电子转换器电路和方法技术

本公开的各实施例总体上涉及电子转换器电路和方法。在一个实施例中，一种电路包括压控振荡器(VCO)电路和脉宽调制(PWM)信号发生器电路，该VCO电路具有被配置为接收参考电压的第一节点、被配置为接收反馈信号的第二节点、以及被配置为提供具有基于参考电压和反馈信号的时钟周期的时钟信号的第三节点，反馈信号是指示电子电压调节器的已调节输出电压相对于参考电压的变化的比较信号，该PWM信号发生器电路具有耦合到VCO电路并且被配置为接收时钟信号的第一节点、被配置为在电子电压调节器的输入节点处接收与输入电压信号成正比的输入信号的第二节点、以及被配置为基于时钟信号向开关级的一个或多个电子开关提供至少一个PWM驱动信号的第三节点。个PWM驱动信号的第三节点。个PWM驱动信号的第三节点。

【技术实现步骤摘要】
电子转换器电路和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年6月29日提交的意大利专利申请No.102021000017048的优先权，该申请通过引用并入本文。


[0003]本说明书涉及电子转换器电路，诸如开关电压调节器电路。本说明书还涉及电源管理集成电路(简称PMIC)。

技术介绍

[0004]开关DC
‑
DC转换器(或电压调节器)可以使用恒定导通时间(Constant On
‑
Time)(简称COT)控制模式来操作。COT设想将由DC
‑
DC转换器输出的电压电平的下降斜率与参考阈值进行比较，从而基于该纹波来调节输出电压电平。
[0005]适用于COT操作的第一种方法例如在美国专利第8963519B2号中被公开，该专利公开了一种开关电压调节器，该开关电压调节器包括比较模块和控制模块，比较模块被配置为接收参考电压和反馈电压并且基于参考电压与反馈电压之间的差异生成比较信号，控制模块被配置为基于参考电压和反馈电压中的至少一个生成增益控制阈值信号。控制模块可以被配置为基于参考电压和反馈电压中的至少一个来控制PWM脉冲的持续时间；反馈电压可以是开关电压调节器的已调节输出电压。
[0006]另一种用于COT控制模式操作的方法在EP3026893A1中使用，该EP3026893A1讨论了一种用于控制多相交错型转换器的方法，该方法包括以下步骤：检测施加到转换器的输出端子的负载何时发生变化；同时开启转换器的所有相；并且恢复驱动交错相移以重新开始转换器的正常操作。还描述了用于执行该方法的控制器。
[0007]用于开关电压调节器的COT控制模式操作的现有解决方案存在以下限制中的一个或多个：
[0008]呈现恒定的小信号(调制器)增益，因此具有固定的环路带宽以响应于负载瞬变(即，输出电压电平的小信号变化)，
[0009]由于固定带宽，调节器的动态性能有限，
[0010]如果增加的负载导致输出电压电平的负变化，则调制器可能会通过作用于转换器的开关频率来改变占空比，这是不希望的；
[0011]随着期望目标带宽(GBWP)的增长，信号路径上附加奇点的存在可能会降低环路的相位裕度，
[0012]可能会增加复杂性和静态消耗，例如由于对电路组件的性能的严格限制或由于引入非线性次级环路和额外的无源组件(内部或外部)来实现输出电压的高通滤波，
[0013]非线性解决方案很难导致分析设计方法，
[0014]由于功率使用，可能不适合低功率应用，
[0015]可能对(输出)纹波的形状敏感。

技术实现思路

[0016]实施例有助于克服上述限制。
[0017]一个或多个实施例涉及一种对应电子转换器。
[0018]一个或多个实施例涉及一种对应方法。
[0019]一个或多个实施例可以呈现以下优点中的一个或多个：
[0020]提供了一种局部改变调制器增益的可能性，
[0021]有利于为正负载瞬变提供升压，
[0022]可以实现输出的已调节电压的更快的响应和更低的下降，这有助于应对欠压故障并且减少使用输出电容阵列来控制输出电压降，
[0023]响应于持续正负载瞬变的输出电压下降得到缓解，
[0024]电路设计在很大程度上独立于负载瞬变曲线，
[0025]降低了电路复杂性、尺寸、消耗和实现成本，
[0026]误差信号的路径中的活动块的数目同样减少，
[0027]放宽了对电路块性能的限制，这有助于维持主调节回路的稳定性。
附图说明
[0028]现在将参考附图描述一个或多个实施例，仅作为非限制性示例，在附图中：
[0029]图1示出了根据本公开的电子转换器电路的架构的实施例的示例图；
[0030]图2是图1的图的一部分的示例性实施例的图；
[0031]图3是图1的图的另一部分的示例性实施例的图；
[0032]图4A和图4B是一个或多个实施例中的信号示例的时序图；
[0033]图5A是根据本公开的电路的传递函数与基准解决方案的比较示例图；
[0034]图5B是根据本公开的电子转换器电路的频率响应的示例图；
[0035]图6A和图6B是根据本公开的操作电子转换器电路的方法的示例图；以及
[0036]图7是根据本公开的解决方案的性能基准测试的示例图。
具体实施方式
[0037]在随后的描述中，说明了一个或多个具体细节，旨在提供对本说明书的实施例的示例的深入理解。实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下获取，或者使用其他方法、组件、材料等来获取。在其他情况下，已知的结构、材料或操作未详细说明或描述，以免使得实施例的某些方面不清楚。
[0038]在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用意在指示关于该实施例而描述的特定配置、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能出现在本说明书的一个或多个地方的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”等短语不一定是指一个并且相同的实施例。
[0039]此外，特定的配置、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合。
[0040]附图是简化形式并且不是精确的比例。
[0041]在本文所附的所有附图中，相似的部件或元件用相似的参考符号/数字表示，并且
为了简洁将不重复相应描述。
[0042]本文中使用的参考文献仅为了方便而提供，因此不限定保护范围或实施例的范围。
[0043]为了简单起见，在以下详细描述中，可以使用相同的参考符号来表示电路中的节点/线路两者和可能出现在该节点或线路处的信号。
[0044]如图1所示，电压调节器电路10包括：
[0045]至少一个输入节点V
IN
，被配置为耦合到主电源(简称为市电)以从其接收输入电源信号V
IN
；
[0046]至少一个输出节点V
OUT
，被配置为耦合到负载Z
L
以向其提供输出电压电平V
OUT
，
[0047]开关电路块11，包括耦合(例如，直接)在输出节点V
OUT
与输入节点V
IN
之间的一对电子开关LS和HS(及其电流路径)，电子开关LS、HS被配置为接收电源信号V
IN
并且将开关信号作为输出(例如，基于控制信号PM)提供给开关节点SW，该开关节点SW位于电子开关LS、HS中间。
[0048]具体地，电子开关HS是耦合(例如，直接)在(输入)节点V
IN
与开关节点SW之间的高侧开关，并且电子开关LS是连接(例如，直接)在开关节点SW与地GND之间的低侧开关。
[0049]在所考虑的示例中，(高侧)开关HS和(低侧)开关LS因此表示被配置为将开关节点SW耦合到输出节点V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，包括：压控振荡器VCO电路，包括：第一节点，被配置为接收参考电压；第二节点，被配置为接收反馈信号，所述反馈信号是指示电子电压调节器的已调节输出电压相对于所述参考电压的变化的比较信号；以及第三节点，被配置为提供具有基于所述参考电压和所述比较信号的时钟周期的时钟信号；以及脉宽调制PWM信号发生器电路，包括：第一节点，耦合到所述VCO电路并且被配置为接收所述时钟信号；第二节点，被配置为在所述电子电压调节器的输入节点处接收与输入电压信号成正比的输入信号；以及第三节点，被配置为基于所述时钟信号向所述电压调节器的开关级的一个或多个电子开关提供至少一个脉宽调制PWM驱动信号，其中所述输入信号与所述输入电压信号和所述参考电压成正比，并且其中所述至少一个PWM驱动信号具有与指示所述已调节输出电压相对于所述参考电压的变化的所述比较信号成反比的占空比。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述开关级经由开关节点耦合到电抗网络，并且其中所述电抗网络被连接到地。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述比较信号具有等效于所述参考电压的电平的DC操作点，并且其中所述开关节点处的电压的平均值作为所述比较信号的函数而变化。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述函数是所述比较信号的电压域中相对于所述参考电压的所述电平的变化的函数。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述VCO电路包括：信号处理电路装置，耦合到所述第一节点和所述第二节点，并且被配置为提供作为所述比较信号和所述参考电压的函数的第一信号；以及比较器电路，包括：第一输入节点，耦合到所述信号处理电路装置并且被配置为接收所述第一信号；第二输入节点，被配置为接收与所述参考电压的电平成正比的第二信号；以及输出节点，被配置为提供所述时钟信号，其中所述比较器电路被配置为：将所述第一信号与所述第二信号进行比较，以及基于所述第一信号与所述第二信号的比较产生所述时钟信号。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述信号处理电路装置包括：电流发生器，被配置为基于所述参考电压的所述电平产生参考电流；以及电容，包括：第一电容节点，耦合到所述电流发生器并且被配置为接收所述参考电流并且耦合到所述比较器电路的所述第一输入节点；以及
第二电容节点，耦合到所述VCO电路的所述第二节点并且被配置为接收所述比较信号；以及晶体管，包括：控制节点，耦合到所述比较器电路的所述输出节点并且被配置为从所述输出节点接收所述时钟信号；第一节点，耦合到所述第一电容节点；以及第二节点，耦合到所述第二电容节点，所述晶体管具有在所述第一节点与所述第二节点之间的穿过所述晶体管的电流路径，其中所述电流路径响应于所述时钟信号分别具有第一值和第二值而选择性地导通和不导通，并且其中当穿过所述晶体管的所述电流路径响应于所述时钟信号分别具有所述第一值和所述第二值而不导通或导通时，所述电容根据所述参考电流被充电或放电。7.根据权利要求5所述的电路，其中所述第一信号的幅度与所述比较信号成反比，并且其中所述时钟信号的所述时钟周期作为所述第一信号的所述幅度的函数而变化。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述PWM信号发生器电路被配置为基于所述参考电压信号、所述输入电压信号和所述时钟信号的电平来控制所述PWM驱动信号的所述占空比。9.一种电压调节器，包括：第一节点，被配置为从能量源接收输入电压；第二节点，被配置为向负载提供已调节输出电压；开关节点，耦合到被连接到地的电抗网络；第一电子开关和第二电子开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：