发明内容

因此，需要借助低成本、混合信号(模拟与数字)集成电路解决方案为SMPS系统提供斜率补偿功能性。