背景技術(shù)：

直流(dc)到直流電壓變換在電子裝置中是有用的，尤其在依賴于電池或者相似的固定的或可充電的能量源來獲得電力的移動(dòng)裝置中是有用的。電壓變換可以幫助由輸入電壓電平產(chǎn)生穩(wěn)定的輸出電壓電平，其中隨著從能量源消耗電力或隨著能量源被充電，輸入電壓電平可以顯著地變化。一些電壓變換器使用電感器來提供相對(duì)穩(wěn)定的輸出電壓。降壓模式可以被用于提供低于輸入電壓的輸出電壓。升壓模式可以被用于提供高于輸入電壓的輸出電壓。開關(guān)晶體管可以被用于引導(dǎo)電流通過電感器。

在窗口化類型(windowed-type)控制中，如果輸入電壓(vin)大于輸出電壓(vout)加上開關(guān)晶體管的閾值電壓(vth)，那么變換器在降壓模式下運(yùn)行。如果vin小于vout-vth，那么變換器在升壓模式下運(yùn)行。在一些變換器中，如果vin在vout+vth和vout-vth之間，那么變換器可以在升降壓模式下運(yùn)行。窗口化控制器需要監(jiān)測(cè)vin和vout的相對(duì)電平的比較器一直開啟。隨著時(shí)間，比較器使用的電力可能很多。這可能極大地縮短電池充電事件之間的運(yùn)行間隔。

可以由電壓變換器使用無窗口(windowless)控制從而僅提供降壓運(yùn)行模式或升壓運(yùn)行模式。無窗口控制不需要與窗口化類型控制相關(guān)聯(lián)的比較器。然而，無窗口控制在響應(yīng)輸入電壓或輸出電壓的突然改變(諸如由于電流需要)時(shí)慢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文獻(xiàn)描述了一種不需要與窗口化類型控制相關(guān)聯(lián)的比較器的電壓變換器和技術(shù)。替代地，可以使用通過電感器的電感器電流的指示和電感器電流的斜率來控制在以下運(yùn)行模式中的兩種之間的改變：升壓運(yùn)行模式、降壓運(yùn)行模式和升降壓運(yùn)行模式。

在示例中，開關(guān)模式直流-直流(dc-dc)電壓變換器可以包括電感器。至少四個(gè)開關(guān)可以被耦接到電感器并且配置為引導(dǎo)電流通過電感器，從而使用變換器的輸入電壓供應(yīng)和參考地，在電壓變換器的輸出電壓端子處提供期望輸出電壓?？刂破麟娐房梢员慌渲脼榻邮胀ㄟ^電感器的電感器電流的指示并且使用電感器電流的斜率來控制在包括升壓運(yùn)行模式、降壓運(yùn)行模式和升降壓運(yùn)行模式的運(yùn)行模式組中的兩種運(yùn)行模式之間的改變。

這一概述意圖提供對(duì)本專利申請(qǐng)的主題的概述。這一概述不意圖提供對(duì)本主題的排他性的或窮盡的解釋。本文包括詳細(xì)描述以提供關(guān)于本專利申請(qǐng)的進(jìn)一步的信息。

附圖說明

在附圖中，在不同示意圖中的相似的附圖標(biāo)記可以描述相似的組件，其中附圖不必然按比例繪制。具有不同字母后綴的相似的附圖標(biāo)記可以表示相似的組件的不同例子。附圖通過示例的方式而非通過限定的方式，總體例示了在本文獻(xiàn)中討論的各種實(shí)施例。

圖1總體例示了電壓變換器的示例。

圖2總體例示了與控制圖1的電壓變換器相關(guān)聯(lián)的五個(gè)機(jī)器狀態(tài)。

圖3總體例示了用于電壓變換器的示例滯回控制方法。

圖4a和4b總體例示了當(dāng)輸入電壓經(jīng)歷階躍改變時(shí)，變換器的示例的控制功能的改變。

圖5總體例示了用于電壓變換器的斷續(xù)電流模式(dcm)控制方法的示例。

圖6a和6b總體例示了當(dāng)輸入電壓經(jīng)歷階躍改變時(shí)，示例dcm變換器的控制功能的改變。

圖7總體例示了用于電壓變換器的快速脈沖寬度調(diào)制(fpwm)控制方法的示例。

圖8a和8b總體例示了滯回變換器的各種信號(hào)。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，新的電壓控制器控制技術(shù)可以使用增大或減小的電感器電流的斜率來提供輸入電壓相對(duì)于輸出電壓的相對(duì)電平的指示。例如，在降壓模式下，電感器電流的上升斜率與vin-vout相關(guān)，其中vin是變換器的輸入電壓，而vout是變換器的輸出電壓。如果電感器電流斜率小，vin接近與vout相同的值，并且如果小于閾值，那么變換器可以從降壓運(yùn)行模式被平滑地改變?yōu)樯龎哼\(yùn)行模式。在升壓模式下，電感器電流的下降斜率與vin-vout相關(guān)。如果電感器電流的下降斜率或負(fù)斜率小，那么變換器可以平滑地轉(zhuǎn)變?yōu)樯祲耗Ｊ?，并且如果電感器電流的斜率為正，那么變換器可以平滑地轉(zhuǎn)變?yōu)榻祲哼\(yùn)行模式。此外，可以非常快地進(jìn)行對(duì)電流斜率的感測(cè)，以使得可以檢測(cè)輸入電壓電平或輸出電壓電平的突然改變。這可以使得能夠在少于一個(gè)開關(guān)循環(huán)內(nèi)改變變換器的模式，其中一個(gè)開關(guān)循環(huán)可以是微秒量級(jí)，并且甚至可能是幾百納秒量級(jí)。

圖1例示了電壓變換器100的示例。電壓變換器100可以包括電感器101。第一晶體管102可以被耦接在輸入電壓端子(vin)和電感器101的第一節(jié)點(diǎn)之間。第二晶體管103可以被耦接在電感器101的第一節(jié)點(diǎn)和參考面(諸如地)之間。第三晶體管104可以被耦接在電感器101的第二節(jié)點(diǎn)和參考面之間。第四晶體管105可以被耦接在電感器101的第二節(jié)點(diǎn)和輸出電壓端子(vout)之間?？刂齐娐?16可以被配置用于感測(cè)各種運(yùn)行參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)，以及用于控制第一晶體管102、第二晶體管103、第三晶體管104和第四晶體管105中的一個(gè)或多個(gè)。

控制電路116可以包括第一電流傳感器107或者第二電流傳感器108，其中第一電流傳感器107用于諸如經(jīng)由第一晶體管102測(cè)量電感器電流，第二電流傳感器108用于諸如經(jīng)由第二晶體管103測(cè)量電感器電流。電流傳感器107、108可以向一個(gè)或幾個(gè)比較器109、110、111、112和113供應(yīng)電感器電流的指示。在變換器100的某些機(jī)器狀態(tài)期間，在需要時(shí)可以啟用(enable)比較器109、110、111、112、113，并且當(dāng)機(jī)器控制在這些機(jī)器狀態(tài)之外時(shí)，可以禁用(disable)比較器109、110、111、112、113以節(jié)約電力?？刂齐娐?16可以包括控制器106或處理器，從而諸如接收比較器109、110、111、112、113以及控制電路116的其它處理電路的輸出，并且控制第一晶體管102、第二晶體管103、第三晶體管104和第四晶體管105。其它處理電路可以包括反饋電路114，反饋電路114被配置為接收輸出電壓(vout)的表征并且向控制器116提供反饋信息(fb)。反饋電路114可以接收反饋參考值(fbref)，并且反饋信息(fb)可以包括指示輸出電壓(vout)的表征與反饋參考值(fbref)之間的比較或誤差的信息。在某些示例中，反饋電路可以包括有源反饋裝置117，諸如比較器或放大器。

控制器116還可以包括電流斜率檢查延時(shí)電路115，用于對(duì)比較器109、110、111、112、113中的一個(gè)或多個(gè)的適時(shí)接收。電路的電流斜率檢查延時(shí)間隔可以基于電感器101的一個(gè)或多個(gè)特性，諸如電感器的電感和電感器的峰值電流。

控制電路的比較器可以包括峰值電流比較器110從而諸如指示電感器電流是否達(dá)到了至少峰值電流閾值(tpeak)，可以包括最大電流比較器111從而指示電感器電流是否達(dá)到了最大電流閾值(tmax)，以及可以包括最小電流比較器112從而指示電感器電流是否降到了至少最小電流閾值(tmin)?？刂齐娐?16還可以包括兩個(gè)零電流比較器109、113，從而諸如提供電感器電流是否降到了至少零電流閾值tzero的指示。在某些控制示例中，可以設(shè)置零電流閾值tzero用以檢測(cè)負(fù)電流。在變換器運(yùn)行期間，當(dāng)控制器116將第一晶體管102置于低阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，可以啟用第一零電流比較器113，并且當(dāng)控制器116將第二晶體管103置于低阻抗?fàn)顟B(tài)時(shí)，可以啟用第二零比較器109。如果電流傳感器107、108被耦接到變換器100的不同晶體管，當(dāng)相應(yīng)的晶體管被啟用時(shí)，可以啟用相關(guān)聯(lián)的零電流比較器109、113。如以下討論的，采用快速脈沖寬度調(diào)制(fpwm)的變換器可以包括附加的、可選的比較器119。在某些示例中，作為該可選的比較器的替代，在一些機(jī)器狀態(tài)期間，例如通過調(diào)整最小電流閾值(tmin)，可以對(duì)其它比較器中的一個(gè)(諸如最小電流比較器112)賦予新的用途。

圖2總體例示了與控制圖1的電壓變換器相關(guān)聯(lián)的五個(gè)機(jī)器狀態(tài)的示例。圖2是對(duì)于五個(gè)機(jī)器狀態(tài)(φ1、φ2、φ3、φ4、φ5)中的每個(gè)，示出圖1的變換器100的開關(guān)或晶體管102、103、104、105(s1、s2、s3、s4)的狀態(tài)(on(開)、off(關(guān)))的網(wǎng)格布局。在第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)下，至少第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管(102、103、104)為“off”。如在本文中使用的，開關(guān)或晶體管的“off”狀態(tài)是開關(guān)斷開或者晶體管的開關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的阻抗足夠高以阻止電流導(dǎo)通的狀態(tài)。開關(guān)或晶體管的“on”狀態(tài)是開關(guān)閉合或者晶體管的開關(guān)節(jié)點(diǎn)之間的阻抗足夠低以允許電流導(dǎo)通的狀態(tài)。在第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)下，第一晶體管102和第三晶體管104為“on”，并且第二晶體管和第四晶體管(103、105)為“off”。在第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下，第一晶體管102和第四晶體管105為“on”，第二晶體管103和第三晶體管104為“off”，并且變換器的控制是處于降壓運(yùn)行模式。在第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)下，第二晶體管103和第四晶體管105為“on”，第一晶體管102和第三晶體管104為“off”。在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)下，第一晶體管102和第四晶體管105為“on”，第二晶體管103和第三晶體管104為“off”，并且變換器的控制是處于升壓運(yùn)行模式。

控制器106可以包括指示變換器的運(yùn)行模式的狀況的狀況變量(mode)。可以由狀況變量等于0表示降壓模式?？梢杂蔂顩r變量等于1表示升壓模式或升降壓模式?？蛇x地，控制器106可以提供指示變換器何時(shí)在開關(guān)運(yùn)行模式或空閑運(yùn)行模式下的第二狀況變量?？臻e運(yùn)行模式可以與第一機(jī)器狀態(tài)相關(guān)聯(lián)，并且開關(guān)運(yùn)行模式可以與其它機(jī)器狀態(tài)相關(guān)聯(lián)。

圖3總體例示了用于電壓變換器的滯回控制方法的示例。在某些示例中，該方法將滯回比較器用于反饋裝置117。滯回比較器可以接收輸出電壓(vout)的指示和代表額定期望輸出電壓(vout)的反饋參考電壓。反饋電路114的輸出(或稱反饋信息(fb))可以被用于經(jīng)由第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)啟用和禁用變換器的開關(guān)模式。當(dāng)變換器100的控制在第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)下時(shí)，輸出電壓(vout)一般在由反饋參考電壓表示的期望電壓電平處或者期望電壓電平附近，并且滯回比較器的輸出可以是零(fb＝0)。即使實(shí)際輸出電壓相對(duì)于期望輸出電壓變高或變低，滯回比較器也可以使得變換器能夠經(jīng)由第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)保持在空閑模式下。當(dāng)反饋電壓降到滯回比較器的下限之下時(shí)，控制器106可以接收反饋電路的輸出(fb＝1)，并且根據(jù)狀況變量(mode)的最新值，如果狀況變量(mode)等于1，控制器106可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)，或者如果狀況變量(mode)等于0，控制器106可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌龣C(jī)器狀態(tài)(φ3)。

第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)使得電感器能夠被耦接在輸入電壓供應(yīng)和地之間，并且控制器106監(jiān)測(cè)峰值電流比較器110的輸出。峰值電流比較器110可以將從耦接到第一晶體管102的第一電流傳感器接收的電流信號(hào)與預(yù)定的峰值電流閾值進(jìn)行比較。當(dāng)通過電感器的電流(由感測(cè)到的通過第一晶體管102的電流表示)達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，峰值電流比較器110可以改變狀態(tài)，并且控制器106可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈谖鍣C(jī)器狀態(tài)(φ5)。

第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)使得在還經(jīng)由電感器將輸入電壓(vin)耦接到輸出電壓(vout)時(shí)，經(jīng)由第二狀態(tài)(φ2)儲(chǔ)存在電感器中的電流能夠被轉(zhuǎn)移到輸出。當(dāng)在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)下時(shí)，到下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可以根據(jù)實(shí)際輸出電壓電平以及輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的相對(duì)電壓電平。如果輸出電壓電平上升到滯回比較器上限，變換器的控制將轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)(φ1)。在進(jìn)入第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)時(shí)，控制器106可以開始一個(gè)或多個(gè)延時(shí)，包括但不限于最大電感器電流延時(shí)和斜率檢查延時(shí)。在最大電感器電流延時(shí)完結(jié)時(shí)，評(píng)估最大電感器電流比較器的輸出。在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)期間，評(píng)估第一零電流比較器113的輸出，并且禁用電感器峰值電流比較器。

如果在電感器最大延時(shí)完結(jié)時(shí)或完結(jié)之后，電感器最大延時(shí)比較器提供了電感器電流在最大電流閾值處或超過最大電流閾值的指示，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第二轉(zhuǎn)變路徑。如果這樣，那么控制器106可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。在轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)時(shí)，狀況變量(mode)可以從值為1改變?yōu)橹禐?，指示了變換器從升壓運(yùn)行模式(mode＝1)轉(zhuǎn)變?yōu)榻祲哼\(yùn)行模式(mode＝0)。

如果在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)或完結(jié)之后，第一零電流比較器113提供了電感器電流是否減少到電感器零電流閾值處或電感器零電流閾值之下的指示，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第三轉(zhuǎn)變路徑。如果在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)電感器電流沒有減少到零電流閾值，那么控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。這一特定的檢查允許從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的通常不會(huì)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變。基于斜率檢查延時(shí)的轉(zhuǎn)變指示了：當(dāng)變換器相對(duì)于輸入電壓(vin)對(duì)輸出電壓(vout)進(jìn)行升壓時(shí)，輸入電壓(vin)處于輸出電壓(vout)或接近輸出電壓(vout)。

如果電感器電流減少到零電流閾值，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)并且回到第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)的變換器運(yùn)行的第四轉(zhuǎn)變路徑。第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)與第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)之間的切換是升壓運(yùn)行模式(mode＝1)。

第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)可以使得電感器的崩潰磁場(chǎng)(collapsingmagneticfield)能夠補(bǔ)充儲(chǔ)存在輸出電容器118中的電荷。雖然在該狀態(tài)期間輸出電壓(vout)可以初始地升高，如果變換器上有一些負(fù)載，那么在該狀態(tài)期間，典型地，輸出電壓(vout)開始下降。如果輸出電壓(vout)確實(shí)上升到滯回比較器上限(諸如當(dāng)負(fù)載輕時(shí))，變換器的控制可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)(φ1)。在進(jìn)入第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)時(shí)，控制器106可以監(jiān)測(cè)第二零電流比較器109的輸出。在第四機(jī)器狀態(tài)期間，可以禁用電感器峰值電流比較器。

當(dāng)狀況變量(mode)被設(shè)為1(升壓模式)，并且如果在零電流延時(shí)結(jié)束時(shí)經(jīng)由第二晶體管103測(cè)量的通過電感器的電流已經(jīng)變?yōu)榱銜r(shí)，可以發(fā)生從第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第二路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。從第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)到第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)、到第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)并且返回到第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)的轉(zhuǎn)變可以被稱為升降壓循環(huán)。

當(dāng)狀況變量等于零(mode＝0)，變換器的模式為啟用(fb＝1)，并且經(jīng)由第二晶體管103測(cè)量的通過電感器的電流已經(jīng)變?yōu)榱銜r(shí)，可以出現(xiàn)從第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第三路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌龣C(jī)器狀態(tài)(φ3)。在狀況變量被設(shè)為0的情況下，第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)與第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)之間的轉(zhuǎn)變是變換器的降壓運(yùn)行模式(mode＝0)的指示。

與第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)相似，第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)可以使得輸入電壓(vin)能夠通過電感器被耦接到輸出電壓(vout)。在進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)時(shí)，控制器106可以啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)延時(shí)，包括但不限于最小電流延時(shí)和斜率檢查延時(shí)。在進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)時(shí)，控制器106可以監(jiān)測(cè)峰值電流比較器110的輸出。

當(dāng)峰值電流比較器110指示通過電感器的電流達(dá)到了峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第一路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)，從而開始使輸出電壓(vout)和電感器對(duì)地放電。

當(dāng)在斜率檢查延時(shí)和最小電流延時(shí)之后，最小電流延時(shí)指示電感器電流降到最小電流閾值之下，并且峰值電流比較器110指示在斜率檢查延時(shí)內(nèi)電感器電流沒有達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第二路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將狀況變量設(shè)為1，并且可以將變換器從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。

如可以從對(duì)變換器的滯回控制方法的以上描述中注意到的，電感器電流的斜率被用于改變變換器的運(yùn)行模式。電感器電流斜率可以是輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)之間的關(guān)系的指示。例如，在進(jìn)入輸入電壓(vin)經(jīng)由電感器被耦接到輸出電壓(vout)的某些機(jī)器狀態(tài)時(shí)，在一定的延時(shí)之后，電感器電流的改變(或稱電感器電流的斜率)可以提供輸入電壓電平和輸出電壓電平的相對(duì)接近度的指示。如果電感器電流沒有改變預(yù)期的量，這樣的情況可以指示輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的值在一定程度上相近。諸如在如以上討論的第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)和第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下，與其它控制方法相比，對(duì)于這樣的關(guān)系的適時(shí)檢測(cè)可以提供快速的響應(yīng)。此外，以上控制方法僅在需要比較器時(shí)啟用比較器，這樣節(jié)約了額外的能量。

在某些示例中，可以設(shè)置最小電流閾值、最大電流閾值和峰值電流閾值的延時(shí)，并且該延時(shí)可以依賴于變換器的額定值。在一些示例中，斜率檢查延時(shí)可以依賴于變換器電感器的峰值電流設(shè)置、最小電流設(shè)置和電感。在一些示例中，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以與第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的不同。例如，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以以較長(zhǎng)的延時(shí)增加變換器的穩(wěn)定性。然而，較長(zhǎng)的延時(shí)可能減少變換器的響應(yīng)性，因此，可以根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)。第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的斜率檢查延時(shí)可以依賴于電感器的大小以及最小電流閾值和最小電流延時(shí)。例如，變換器可以具有200ma的峰值電流額定值(ipeak)。在第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)中，最小電流延時(shí)可以被設(shè)置為500ns(納秒)，并且最小電流閾值可以為20ma。在示例中，對(duì)于電感(l)等于4.7μh的變換器電感器，vin-vout至少為20ma＊l/500ns＝0.19v。因此，在500納秒內(nèi)，第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下的最大電流閾值(tmax)可以大于20ma，以保證斜率檢查不會(huì)被誤觸發(fā)。這些與ipeak、l、最小電流和最小電流延時(shí)相關(guān)聯(lián)的值僅是說明性的示例?？梢允褂闷渌?。此外，除非以下有相反描述，對(duì)于機(jī)器狀態(tài)、狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變以及在本文中使用的變量和參數(shù)的以上描述適用于以下討論的示例控制方案?？傮w而言，斜率檢查延時(shí)被用于確定升降壓或升壓的狀態(tài)，因此其延時(shí)與升壓和升降壓模式相關(guān)。如果延時(shí)為2μs并且ipeak＝200ma，當(dāng)vin-vout＜ipeak＊l/tdelay＝0.47v時(shí)，變換器處于升降壓模式，而當(dāng)vin-vout＞0.47v時(shí)，變換器處于升壓模式。第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下的斜率檢查延時(shí)可以與第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)下的斜率檢查延時(shí)不同。

圖4a和4b總體例示了當(dāng)輸入電壓(vin)經(jīng)歷階躍改變時(shí)，電壓變換器的示例的控制功能的改變。當(dāng)輸出電壓(vout)突然改變時(shí)(例如，由于負(fù)載突然改變)，可以觀察到相似的改變。圖4a和4b總體例示了滯回變換器的各種信號(hào)的示例。各種信號(hào)包括輸入電壓(vin)、輸出電壓(vout)、滯回反饋比較器的上限和下限、電感器電流、啟用和禁用變換器的開關(guān)循環(huán)的反饋信號(hào)(fb)和狀況變量(mode)值。相對(duì)于電感器電流(il)，還示出了峰值電流閾值(ipeak)、最大電流閾值(imax)、最小電流閾值(imin)和零電流閾值(izero)的代表電平。圖4a例示了輸入電壓(vin)的階躍減小。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)內(nèi)從降壓型控制改變?yōu)樯龎盒涂刂?，以補(bǔ)償該改變。圖4b例示了輸入電壓(vin)的階躍增大。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)內(nèi)從升壓型控制改變?yōu)榻祲盒涂刂?，以補(bǔ)償該改變。

圖5總體例示了用于電壓變換器的斷續(xù)電流模式(dcm)控制技術(shù)的示例。對(duì)于dcm變換器，每個(gè)變換器循環(huán)開始于時(shí)鐘轉(zhuǎn)變。該控制技術(shù)可以使用誤差放大器作為反饋裝置117。誤差放大器可以接收輸出電壓(vout)的指示和代表額定期望輸出電壓的反饋參考電壓(fbref)。反饋電路114的輸出(fb)可以被用于為一個(gè)或多個(gè)比較器提供一定的開關(guān)閾值。在每個(gè)開關(guān)循環(huán)期間，變換器將返回到第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)。在接收到時(shí)鐘轉(zhuǎn)變時(shí)，控制器106可以評(píng)估狀況變量(mode)，并且可以將變換器的控制轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器(升壓)狀態(tài)(φ2)或第三機(jī)器(降壓)狀態(tài)(φ3)。如將看到的，狀況變量的實(shí)際值可以依賴于變換器在進(jìn)入第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)時(shí)的運(yùn)行。

第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)使得電感器能夠被耦接在輸入電壓供應(yīng)和地之間。在第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)期間，控制器106監(jiān)測(cè)峰值電流比較器110的輸出。峰值電流比較器110可以將從耦接到第一開關(guān)或第一晶體管102的第一電流傳感器接收的電流信號(hào)與預(yù)定的峰值電流閾值進(jìn)行比較。當(dāng)通過電感器的電流(由感測(cè)到的通過第一晶體管102的電流表示)達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，峰值電流比較器110可以改變狀態(tài)，并且控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谖鍣C(jī)器狀態(tài)(φ5)。在第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)期間，狀況變量的值為1(mode＝1)。

第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)使得在還經(jīng)由電感器將輸入電壓(vin)耦接到輸出電壓(vout)時(shí)，經(jīng)由第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)被儲(chǔ)存在電感器中的電流能夠被轉(zhuǎn)移到輸出。當(dāng)在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)下時(shí)，到下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可以根據(jù)輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的相對(duì)電壓電平。在進(jìn)入第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)時(shí)，控制器106可以開始一個(gè)或多個(gè)特定的延時(shí)，包括但不限于最大電感器電流延時(shí)和斜率檢查延時(shí)。在最大電感器電流延時(shí)完結(jié)時(shí)，可以評(píng)估最大電感器電流比較器的輸出。在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)期間，評(píng)估第一零電流比較器113的輸出。在第五機(jī)器狀態(tài)期間，可以禁用電感器峰值電流比較器。

如果在電感器最大延時(shí)完結(jié)時(shí)或完結(jié)之后，電感器最大延時(shí)比較器提供了電感器電流在最大電流閾值處或超過最大電流閾值的指示，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第一轉(zhuǎn)變路徑。如果這樣，那么控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。在一些示例中，在轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)時(shí)，狀況變量可以從值為1改變?yōu)橹禐?，指示了變換器從升壓運(yùn)行模式(mode＝1)轉(zhuǎn)變?yōu)榻祲哼\(yùn)行模式(mode＝0)。

如果電感器電流沒有達(dá)到或超過最大電感器電流閾值，并且在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)，第一零電流比較器113提供了電感器電流是否減少到電感器零電流閾值處或電感器零電流閾值之下的指示，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第二轉(zhuǎn)變路徑。如果在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)電感器電流沒有減少到零電流閾值，那么控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。這一特定的檢查允許從第五狀態(tài)出發(fā)的通常不會(huì)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變?；谛甭蕶z查延時(shí)的轉(zhuǎn)變指示了，當(dāng)變換器相對(duì)于輸入電壓(vin)對(duì)輸出電壓(vout)進(jìn)行升壓時(shí)，輸入電壓(vin)處于輸出電壓(vout)或接近輸出電壓(vout)。

如果電感器電流確實(shí)減少到零電流閾值，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)并且到第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)的變換器運(yùn)行的第三轉(zhuǎn)變路徑。在該情況下，可以使變換器的控制返回到第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)。

第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)可以使得電感器的崩潰磁場(chǎng)能夠補(bǔ)充儲(chǔ)存在輸出電容器118中的電荷。雖然在該狀態(tài)期間輸出電壓可以初始地升高，如果變換器上有一些負(fù)載，那么在第四機(jī)器狀態(tài)期間的一些點(diǎn)處，典型地，輸出電壓(vout)將開始下降。在進(jìn)入第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)時(shí)，控制器106可以開始監(jiān)測(cè)第二零電流比較器109的輸出。當(dāng)?shù)诙汶娏鞅容^器109的輸出指示了通過電感器101的電流降到了零電流閾值或零電流閾值之下時(shí)，控制器106可以從第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)(φ1)。在第四機(jī)器狀態(tài)期間，可以禁用電感器峰值電流比較器。

與第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)相似，第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)可以使得輸入電壓(vin)能夠通過電感器101被耦接到輸出電壓(vout)。在dcm型變換器中，在接收到時(shí)鐘轉(zhuǎn)變和指示降壓運(yùn)行模式的狀況變量時(shí)，可以從第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)。在進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)時(shí)，控制器106可以啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)延時(shí)，諸如最小電流延時(shí)、峰值電流延時(shí)或斜率檢查延時(shí)。當(dāng)在峰值電流延時(shí)和最小電流延時(shí)完結(jié)之后，最小電流比較器112沒有指示電感器電流降到最小電流閾值或最小電流閾值之下，并且峰值電流比較器110指示通過電感器101的電流達(dá)到了峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第一路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將變換器從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)，從而開始使輸出電壓(vout)和電感器101對(duì)地放電。

當(dāng)在斜率檢查延時(shí)和最小電流延時(shí)之后，最小電流延時(shí)指示電感器電流降到最小電流閾值之下，或者在斜率檢查延時(shí)之后，峰值電流比較器110指示電感器電流沒有達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第二路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將狀況變量設(shè)為1，并且可以將變換器從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。

在變換器的dcm控制方法中，電感器電流的斜率可以被用于改變變換器的運(yùn)行模式。電感器電流斜率可以是輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)之間的關(guān)系的指示。例如，在進(jìn)入輸入電壓(vin)經(jīng)由電感器101被耦接到輸出電壓(vout)的某些機(jī)器狀態(tài)時(shí)，在一定的延時(shí)之后，電感器電流的改變(或稱電感器電流的斜率)可以提供對(duì)輸入電壓電平和輸出電壓(vout)電平的相對(duì)接近度的指示。如果電感器電流沒有改變預(yù)期的量，這樣的情況可以指示輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的值在一定程度上相近。諸如在如以上討論的第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)和第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下，與其它控制方法相比，對(duì)于這樣的關(guān)系的適時(shí)檢測(cè)可以提供快速的響應(yīng)。此外，以上控制方法可以被用于僅在需要比較器時(shí)啟用比較器，否則禁用比較器，這樣節(jié)省了額外的能量。

在某些示例中，可以設(shè)置最小電流閾值、最大電流閾值和峰值電流閾值的延時(shí)，并且該延時(shí)可以依賴于變換器的額定值。在某些示例中，峰值電流閾值和最大電流閾值可以依賴于反饋電路114的誤差放大器的輸出。在一些示例中，斜率檢查延時(shí)可以依賴于變換器電感器的峰值電流設(shè)置、最小電流設(shè)置和電感。在一些示例中，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以與第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的不同。例如，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以以較長(zhǎng)的斜率檢查延時(shí)增加變換器的穩(wěn)定性。然而，較長(zhǎng)的斜率檢查延時(shí)可能減少變換器的響應(yīng)性，因此，可以根據(jù)應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)其它標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)。第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的斜率檢查延時(shí)可以依賴于電感器101的大小和峰值電流閾值(tpeak)。

以上基于使用電感器電流的斜率或電感器電流的斜率的表征的控制的優(yōu)點(diǎn)是：變換器控制器106可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)內(nèi)響應(yīng)模式改變事件。當(dāng)變換器的控制退出第一機(jī)器狀態(tài)時(shí)，開關(guān)循環(huán)可以開始，并且當(dāng)控制隨后進(jìn)入第一機(jī)器狀態(tài)時(shí)，開關(guān)循環(huán)可以結(jié)束。圖6a和6b總體例示了當(dāng)輸入電壓(vin)經(jīng)歷階躍改變時(shí)，dcm變換器的示例的控制功能的改變。當(dāng)輸出電壓(vout)突然改變時(shí)(例如，由于負(fù)載突然改變)，可以觀察到相似的改變。圖6a和6b總體例示了dcm電壓變換器的各種信號(hào)。各種信號(hào)包括輸入電壓(vin)、電感器電流(il)和狀況變量(mode)值。相對(duì)于電感器電流(il)，還示出了峰值電流閾值(ipeak)、最大電流閾值(imax)、最小電流閾值(imin)和零電流閾值(izero)的代表電平。峰值電流閾值(ipeak)和最大電流閾值(imax)可以依賴于來自誤差放大器的反饋信息(fb)。在一些示例中，最大電流閾值(imax)可以等于峰值電流閾值(ipeak)加上偏置量。圖6a例示了輸入電壓(vin)的階躍減小。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)中從降壓型控制改變?yōu)樯龎盒涂刂疲匝a(bǔ)償該改變。斜率檢查延時(shí)(islope)可以使得在升降壓開關(guān)循環(huán)期間能夠進(jìn)行升壓機(jī)器狀態(tài)與降壓機(jī)器狀態(tài)之間的平滑的轉(zhuǎn)變。圖6b例示了輸入電壓(vin)的階躍增大。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)中從升壓型控制改變?yōu)榻祲盒涂刂?，以補(bǔ)償該改變。

圖7總體例示了根據(jù)本主題用于電壓變換器的快速脈沖寬度調(diào)制(fpwm)控制方法的示例。對(duì)于fpwm變換器，每個(gè)變換器循環(huán)開始于時(shí)鐘轉(zhuǎn)變。在某些示例中，該方法使用誤差放大器作為反饋裝置117。誤差放大器可以接收輸出電壓(vout)的指示和代表額定期望輸出電壓的反饋參考電壓(fbref)。反饋電路114的輸出(fb)可以被用于為一個(gè)或多個(gè)比較器提供一定的開關(guān)閾值。為了討論的目的，假定變換器返回到了第一機(jī)器狀態(tài)。在接收到時(shí)鐘轉(zhuǎn)變時(shí)，控制器106可以評(píng)估狀況變量(mode)，并且可以將變換器的控制轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器(升壓)狀態(tài)(φ2)或第三機(jī)器(降壓)狀態(tài)(φ3)。如將看到的，狀況變量(mode)的實(shí)際值可以依賴于變換器在進(jìn)入第一機(jī)器狀態(tài)時(shí)的運(yùn)行。

第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)使得電感器101能夠被耦接在輸入電壓供應(yīng)和地之間，并且控制器106可以監(jiān)測(cè)峰值電流比較器110的輸出。在某些示例中，峰值電流比較器110可以將從耦接到晶體管開關(guān)1的第一電流傳感器接收的電流信號(hào)與預(yù)定的峰值電流閾值進(jìn)行比較。當(dāng)通過電感器101的電流(由感測(cè)到的通過第一晶體管102的電流表示)達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，峰值電流比較器110可以改變狀態(tài)，并且控制器106可以轉(zhuǎn)變?yōu)榈谖鍣C(jī)器狀態(tài)(φ5)。在某些示例中，峰值電流閾值以及最大電流閾值可以包括斜率補(bǔ)償組分。在第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)期間，狀況變量(mode)的值為1。

第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)使得在還經(jīng)由電感器101將輸入電壓(vin)耦接到輸出電壓(vout)時(shí)，經(jīng)由第二機(jī)器狀態(tài)(φ2)儲(chǔ)存在電感器101中的電流能夠被轉(zhuǎn)移到輸出。當(dāng)在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)下時(shí)，到下一狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可以根據(jù)輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的相對(duì)電壓電平。在進(jìn)入第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)時(shí)，控制器106可以開始一個(gè)或多個(gè)延時(shí)，包括但不限于最大電感器電流延時(shí)和斜率檢查延時(shí)。在最大電感器電流延時(shí)完結(jié)時(shí)，評(píng)估最大電感器電流比較器的輸出。在某些示例中，控制器106可以監(jiān)測(cè)由一個(gè)開關(guān)的電流傳感器的輸出表示的電感器電流的實(shí)際值，并且可以記錄電感器電流的低電流或谷值。在第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)期間，評(píng)估第一零電流比較器113的輸出。在第五機(jī)器狀態(tài)期間，可以禁用電感器峰值電流比較器。

如果輸入電壓(vin)充分地大于輸出電壓(vout)，那么可以出現(xiàn)從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第一轉(zhuǎn)變路徑。在這樣的情景中，電感器電流可能繼續(xù)升高超過峰值電流閾值，使得最大電流比較器111指示電感器電流達(dá)到了或超過了最大電感器電流閾值。此外，控制器106可以將狀況變量(mode)從值為1改變?yōu)橹禐?，指示了變換器從升壓運(yùn)行模式(mode＝1)轉(zhuǎn)變?yōu)榻祲哼\(yùn)行模式(mode＝0)，并且控制器106可以將變換器從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。電感器最小電流閾值(tmin)等于電感器谷值電流加上偏置量。如果這是初始開關(guān)循環(huán)，那么谷值電流缺省值為零。

如果電感器電流沒有達(dá)到或超過最大電感器電流閾值，并且在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)可以將電感器電流與ipeak-islope進(jìn)行比較，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的變換器的第二轉(zhuǎn)變路徑。在某些示例中，可以使用附加的、可選的比較器119進(jìn)行該比較。在一些示例中，在第五機(jī)器狀態(tài)期間，通過將最小電流閾值(tmin)調(diào)整為代表ipeak-islope的值，可以對(duì)最小電流比較器賦予新的用途。如果在斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)，電感器電流大于ipeak-islope，那么控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)。這一特定的檢查允許從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)的通常不會(huì)出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變。基于斜率檢查延時(shí)的轉(zhuǎn)變指示了，當(dāng)變換器相對(duì)于輸入電壓(vin)對(duì)輸出電壓(vout)進(jìn)行升壓時(shí)，輸入電壓(vin)處于輸出電壓(vout)或接近輸出電壓(vout)。如果電感器電流沒有減少到ipeak-islope并且接收到新的時(shí)鐘信號(hào)，控制器106可以從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。

如果第一零電流比較器113指示電感器電流越過了零電流閾值之下，那么可以進(jìn)行從第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)出發(fā)并且到第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)的變換器運(yùn)行的第三轉(zhuǎn)變路徑。在fpwm型控制方案中，零電流閾值可以提供通過電感器101的電流為負(fù)的指示。

第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)可以使得電感器101的崩潰磁場(chǎng)能夠補(bǔ)充儲(chǔ)存在輸出電容器118中的電荷。第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)指示變換器在降壓運(yùn)行模式下或者在升降壓運(yùn)行模式的降壓開關(guān)循環(huán)中。在進(jìn)入第四機(jī)器狀態(tài)(φ4)時(shí)，控制器106可以使用第二零電流比較器109監(jiān)測(cè)負(fù)的電感器電流，并且如果這樣的情況存在，控制器106可以進(jìn)行到第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)。如果沒有檢測(cè)到負(fù)的電感器電流，變換器可以保持在第四機(jī)器狀態(tài)下，直到接收到時(shí)鐘脈沖或時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)變。在接收到時(shí)鐘脈沖或時(shí)鐘轉(zhuǎn)變時(shí)，并且如果狀況變量(mode)等于零(降壓模式)，控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌龣C(jī)器狀態(tài)(φ3)。在接收到時(shí)鐘脈沖或時(shí)鐘轉(zhuǎn)變時(shí)，并且狀況變量等于1(升壓模式或升降壓模式)，控制器106可以將變換器轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。

與第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)相似，第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)可以使得輸入電壓(vin)能夠通過電感器101被耦接到輸出電壓(vout)。在fpwm型變換器中，在接收到時(shí)鐘轉(zhuǎn)變和指示降壓運(yùn)行模式的狀況變量(mode)時(shí)，可以從第一機(jī)器狀態(tài)(φ1)進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)。在進(jìn)入第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)時(shí)，控制器106可以啟動(dòng)一個(gè)或多個(gè)延時(shí)，包括但不限于最小電流延時(shí)和斜率檢查延時(shí)。當(dāng)在最小電流延時(shí)完結(jié)之后，最小電流比較器112沒有指示電感器電流降到最小電流閾值或最小電流閾值之下，并且峰值電流比較器110指示通過電感器101的電流達(dá)到了峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第一路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將變換器從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)(φ4)，從而開始使輸出電壓(vout)和電感器101對(duì)地放電。

當(dāng)在斜率檢查延時(shí)和最小電流延時(shí)之后，最小電流延時(shí)指示電感器電流降到最小電流閾值或最小電流閾值之下，或者在斜率檢查延時(shí)之后，峰值電流比較器110指示電感器電流沒有達(dá)到峰值電流閾值時(shí)，可以出現(xiàn)從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)出發(fā)的轉(zhuǎn)變的第二路徑。在這樣的情況下，控制器106可以將狀況變量設(shè)為1，并且可以將變換器從第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)(φ2)。在某些示例中，最小電流閾值可以是在控制器106處接收的最新的谷值電流加上偏置量。

如可以從對(duì)變換器的fpwm控制方法的以上描述中注意到的，電感器電流的斜率被用于改變變換器的運(yùn)行模式。電感器電流斜率可以是輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)之間的關(guān)系的指示。例如，在進(jìn)入輸入電壓(vin)經(jīng)由電感器101被耦接到輸出電壓(vout)的某些機(jī)器狀態(tài)時(shí)，在一定的延時(shí)之后，電感器電流的改變(或稱電感器電流的斜率)可以提供輸入電壓電平和輸出電壓電平的相對(duì)接近度的指示。如果電感器電流沒有改變預(yù)期的量，這樣的情況可以指示輸入電壓(vin)和輸出電壓(vout)的值在一定程度上相近。諸如在如以上討論的第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)和第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)下，與其它控制方法相比，對(duì)于這樣的關(guān)系的適時(shí)檢測(cè)可以提供快速的響應(yīng)。此外，以上控制方法僅在需要比較器時(shí)啟用比較器，這樣節(jié)省了額外的能量。

在某些示例中，可以設(shè)置最小電流閾值和峰值電流閾值的延時(shí)，并且該延時(shí)可以依賴于變換器的額定值。在某些示例中，峰值電流閾值和最大電流閾值可以依賴于反饋電路114的誤差放大器的輸出。在一些示例中，斜率檢查延時(shí)可以依賴于變換器電感器的峰值電流設(shè)置、最小電流設(shè)置和電感。在一些示例中，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以與第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的不同。例如，典型地，第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)可以以較長(zhǎng)的延時(shí)增加變換器的穩(wěn)定性。然而，較長(zhǎng)的延時(shí)可能減少變換器的響應(yīng)性，因此，可以根據(jù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置第五機(jī)器狀態(tài)(φ5)的斜率檢查延時(shí)。第三機(jī)器狀態(tài)(φ3)的斜率檢查延時(shí)可以依賴于電感器101的大小以及最小電流閾值和最小電流延時(shí)。在fpwm變換器的某些示例中，最大電流比較器111和峰值電流比較器110的參考電壓可以與斜率補(bǔ)償信號(hào)相加，從而有助于變換器100的穩(wěn)定性。

圖8a和8b總體例示了滯回變換器的各種信號(hào)。各種信號(hào)包括輸入電壓(vin)、電感器電流(il)、時(shí)鐘信號(hào)(clock)和狀況變量(mode)值。相對(duì)于電感器電流(il)，還示出了峰值電流閾值(ipeak)、最大電流閾值(imax)、最小電流閾值(imin)和谷值電流閾值(ivalley)的代表電平。在某些示例中，峰值電流閾值(ipeak)和最大電流閾值(imax)可以依賴于來自誤差放大器的反饋信息(fb)。在一些示例中，最大電流閾值(imax)可以等于峰值電流閾值(ipeak)加上偏置量。例如，

ipeak＝kfb，

imax＝kfb+offsetmax，

其中k是比例值，可以與電流傳感器的電路相關(guān)，offsetmax為最大偏移量。在某些示例中，最小電感器電流閾值可以等于之前的開關(guān)循環(huán)的谷值電流(ivalley)加上偏置量。例如，

imin＝kivalley+offsetmin，

其中k是比例值，可以與電流傳感器的電路相關(guān)，offsetmin為最小偏移量。圖8a例示了輸入電壓(vin)的階躍減小。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)中從降壓型控制改變?yōu)樯龎盒涂刂疲匝a(bǔ)償該改變。圖8b例示了輸入電壓(vin)的階躍增大。在某些示例中，諸如所例示的，變換器可以在一個(gè)開關(guān)循環(huán)中從升壓型控制改變?yōu)榻祲盒涂刂?，以補(bǔ)償該改變。

各種注解與示例

在示例1中，運(yùn)行開關(guān)模式直流-直流電壓變換器的方法可以包括：在第一機(jī)器狀態(tài)期間，將變換器的輸出電壓端子從直流-直流電壓變換器的電感器隔離，并且從地電位隔離；在第二機(jī)器狀態(tài)期間，使用輸入電壓供應(yīng)、第一晶體管和第三晶體管在變換器的電感器中建立電感器電流；在第三機(jī)器狀態(tài)期間或者在第五機(jī)器狀態(tài)期間，使用第一晶體管和第四晶體管，將輸入電壓供應(yīng)經(jīng)由電感器耦接到輸出電壓端子；在第四機(jī)器狀態(tài)期間，使用第二晶體管和第四晶體管，將輸出電壓端子經(jīng)由電感器耦接到地電位；以及當(dāng)在第一斜率檢查延時(shí)時(shí)段期間電感器電流的斜率小于第一斜率閾值時(shí)，從第五機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)。

在示例2中，示例1的從第五機(jī)器狀態(tài)到第四機(jī)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變可選地包括：當(dāng)在斜率檢查延時(shí)期間電感器電流的斜率小于斜率閾值，并且在斜率檢查延時(shí)期間電感器電流沒有達(dá)到最大電流閾值時(shí)，從第五機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)。

在示例3中，示例1-2中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：當(dāng)在第二斜率檢查延時(shí)期間電感器電流的斜率小于第二斜率閾值時(shí)，從第三機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)。

在示例4中，示例1-3中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：將輸出電壓端子處的電壓的指示與直流-直流電壓變換器的滯回比較器處的反饋參考值進(jìn)行比較以提供反饋信息，以及當(dāng)反饋信息在第一狀態(tài)下時(shí)，不轉(zhuǎn)變到第一機(jī)器狀態(tài)。

在示例5中，示例1-4中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：當(dāng)反饋信息在第二狀態(tài)下時(shí)，從第四機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變或從第四機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)。

在示例6中，示例1-5中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：在直流-直流電壓變換器的控制器處接收時(shí)鐘信號(hào)，以及使用時(shí)鐘信號(hào)的第一沿從第一機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

在示例7中，示例1-6中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：使用時(shí)鐘信號(hào)的第二沿從第五機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)。

在示例8中，示例1-7中的任意一個(gè)或多個(gè)的方法可選地包括：使用時(shí)鐘信號(hào)的第三沿從第四機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌龣C(jī)器狀態(tài)。

在示例9中，電壓變換器的控制電路可以包括控制器電路和電流斜率檢查延時(shí)發(fā)生器，控制器電路被配置為使用四個(gè)耦接到電壓變換器的電感器的開關(guān)控制通過電感器的電流，電流斜率檢查延時(shí)發(fā)生器被配置為產(chǎn)生電流斜率檢查延時(shí)，其中控制器電路被配置為當(dāng)電感器被經(jīng)由四個(gè)開關(guān)中的第一開關(guān)耦接到輸入電壓并且經(jīng)由四個(gè)開關(guān)中的第四開關(guān)耦接到輸出電壓時(shí)，啟動(dòng)電流斜率檢查延時(shí)，從而將在電流斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)通過電感器的電流的電平與參考電流電平進(jìn)行比較，基于該電平與參考電流電平的比較設(shè)置電流斜率變量，并且基于電流斜率變量的第一狀態(tài)改變控制器的機(jī)器狀態(tài)。

在示例10中，示例1-9中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為在多個(gè)機(jī)器狀態(tài)中的一個(gè)下運(yùn)行，多個(gè)機(jī)器狀態(tài)包括第一機(jī)器狀態(tài)、第二機(jī)器狀態(tài)、第三機(jī)器狀態(tài)、第四機(jī)器狀態(tài)和第五機(jī)器狀態(tài)，其中：在第一機(jī)器狀態(tài)下，控制器被配置為將四個(gè)開關(guān)中的至少第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)設(shè)置為高阻抗?fàn)顟B(tài)；在第二機(jī)器狀態(tài)下，控制器被配置為將第一開關(guān)和第三開關(guān)設(shè)置為低阻抗?fàn)顟B(tài)，其中第一開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接輸入電壓與電感器的第一節(jié)點(diǎn)，并且第三開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接電感器的第二節(jié)點(diǎn)與地；在第三機(jī)器狀態(tài)下，控制器被配置為將第一開關(guān)和第四開關(guān)設(shè)置為低阻抗?fàn)顟B(tài)，其中第一開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接輸入電壓與電感器的第一節(jié)點(diǎn)，并且第四開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接電感器的第二節(jié)點(diǎn)與輸出電壓；在第四機(jī)器狀態(tài)下，控制器被配置為將第二開關(guān)和第四開關(guān)設(shè)置為低阻抗?fàn)顟B(tài)，其中第二開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接電感器的第一節(jié)點(diǎn)與地，并且第四開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接電感器的第二節(jié)點(diǎn)與輸出電壓；在第五機(jī)器狀態(tài)下，控制器被配置為將第一開關(guān)和第四開關(guān)設(shè)置為低阻抗?fàn)顟B(tài)，其中第一開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接輸入電壓與電感器的第一節(jié)點(diǎn)，并且第四開關(guān)被配置為在低阻抗?fàn)顟B(tài)下耦接電感器的第二節(jié)點(diǎn)與輸出電壓。

在示例11中，示例1-10中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地包括滯回比較器，滯回比較器被配置為接收輸出電壓的電平的指示并且將該指示與參考電壓窗口進(jìn)行比較，并且其中控制器被配置為在第四狀態(tài)期間，如果輸出電壓的電平的指示在參考窗口的上限處或參考窗口的上限之上，則從第四機(jī)器狀態(tài)改變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)。

在示例12中，示例1-11中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地包括被配置為接收輸出電壓的電平的指示的滯回比較器，從而將該指示與參考電壓窗口進(jìn)行比較，并且在第四狀態(tài)期間，如果輸出電壓的電平的指示在參考窗口的上限處或參考窗口的上限之上，則從第五機(jī)器狀態(tài)改變?yōu)榈谝粰C(jī)器狀態(tài)。

在示例13中，示例1-12中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為當(dāng)電流斜率變量在第一狀態(tài)下時(shí)，則從第三機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)。

在示例14中，示例1-13中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地包括峰值電感器電流比較器，峰值電感器電流比較器被配置為接收電感器電流的指示并且將該指示與參考峰值電流電平進(jìn)行比較，并且其中控制器被配置為如果在電流斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)該指示低于參考峰值電流電平，則在第三機(jī)器狀態(tài)期間將電流斜率變量設(shè)置為第一狀態(tài)。

在示例15中，示例1-14中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為當(dāng)電流斜率變量在第一狀態(tài)下時(shí)，則從第五機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)。

在示例16中，示例1-3中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地包括零電流比較器電路，零電流比較器電路被配置為接收電感器電流的指示并且將該指示與閾值零電流電平進(jìn)行比較，并且其中控制器被配置為如果在電流斜率檢查延時(shí)完結(jié)時(shí)該指示在閾值零電流電平之上，則在第五機(jī)器狀態(tài)期間將電流斜率變量設(shè)置為第一狀態(tài)。

在示例17中，開關(guān)模式直流-直流電壓變換器可以包括電感器、至少四個(gè)開關(guān)和控制器電路，其中至少四個(gè)開關(guān)被耦接到電感器并且被配置為引導(dǎo)電流通過電感器從而使用變換器的輸入電壓供應(yīng)和參考地在電壓變換器的輸出電壓端子處提供期望輸出電壓，控制器電路被配置為接收通過電感器的電感器電流的指示并且使用電感器電流的斜率來控制包括升壓運(yùn)行模式、降壓運(yùn)行模式和升降壓運(yùn)行模式的運(yùn)行模式組中的兩個(gè)運(yùn)行模式之間的改變。

在示例18中，示例1-17中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制器可選地被配置為在開關(guān)模式直流-直流電壓變換器的至少五個(gè)機(jī)器狀態(tài)期間以及在機(jī)器狀態(tài)的轉(zhuǎn)變之間，控制至少四個(gè)開關(guān)。

在示例19中，在第一機(jī)器狀態(tài)期間，示例1-18中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為將變換器的輸出電壓端子從電感器隔離，并且從地電位隔離；在第二機(jī)器狀態(tài)期間，示例1-18中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為使用輸入電壓供應(yīng)、至少四個(gè)開關(guān)中的第一開關(guān)和至少四個(gè)開關(guān)中的第三開關(guān)在電感器中建立電感器電流；在第三機(jī)器狀態(tài)期間或者在第五機(jī)器狀態(tài)期間，示例1-18中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為使用至少四個(gè)開關(guān)中的第一開關(guān)和第四開關(guān)，將輸入電壓供應(yīng)經(jīng)由電感器耦接到輸出電壓端子；并且在第四機(jī)器狀態(tài)期間，示例1-18中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為使用至少四個(gè)開關(guān)中的第二開關(guān)和第四開關(guān)，將輸出電壓端子經(jīng)由電感器耦接到地電位。

在示例20中，示例1-19中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為當(dāng)在第一斜率檢查延時(shí)時(shí)段期間電感器電流的斜率小于第一斜率閾值時(shí)，從第五機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谒臋C(jī)器狀態(tài)。

在示例21中，示例1-18中的任意一個(gè)或多個(gè)的控制電路可選地被配置為當(dāng)在第一斜率檢查延時(shí)時(shí)段期間電感器電流的斜率小于第一斜率閾值時(shí)，從第三機(jī)器狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙C(jī)器狀態(tài)。

示例22可以包括主題，或者可以可選地與示例1到21中的任意一個(gè)或多個(gè)的任意部分或任意部分的組合相結(jié)合以包括主題，該主題可以包括用于執(zhí)行示例1到21的功能中的任意一個(gè)或多個(gè)的器件，或者包括指令的機(jī)器可讀介質(zhì)，其中當(dāng)指令被機(jī)器執(zhí)行時(shí)，導(dǎo)致機(jī)器執(zhí)行示例1到21的功能中的任意一個(gè)或多個(gè)。

這些非限定性示例中的每個(gè)可以單獨(dú)作用，或者可以以各種排列或組合與一個(gè)或多個(gè)其它示例相結(jié)合。

以上詳細(xì)描述包括對(duì)附圖的參考，附圖形成了詳細(xì)描述的一部分。附圖通過例示的方式示出了可以實(shí)踐本發(fā)明的具體實(shí)施例。在本文中，這些實(shí)施例還被稱為“示例”。這樣的示例可以包括被示出或描述的那些元件以外的元件。然而，本發(fā)明人還構(gòu)思了僅設(shè)置有被示出或描述的那些元件的示例。此外，本發(fā)明人還構(gòu)思了使用相應(yīng)于特定的示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)或相應(yīng)于在本文中示出或描述的其它示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)所示出或描述的那些元件(或其一個(gè)或多個(gè)方面)的任意組合或排列的示例。

在本文獻(xiàn)與通過引用并入本文的任意文獻(xiàn)之間有不一致的用法的情況下，以本文獻(xiàn)的用法為準(zhǔn)。

在本文獻(xiàn)中，如在專利文獻(xiàn)中常用的，使用術(shù)語“一”或“一個(gè)”包括一個(gè)或多于一個(gè)，獨(dú)立于“至少一個(gè)”或“一個(gè)或多個(gè)”的其它任意例子或用法。在本文獻(xiàn)中，除非有相反指示，使用術(shù)語“或”指代非排他性的或，使得“a或b”包括“a但非b”、“b但非a”和“a和b”。在本文獻(xiàn)中，使用術(shù)語“包括”和“在其中”作為相應(yīng)的術(shù)語“包含”和“其中”的通俗等同物。此外，在以下權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”是開放的，即，除了在權(quán)利要求中的這樣的術(shù)語之后列出的那些元件以外還包括其它元件的系統(tǒng)、裝置、物品、組分、公式或處理，仍應(yīng)被認(rèn)為落在該權(quán)利要求的范圍內(nèi)。此外，在以下權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等僅被用作標(biāo)記，并不意圖對(duì)它們的對(duì)象施加標(biāo)號(hào)要求。

在本文中描述的方法示例可以是至少部分地機(jī)器實(shí)現(xiàn)或計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的。一些示例可以包括編碼有指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)或機(jī)器可讀介質(zhì)，其中指令可操作將電子裝置配置為執(zhí)行如在以上示例中描述的方法。這樣的方法的實(shí)施方式可以包括代碼，諸如微代碼(microcode)、匯編語言代碼(assemblylanguagecode)、高級(jí)語言代碼(higher-levellanguagecode)等。這樣的代碼可以包括用于執(zhí)行各種方法的計(jì)算機(jī)可讀指令。代碼可以形成計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的部分。進(jìn)一步地，在示例中，諸如在執(zhí)行期間或在其它時(shí)間，代碼可以被有形地儲(chǔ)存在一個(gè)或多個(gè)易失性、非瞬時(shí)性或非易失性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。這些有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的示例可以包括但不限于硬盤、可移動(dòng)磁盤、可移動(dòng)光盤(例如，壓縮光盤(compactdisk)和數(shù)碼視頻光盤(digitalvideodisk))、磁盒(magneticcassette)、存儲(chǔ)卡或存儲(chǔ)條、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram)、只讀存儲(chǔ)器(rom)等。

以上描述意圖為說明性的而非限制性的。例如，以上描述的示例(或其一個(gè)或多個(gè)方面)可以彼此組合使用。諸如，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在查看以上描述時(shí)，可以使用其它實(shí)施例。遵照37c.f.r§1.72(b)提供摘要，以使得讀者能夠快速確定本技術(shù)公開的類別。呈交本摘要時(shí)，應(yīng)理解本摘要將不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。此外，在以上的具體實(shí)施方式中，可以將各種特征集合在一起以組織本公開。這不應(yīng)被解釋為意指未要求保護(hù)的公開的特征對(duì)于任意權(quán)利要求是必要的。相反地，發(fā)明主題可能在少于特定的公開的實(shí)施例的全部特征中。這樣，由此將以下權(quán)利要求作為示例或?qū)嵤├⑷刖唧w實(shí)施方式中，其中每個(gè)權(quán)利要求作為單獨(dú)的實(shí)施例獨(dú)立作用，并且可構(gòu)想這樣的實(shí)施例可以以各種組合或排列彼此結(jié)合。本發(fā)明的范圍應(yīng)該參考所附權(quán)利要求以及這樣的權(quán)利要求所擁有權(quán)利的等同物的全部范圍來確定。