脉宽调制控制器电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种脉宽调制控制器电路，该控制器电路控制一个或多个相位的脉宽调制(PWM)信号。控制器包括：相位定序器，其用于选择相位；共用斜坡发生器，其生成共用斜坡信号；相位激活电路，其用于基于共用斜坡信号来接通所选择的相位的PWM信号；以及电流感测+斜坡(CSR)信号发生器，其用于针对每个相位，根据相位的电流来生成相位CSR信号；以及相位去激活电路，其用于基于相位CSR信号来断开相位的PWM信号。一种控制PWM相位的方法包括：选择相位；生成共用斜坡信号；基于共用斜坡信号来接通所选择的相位的PWM信号；根据相位的电流来生成CSR信号；以及基于相应的CSR信号来断开PWM信号。

PWM controller circuit

The utility model discloses a pulse width modulation controller circuit, which controls one or more phase pulse width modulation (PWM) signals. Controllers include: phase sequencer, which is used to select phase; common ramp generator, which generates common ramp signal; phase activation circuit, which is used to switch on the selected phase based on common ramp signal; and current sensing + ramp (CSR) signal generator, which is used for each phase, according to phase. The phase CSR signal is generated by the current of the bit, and the phase deactivation circuit is used to disconnect the phase PWM signal based on the phase CSR signal. A method of controlling PWM phase includes: selecting phase; generating common slope signal; switching on selected phase PWM signal based on common slope signal; generating CSR signal based on phase current; and disconnecting PWM signal based on corresponding CSR signal.

【技术实现步骤摘要】
脉宽调制控制器电路
本公开整体涉及脉宽调制(PWM)控制器电路，并且更具体地涉及使用了斜坡脉冲调制的多相直流(DC)到DC功率转换器。
技术介绍
本公开整体涉及电子器件，并且更具体地涉及用于向电子设备提供功率的电路和方法。在过去，使用了各种方法和结构来形成开关电源控制器诸如脉宽调制(PWM)控制器或脉频调制(PFM)控制器。开关电源控制器通常试图将输出电压调节到期望值。固定频率控制器诸如固定频率PWM控制器通常不会对负载瞬变作出快速响应。例如，一些固定频率PWM控制器不会对负载的快速阶跃变化提供一致的响应。而且，这些固定频率PWM控制器通常具有拍频，拍频在输出电压中引起噪声。基于斜坡脉冲调制(RPM)的控制器是一种PWM控制器，其可以通过使用输出电压的平均电流而确定相位脉冲的持续时间来提供改善的瞬变响应。然而，使用平均电流纹波来确定相位脉冲的持续时间的RPM控制器在输入电压、输出电压和相位数的某些组合下不能正常工作。此外，使用了平均电流纹波的RPM控制器中的相位对准(即，负载变化时随时间的相位分布的均匀度)可能较差并且可能对印刷电路板(PCB)布局的变化敏感。这可能导致一些相位所提供的功率转换器的总输出电流的量不成比例。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一种脉宽调制PWM控制器电路，用于控制一个或多个相位，所述PWM控制器电路包括：相位定序器电路，所述相位定序器电路用于接收指示所述一个或多个相位中的相位已接通的PWM起始信号、使用所述PWM起始信号来确定在所述一个或多个相位中选择的相位，并且生成指示所选择的相位的一个或多个相位选择信号；共用斜坡生成电路，所述共用斜坡生成电路用于使用所述PWM起始信号来生成共用斜坡信号，所述共用斜坡信号为锯齿形信号；一个或多个电流感测和斜坡CSR信号发生器，每个所述CSR信号发生器用于接收指示相应的相位的电流的电流感测信号并且用于使用所述电流感测信号来生成相应的相位CSR信号；相位激活电路，所述相位激活电路用于使用所述共用斜坡信号和所述一个或多个相位选择信号来确定接通所选择的相位的PWM信号；和一个或多个相位去激活电路，每个所述相位去激活电路用于使用相应的相位CSR信号来确定断开相应的相位的PWM信号。在一些实施例中，所述PWM控制器电路还可包括：误差放大器，所述误差放大器具有耦接到输出电压的第一输入端和耦接到参考电压的第二输入端，所述误差放大器用于根据所述输出电压的值相对于所述参考电压的值的差来生成误差信号，其中所述相位激活电路使用所述误差信号来确定接通所选择的相位的所述PWM信号，并且其中每个所述相位去激活电路使用所述误差信号来确定断开相应的相位的PWM信号。在一些实施例中，所述PWM控制器电路还可包括：CSR信号多路复用器电路，所述CSR信号多路复用器电路用于使用所述一个或多个相位选择信号来从生成的一个或多个相位CSR信号中选择所选择的相位的CSR信号；和加法电路，所述加法电路用于使用所述共用斜坡信号和由所述CSR信号多路复用器电路选择的所述CSR信号来生成比较阈值信号，其中所述相位激活电路接收所述误差信号并通过将所述误差信号与所述比较阈值信号进行比较来确定接通所选择的相位的所述PWM信号。在一些实施例中，所述PWM控制器电路还可包括：CSR信号多路复用器电路，所述CSR信号多路复用器电路用于使用所述一个或多个相位选择信号来从分别与所述一个或多个相位的相应电流对应的一个或多个电流感测信号中选择所选择的相位的电流感测信号；和加法电路，所述加法电路用于使用所述共用斜坡信号和由所述CSR信号多路复用器电路选择的所述电流感测信号来生成比较阈值信号，其中所述相位激活电路通过将所述误差信号与所述比较阈值信号进行比较来确定接通所选择的相位的所述PWM信号。在一些实施例中，所述相位定序器电路可响应于所述PWM起始信号指示相位已接通而将所述一个或多个相位中除所选择的相位之外的相位确定为所选择的相位。在一些实施例中，所述共用斜坡生成电路可响应于所述PWM起始信号指示相位已接通而将所述共用斜坡信号的值设为预先确定的复位值，否则以受控速率减小或增大所述共用斜坡信号的值。在一些实施例中，所述受控速率可与所述参考电压或与使用所述一个或多个相位而产生的输出电压成比例。在一些实施例中，所述预先确定的复位值可与所述参考电压或与使用所述一个或多个相位而产生的输出电压成比例。在一些实施例中，所述一个或多个CSR信号发生器中的与所述一个或多个相位中的第一相位对应的第一CSR信号发生器可包括：电容器；和电流源；其中所述第一CSR信号发生器通过在所述第一相位的PWM信号接通时将所述电流源耦接到所述电容器并且在所述第一相位的所述PWM信号断开时将电流感测信号耦接到所述电容器，来产生所述第一相位的第一相位CSR信号，并且其中所述电流感测信号具有与所述第一相位的电流对应的值。在一些实施例中，所述一个或多个相位的相应电流可为穿过所述一个或多个相位的相应电感器的电流或者为穿过所述一个或多个相位的相应场效应晶体管FET的电流。根据本申请的PWM控制器电路能够在宽范围的输入电压、输出电压和相位数组合内，具体地讲在低输入电压、大量相位或两者的情况下操作。并且，该PWM控制器电路能够支持稳态操作中的相位之间的脉冲重叠以及良好的相位对准。附图说明在附图中，所有独立视图以及以下详细描述中类似的附图标号表示相同或功能相似的元件，并且这些附图标号结合到说明书中并形成说明书的一部分，用于进一步说明包括受权利要求书保护的技术的概念的实施方案并且解释这些实施方案的各种原理和优点。图1示出根据一个实施方案的多相稳压器电路。图2示出根据一个实施方案的多相控制器电路。图3示出根据一个实施方案的电流感测斜坡多路复用器电路。图4示出根据一个实施方案的斜坡发生器电路。图5A示出根据一个实施方案的电流感测+斜坡(CSR)信号发生器。图5B示出根据一个实施方案的CSR发生器电路。图6是根据一个实施方案的示出多相稳压器电路的操作的波形图。图7示出根据另一个实施方案的多相稳压器电路。图8示出根据另一个实施方案的多相控制器电路。图9A示出根据一个实施方案的CSR信号发生器。图9B示出根据一个实施方案的CSR发生器电路。图10A示出根据另一个实施方案的CSR信号发生器。图10B示出根据另一个实施方案的CSR发生器电路。图11示出根据另一个实施方案的多相控制器电路。图12示出根据一个实施方案的用于控制脉宽调制(PWM)相位的过程。图13示出根据一个实施方案的包括补偿网络的误差放大器(EA)。本领域的技术人员将会知道，附图中的元件为了简明起见而示出，而未必按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸可以相对于其他元件放大，以有助于理解本技术的实施方案。在附图中，在适当的地方用常规符号表示装置和方法组件，仅仅示出那些与理解实施方案有关的特殊细节。这避免了由于对于受益于本文公开内容的本领域的普通技术人员而言显而易见的细节而使本公开不清楚。除非另外指明，否则可能并不示出对于实践实施方案所必需的且对于本领域技术人员而言众所周知的众所周知的元件、结构或过程的细节并且应假设它们存在。具体实施方式本公开整体涉及开关电源电路，并且具体地涉及使用了斜坡脉冲调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脉宽调制控制器电路，用于控制一个或多个相位，其特征在于，所述脉宽调制控制器电路包括：相位定序器电路，所述相位定序器电路用于接收指示所述一个或多个相位中的相位已接通的脉宽调制起始信号、使用所述脉宽调制起始信号来确定在所述一个或多个相位中选择的相位，并且生成指示所选择的相位的一个或多个相位选择信号；共用斜坡生成电路，所述共用斜坡生成电路用于使用所述脉宽调制起始信号来生成共用斜坡信号，所述共用斜坡信号为锯齿形信号；一个或多个电流感测和斜坡CSR信号发生器，每个所述CSR信号发生器用于接收指示相应的相位的电流的电流感测信号并且用于使用所述电流感测信号来生成相应的相位CSR信号；相位激活电路，所述相位激活电路用于使用所述共用斜坡信号和所述一个或多个相位选择信号来确定接通所选择的相位的脉宽调制信号；和一个或多个相位去激活电路，每个所述相位去激活电路用于使用相应的相位CSR信号来确定断开相应的相位的脉宽调制信号。

【技术特征摘要】
2017.01.05 US 15/398,9121.一种脉宽调制控制器电路，用于控制一个或多个相位，其特征在于，所述脉宽调制控制器电路包括：相位定序器电路，所述相位定序器电路用于接收指示所述一个或多个相位中的相位已接通的脉宽调制起始信号、使用所述脉宽调制起始信号来确定在所述一个或多个相位中选择的相位，并且生成指示所选择的相位的一个或多个相位选择信号；共用斜坡生成电路，所述共用斜坡生成电路用于使用所述脉宽调制起始信号来生成共用斜坡信号，所述共用斜坡信号为锯齿形信号；一个或多个电流感测和斜坡CSR信号发生器，每个所述CSR信号发生器用于接收指示相应的相位的电流的电流感测信号并且用于使用所述电流感测信号来生成相应的相位CSR信号；相位激活电路，所述相位激活电路用于使用所述共用斜坡信号和所述一个或多个相位选择信号来确定接通所选择的相位的脉宽调制信号；和一个或多个相位去激活电路，每个所述相位去激活电路用于使用相应的相位CSR信号来确定断开相应的相位的脉宽调制信号。2.根据权利要求1所述的脉宽调制控制器电路，其中，所述脉宽调制控制器电路还包括：误差放大器，所述误差放大器具有耦接到输出电压的第一输入端和耦接到参考电压的第二输入端，所述误差放大器用于根据所述输出电压的值相对于所述参考电压的值的差来生成误差信号，其中所述相位激活电路使用所述误差信号来确定接通所选择的相位的所述脉宽调制信号，并且其中每个所述相位去激活电路使用所述误差信号来确定断开相应的相位的脉宽调制信号。3.根据权利要求2所述的脉宽调制控制器电路，其中，所述脉宽调制控制器电路还包括：CSR信号多路复用器电路，所述CSR信号多路复用器电路用于使用所述一个或多个相位选择信号来从生成的一个或多个相位CSR信号中选择所选择的相位的CSR信号；和加法电路，所述加法电路用于使用所述共用斜坡信号和由所述CSR信号多路复用器电路选择的所述CSR信号来生成比较阈值信号，其中所述相位激活电路接收所述误差信号并通过将所述误差信号与所述比较阈值信号进行比较来确定接通所选择的相位的所述脉宽调制信号。4.根据权利要求2所述的脉宽调制控制器电路，其中，所述脉宽调制控制器电路还包括：CSR信号多路复用器电路，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈刚，G·里兹克，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US