交错功能电源控制器及其方法技术

本发明专利技术涉及交错功能电源控制器及其方法。至少一个示例性实施方案涉及一种在同步与异步斜坡控制之间进行切换的方法。

【技术实现步骤摘要】
交错功能电源控制器及其方法
本专利技术一般涉及电子学，且更具体但非排他地涉及电源控制器、半导体、其结构，以及形成半导体设备的方法。
技术介绍
各种电子设备，例如便携式电脑、便携式电话、个人数字助理以及其它便携式和非便携式的电子设备，可以利用一个或多个直流-直流转换器。一般来说，直流-直流转换器将直流输入电压转换成调节后的直流输出电压。直流-直流转换器可以用来在电子设备内供应各种负载。由所述直流-直流转换器供应的负载可以从相对较轻负载变为相对较重负载。较轻负载与较重负载之间的差别可以根据特定应用、系统和/或用户的要求而变化。不同类型的直流-直流转换器可更适合于供应较轻负载或较重负载。线性模式电压调节器可为一种类型的直流-直流转换器，其更适合于为较轻负载提供电力。所述线性模式电压调节器可监测直流输出电压的变化，并给晶体管提供控制信号，以将输出电压保持在所需值上。一种类型的线性模式电压调节器可以是低压降输出电压调节器(LDO)，其可以在相对较小压降和较低噪声输出下来给相对较高负载提供电力。另一种类型的直流-直流转换器可以是切换模式直流-直流转换器，其通过开启和关闭所述直流-直流转换器中的至少一个晶体管，将输出电压保持在所需值上。当供应较重负载时，所述切换类型的直流-直流转换器可在相对较高的效率下提供调节后的输出电压。供应负载(其在不同情况下可以是较轻负载或较重负载)的传统方法提供一个直流-直流转换器用于供应较轻负载，且提供另一个单独的直流-直流转换器(例如，切换模式的直流-直流转换器)，来供应较重负载，并且在某些状况下会在每个直流-直流转换器之间进行切换。此类传统方法需要两个直流-直流转换器以及额外的组件和引脚，以便促进每个直流-直流转换器之间的切换，从而增加了成本和复杂性。现代中央处理器(CPU)的负载电流为高度动态的，且很快地从低到高和从高到低变化。CPU电流的瞬变可以在(例如)1微秒之内发生，其小于传统电压调节器的典型切换周期。在传统脉宽调制(PWM)方案中，一般由PWM比较器对误差放大器的补偿(COMP)输出与固定斜坡信号进行比较，从而产生PWM信号用于控制直流-直流功率调节器的切换。为了提供切换抗噪性，复位-置位(R-S)触发器通常耦接至比较器的输出端，以确保每个切换循环只有一个脉冲。前沿调制方案适于负载增加瞬变事件，但并不总是响应负载释放瞬变，而后沿调制方案适于负载释放瞬变事件，但并不总是响应负载增加瞬变事件。因此，在某些负载变化的情况下，这些传统方案中的每一种都插入时钟信号延迟。通常，在外部控制系统(如微型计算机)的控制下，系统要求能够改变电源系统输出电压的值。一般地，所述外部控制系统将信号发送至电源控制系统，以便改变输出电压的值。图1示出现有典型电源控制系统10的误差放大器。系统10具有PWM控制部分17、功率激励级18、误差放大器14和基准电压16。误差放大器14包括运算放大器15，除此之外，还包括补偿和增益控制网络，所述补偿和增益控制网络包括第一阻抗12和第二阻抗13。阻抗12和阻抗13一般包括电阻器和电容器，在施加至放大器14的输入电压(Vin)改变时，所述电阻器和电容器用于提供高频稳定性。这些电源控制器的一个问题在于准确性。通常，所述误差放大器电路具有跟踪误差，当控制系统需要输出电压值发生改变时，该跟踪误差会导致输出电压具有不准确和不稳定的改变。此类不准确性和不稳定性会不利地影响使用功率控制系统的输出电压的控制系统的操作。当相同的输入滤波器上存在两个直流-直流转换器时，波纹电流可能是一个问题，且其在动态载入期间对于立即响应瞬变很重要。
技术实现思路
因此，需要有一种系统，其可以在不对输出电压产生电压干扰的情况下，减少输入滤波器波纹电流。根据本专利技术的一个方面，提供一种控制具有输出电压的电源系统的方法，其包括：产生表示所述输出电压的误差信号；产生阈值信号；比较所述误差信号与所述阈值信号；当所述误差信号在给定时间穿越所述阈值信号时，将调制类型从第一调制模式切换到第二调制模式，其中，所述第一调制模式为形成与时钟信号实质上同步的PWM信号的边沿调制模式和形成与时钟信号实质上异步的PWM信号的RPM调制模式中的一种，且其中所述第二调制模式为所述边沿调制模式和所述RPM调制模式中的另一种，且其中所述边沿调制模式为后沿调制模式或前沿调制模式。根据上述方面的方法的一个实施例，其中所述误差信号穿越所述阈值信号的情况为所述误差信号超出阈值信号和所述误差信号低于阈值信号中的至少一种。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：产生RPM触发信号，其中所述触发信号具有触发信号值，其中所述触发信号值具有触发信号低值或触发信号高值。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：产生时钟信号，其中所述时钟信号具有时钟信号值，其中所述时钟信号值具有时钟信号低值或时钟信号高值。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述触发信号值为触发信号高值，且同时所述时钟信号值为时钟信号高值时，从所述RPM调制模式切换到所述后沿调制模式。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当定时器超时之后所述触发信号值为触发信号高值，且同时时钟信号值为时钟信号高值时，从所述RPM调制模式切换到所述后沿调制模式。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述调制模式为边沿调制模式时，在所述时钟信号值为时钟信号高值的情况下，产生斜坡信号。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述调制模式为RPM调制模式时，在所述触发信号值为触发信号高值的情况下，产生斜坡信号。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述调制模式为边沿调制模式时，在所述时钟信号值为时钟信号高值的情况下，产生斜坡信号。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述调制模式为RPM调制模式时，在所述触发信号值为触发信号高值的情况下，产生斜坡信号。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：产生复位信号，其中所述复位信号具有高复位值或低复位值；产生RPM_GO信号，其中所述RPM_GO信号具有RPM_GO值，所述RPM_GO值为RPM_GO高值或RPM_GO低值，其中当所述触发信号值为触发信号高值，所述时钟信号值为时钟信号高值，且所述RPM_GO值为RPM_GO低值时，所述复位信号设置成高复位值。根据上述方面的方法的一个实施例，其进一步包括：当所述复位信号具有高复位值时，切换所述调制模式。根据本专利技术的另一个方面，提供一种电源控制器，其包括：RPM调制器电路，所述RPM调制器电路控制RPM调制器模式，且其中RPM调制模式为第一调制模式；后沿调制器电路，所述后沿调制器电路控制后沿调制器模式，且其中所述后沿调制模式为第二调制模式；以及切换电路，其中当误差信号穿越阈值信号时，所述切换电路将所述调制模式从所述第二调制模式切换到所述第一调制模式，所述RPM调制模式形成与时钟信号实质上异步的PWM控制信号。根据上述方面的控制器的一个实施例，其中所述误差信号穿越所述阈值信号的情况为所述误差信号超出阈值信号和所述误差信号低于阈值信号中的至少一种。根据上述方面的控制器的一个实施例，其进一步包括：RPM触发发生器，其中所述RPM触发发生器产生RPM触发信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.01.31 US 13/017,5971.一种控制具有输出电压的电源系统的方法，其包括：产生表示所述输出电压的误差信号；产生阈值信号；比较所述误差信号与所述阈值信号；当所述误差信号在给定时间穿越所述阈值信号时，将调制类型从第一调制模式切换到第二调制模式，其中，所述第一调制模式为形成与时钟信号实质上同步的PWM信号的边沿调制模式和形成与时钟信号实质上异步的PWM信号的RPM调制模式中的一种，且其中所述第二调制模式为所述边沿调制模式和所述RPM调制模式中的另一种，且其中所述边沿调制模式为后沿调制模式或前沿调制模式。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述误差信号穿越所述阈值信号的情况为所述误差信号超出阈值信号和所述误差信号低于阈值信号中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：产生RPM触发信号，其中所述触发信号具有触发信号值，其中所述触发信号值具有触发信号低值或触发信号高值。4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括：产生时钟信号，其中所述时钟信号具有时钟信号值，其中所述时钟信号值具有时钟信号低值或时钟信号高值。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：当所述触发信号值为触发信号高值，且同时所述时钟信号值为时钟信号高值时，从所述RPM调制模式切换到所述后沿调制模式。6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：当定时器超时之后所述触发信号值为触发信号高值，且同时时钟信号值为时钟信号高值时，从所述RPM调制模式切换到所述后沿调制模式。7.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：当所述调制模式为边沿调制模式时，在所述时钟信号值为时钟信号高值的情况下，产生斜坡信号。8.根据权利要求5所述的方法，其进一步包括：当所述调制模式为RPM调制模式时，在所述触发信号值为触发信号高值的情况下，产生斜坡信号。9.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：当所述调制模式为边沿调制模式时，在所述时钟信号值为时钟信号高值的情况下，产生斜坡信号。10.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：当所述调制模式为RPM调制模式时，在所述触发信号值为触发信号高值的情况下，产生斜坡信号。11.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括：产生复位信号，其中所述复位信号具有高复位值或低复位值；产生RPM_GO信号，其中所述RPM_GO信号具有RPM_GO值，所述RPM_GO值为RPM_GO高值或RPM_GO低值，其中当所述触发信号值为触发信号高值，所述时钟信号值为时钟信号高值，且所述RPM_GO值为RPM_GO低值时，所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·J·哈里曼，刘荣，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：