CN101626225B - 锯齿波产生电路和具有其的开关模式电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输出经由校准的锯齿波信号的锯齿波产生电路以及具有所述锯齿波产生电路的开关模式电源装置。所述锯齿波产生电路包括电容器、校准电路、充电电路、放电电路以及控制单元。所述校准电路反馈锯齿波信号，基于所述锯齿波信号产生多个电压信号，且选择所述多个电压信号中的一个以产生校准输出信号。因此，所述锯齿波产生电路产生稳定的锯齿波信号，而与工作条件无关。

Description

锯齿波产生电路和具有其的开关模式电源装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年6月23日向韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.2008-59124的优先权，在此通过引用方式整体包含其公开内容。
技术领域
实施例涉及锯齿波产生电路，并且更具体地涉及具有所述锯齿波产生电路的开关模式电源装置。
背景技术
一般来说，操作电子设备需要提供电源的电源装置。近来，在电子设备中使用一种提供稳定的DC输出电压的开关模式电源(SMPS)装置。
该SMPS装置利用半导体器件作为开关装置、通过控制流过电感器的电流而将DC输入电压转换成具有各种值的稳定的输出电压。由于所述SMPS装置控制半导体器件的开关动作，所以所述SMPS装置与传统线性电源装置相比具有高的功率转换效率、小尺寸和轻重量的特点。
所述SMPS装置将和该SMPS装置的输出信号成比例的反馈信号与锯齿波以产生脉宽调制(PWM)时钟信号进行比较。包含在该SMPS装置中的锯齿波产生电路在对电容器进行充电和放电的过程中产生锯齿信号。
通常，已经由充电电流和电容器的电容确定了由锯齿波产生电路产生的锯齿波信号的斜率，并且锯齿斜率已被设计为一固定值。
但是，充电电流和电容器的电容可能根据诸如制作工艺、工作电压和工作温度之类的工作条件而改变。更进一步，在锯齿波产生电路中的寄生电容可能根据诸如制作工艺、工作电压和工作温度之类的不同工作条件而改变。因此，通常难于产生具有期望斜率的锯齿波信号。
如果锯齿波信号的斜率固定了，那么在锯齿波信号的频率非常高时，锯齿波信号的波形可能会失真，而在锯齿波信号的频率非常低时，锯齿波信号的幅度可能会太小。
发明内容
本发明总体构思提供一种在执行校准后输出锯齿波信号的锯齿波产生电路。
本发明总体构思还提供一种具有该锯齿波产生电路的DC-DC转换器。
本发明总体构思还提供一种具有该锯齿波产生电路的开关模式电源装置。
本发明总体构思的附加方面和效用将在随后的描述中部分地阐述，并且从该描述中将是清楚的，或通过对本发明总体构思的实施而了解到。
可以通过提供一种锯齿波产生电路来得到本发明总体构思的上述和/或其他方面和效用，其中，所述锯齿波产生电路包括电容器、校准电路、充电电路和放电电路。所述锯齿波产生电路包括耦接在第一节点和接地之间的电容器，接收从第一节点反馈的锯齿波信号、基于该锯齿波信号产生多个电压信号、并且选择多个电压信号中的一个以产生校准输出信号的校准电路，响应于所述校准输出信号而对电容器充电的充电电路，以及响应于短脉冲信号而对电容器放电的放电电路。
校准电路可以在校准模式下基于反馈的锯齿波信号执行校准，以及当锯齿波信号达到设定参考电压时以正常模式操作。
所述校准电路可以包括反馈电路、计数器、解码器和多路复用器。所述反馈电路可以比较锯齿波信号和第一参考电压以产生计数器使能信号，所述计数器可以响应于计数器使能信号而产生具有N比特的数字代码，所述解码器可以解码该具有N比特的数字代码以产生电压信号，以及所述多路复用器选择多个电压信号中的一个以产生校准输出信号。
所述反馈电路可以包括比较器和AND门。所述比较器可以比较锯齿波信号和第一参考电压以产生标志信号，以及所述AND门执行对标志信号和校准使能信号的逻辑与运算以产生计数器使能信号。
所述反馈电路可以包括比较器、噪声消除器和AND门。所述比较器可以比较锯齿波信号和第一参考电压以产生标志信号，噪声消除器消除标志信号中包含的噪声，以及AND门执行对噪声消除器的输出信号和校准使能信号的逻辑与运算以产生计数器使能信号。
所述反馈电路可以包括比较器、D-型触发器、反相器和AND门。所述比较器可以比较锯齿波信号和第一参考电压以产生标志信号，所述D-型触发器响应于标志信号而输出具有逻辑高状态的信号，所述反相器反转D-型触发器的输出信号的相位，以及AND门执行对反相器的输出信号和校准使能信号的逻辑与运算以产生计数器使能信号。
所述反馈电路可以包括比较器、噪声消除器、D-型触发器、反相器和AND门。所述比较器可以比较锯齿波信号和第一参考电压以产生标志信号，噪声消除器消除在标志信号中包含的噪声，D-型触发器响应于噪声消除器的输出信号而输出具有逻辑高状态的信号，反相器反转D-型触发器的输出信号的相位，以及AND门执行对反相器的输出信号和校准使能信号的逻辑与运算以产生计数器使能信号。
所述充电电路可以包括放大器、电流提供电路和电阻器。所述放大器可以放大校准输出信号，电流提供电路可以响应于放大器的输出信号而提供充电电流，以及电阻器维持充电电流。
所述放电电路可以包括晶体管，其将第一节点放电到逻辑低状态。
还可以通过提供一种可以包括锯齿波产生电路和功率转换电路的DC-DC转换器来得到本发明总体构思的上述和/或其他方面和效用。所述锯齿波产生电路产生锯齿波信号，在校准模式下基于反馈的锯齿波信号执行校准，以及当锯齿波信号达到第一参考电压时以正常模式操作。功率转换电路产生开关控制信号，响应于开关控制信号改变电感器电流，以及将DC输入电压转换为稳定的DC输出电压。
功率转换电路可以包括DC电压源、开关驱动电路、电感器和功率装置。DC电压源可以产生DC输入电压，开关驱动电路可以基于锯齿波信号和第一感应电压产生开关控制信号，电感器耦接在DC电压源的第一端和第一节点之间，以及功率装置耦接在第一节点和接地之间，并响应于开关控制信号操作。
功率转换电路还可以包括电流感应电路，其感应流经功率装置的电流以产生第二感应电压。
开关驱动电路可以包括误差放大器和比较器。误差放大器可以放大第一感应电压和第二参考电压之间的差，以及比较器比较误差放大器的输出信号和锯齿波信号以产生开关控制信号。
开关驱动电路还可以包括频率补偿电路，其对误差放大器的输出信号进行频率补偿。
开关驱动电路可以包括误差放大器、切换器和比较器。误差放大器可以放大第一感应电压和第二参考电压之间的差，切换器可以响应于校准使能信号而提供误差放大器的输出信号或第一参考电压给第二节点，以及比较器比较第二节点的电压信号和锯齿波信号以产生开关控制信号或标志信号。
开关驱动电路可以在校准模式下比较第一参考电压和锯齿波信号以产生标志信号，以及在正常模式下比较误差放大器的输出信号和锯齿波信号以产生开关控制信号。
标志信号在锯齿波产生电路中可以用于校准锯齿波信号。
开关驱动电路还可以包括频率补偿电路，其被配置为对误差放大器的输出信号执行频率补偿。
功率转换电路还可以包括二极管、电容器和分压器。二极管可以耦接在第一节点和输出节点之间，电容器可以耦接在输出节点和接地之间，且充电DC输出电压，以及分压器对输出节点的电压分压以产生第一感应电压。
也可以通过提供一种具有AC-DC转换器、锯齿波产生电路和功率转换电路的开关模式电源装置得到本发明总体构思的上述和/或其他方面和效用，AC-DC转换器可以将AC输入电压转换为DC输入电压，锯齿波产生电路可以基于反馈的锯齿波信号执行校准，以及可以当锯齿波信号达到设定的参考电压时以正常模式操作，功率转换电路可以利用锯齿波产生电路的输出信号产生开关控制信号，可以响应于开关控制信号改变电感器电流，并且可以将DC输入电压转换为稳定的DC输出电压。
还可以通过提供一种校准电路和充电电路得到本发明总体构思的上述和/或其他方面和效用，校准电路产生校准输出信号，充电电路响应于校准输出信号而产生为锯齿波信号的充电电流，其中校准电路响应于短脉冲、锯齿波信号、参考电压和使能信号而修正校准输出信号，以产生修正后的校准输出信号作为校准输出信号。
功率转换电路可以根据充电电流产生开关控制信号，并将DC-DC输入电压转换为稳定的DC-DC输出电压。
因此，根据实施例的锯齿波产生电路能够针对制造工艺、工作电压或工作温度而确定最佳充电电流，这是因为锯齿波产生电路对锯齿波信号执行校准。因此，根据实施例的锯齿波产生电路即使在频率、制作工艺、工作电压或工作温度可能改变的情况下也能够产生稳定的锯齿波信号。包含该锯齿波产生电路的DC-DC转换器或开关模式电源装置能够产生开关控制信号，其利用校准后的锯齿波信号驱动功率装置。因此，包含根据实施例的锯齿波产生电路的开关模式电源装置即使在频率、制作工艺、工作电压或工作温度可能改变的情况下也可以产生稳定的开关控制信号和稳定的DC输出电压。
附图说明
从下面结合附图对实施例的描述中，本发明总体构思的这些和/或其他特征和效用将变得清晰和更容易理解，在附图中：
图1是图解根据本发明总体构思一示例实施例的锯齿波产生电路的图。
图2是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图1所示锯齿波产生电路中的充电电路的例子的电路图。
图3是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图1所示锯齿波产生电路中的放电电路的例子的电路图。
图4是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图1所示锯齿波产生电路中的短脉冲产生器的例子的电路图。
图5是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图1所示锯齿波产生电路中的校准电路的例子的电路图。
图6是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图5所示校准电路中的反馈电路的一例子的电路图。
图7是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图5所示校准电路中的反馈电路的另一例子的电路图。
图8是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图5所示校准电路中的反馈电路的仍一例子的电路图。
图9是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图5所示校准电路中的反馈电路的再一例子的电路图。
图10是图解根据本发明总体构思一实施例的图1所示锯齿波产生电路的操作的时序图。
图11是图解根据本发明总体构思一实施例的包含图1所示锯齿波产生电路的DC-DC转换器的例子的电路图。
图12是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图11所示DC-DC转换器中的开关驱动电路的例子的电路图。
图13是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图11所示DC-DC转换器中的开关驱动电路的另一例子的电路图。
图14是图解根据本发明总体构思一实施例的包含在图11所示DC-DC转换器中的开关驱动电路的仍一例子的电路图。
图15是图解根据本发明总体构思一实施例的包含图1所示锯齿波产生电路的DC-DC转换器的另一例子的电路图。
图16是图解根据本发明总体构思一实施例的包含图1所示锯齿波产生电路的开关模式电源装置的例子的电路图。
具体实施方式
现在参照附图更加全面地描述本发明总体构思的实施例，其中在所述附图中图解了本发明总体构思的实施例。然而，本发明的总体构思可以以多种不同的形式体现，并且不应当曲解为限于此处阐明的实施例。而是，提供这些实施例以便本公开将是透彻完整的，并且将完整地把本发明总体构思的范围传达给本领域技术人员。在本申请中，相同的参考数字自始至终指代相同的单元。
应当理解的是：虽然术语第一、第二等等可以在此处被用于描述不同的单元，但是，这些单元不应当受到这些术语限制。这些术语用于区别一个单元和另一单元。例如，第一单元可以称为第二单元，并且，类似的，第二单元可以被称为第一单元，而不会脱离本发明总体构思的范围。如此处所用，术语“和/或”包括一个或多个相关联的列出项的任何以及所有组合。
应当理解的是：当一个单元被称为“连接”或“耦接”到另一单元，其可以直接连接或耦接到另一单元或可出现介于其间的单元。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦接”到另一单元，则其中没有介入的单元存在。用来描述单元之间的关系的其他词应当以相似的方式来解释(例如，“之间”相对于“直接之间”，“相邻”相对于“直接相邻”等)。
此处所用的术语是用于描述特定实施例的目的，而不是为了限定本发明的总体构思。如此处所用的，单数形式期望也包括复数形式，除非上下文清楚指示其他情况。还需要理解的是：当在此处使用术语“包含”、“正包含”，“包括”和/或“正包括”时，说明表示的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除其中一或多个其他特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件的存在或增加。
除非定义其他情况，此处使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明总体构思所属领域技术人员通常理解的相同的含义。应当进一步理解的是：诸如在通用字典中的定义的那些术语应当解释为具有与它们在相关技术上下文中的含义一致的含义，并且除非此处特别定义，否则将不以理想化的或过于正式的含义来解释。
图1是图解根据一示例实施例的锯齿波产生电路的图。
参考图1，锯齿波产生电路100包括电容器CS、校准电路140、充电电路110、放电电路120和控制单元150。
电容器CS耦接在第一节点NSO和接地GND之间。校准电路140从第一节点NSO接收反馈的锯齿波信号VSAW，基于锯齿波信号VSAW产生多个电压信号(未示出)，并且选择多个电压信号中的一个以产生校准输出信号VCAO。此外，如之后所描述的，校准电路140可以由校准初始化信号CAL_INI初始化并且由校准使能信号CAL_EN激活。此外，校准电路140可以比较锯齿波信号VSAW和来自控制单元150的第一参考电压VSH以产生标志信号。充电电路110可以响应于校准输出信号VCAO而对电容器CS充电，并且放电电路120可以响应于短脉冲信号VPUL而对电容器CS放电。充电电路110可以产生和输出锯齿波信号VSAW。
可以由控制单元150控制在后面描述的锯齿波产生单元100、DC-DC转换器和开关模式电源的操作和功能。控制单元150可以是结合在此描述的实施例的更大电路装置的一部分。控制单元150可以是控制此处描述的本发明总体构思的装置的信号处理器(诸如DSP)、微处理器、或逻辑电路的组合。
此外，锯齿波产生电路100可以包括产生短脉冲信号VPUL的短脉冲产生器130。
图1的锯齿波产生电路100包括校准电路140，其能够接收包括锯齿波信号VSAW的反馈，并且在校准模式下执行校准直至锯齿波信号VSAW的峰值达到第一参考电压的电平VSH。锯齿波信号VSAW达到第一参考电压的电平VSH时的充电电流是在开关模式电源(SMPS)装置以正常模式操作时使用的锯齿波产生电路100的充电电流。通过校准过程所确定的相应于充电电流的数字代码可以存储在校准电路140中的寄存器(未示出)中，并且，在SMPS装置操作时可以使用该数字代码。
图1中的锯齿波产生电路100在诸如SMPS装置之类的外部装置使用锯齿波信号VSAW之前，通过反馈过程执行校准。因此，即使在SMPS装置中，频率、制造工艺、工作电压或工作温度后来可能变化，锯齿波产生电路100也可以设置最佳充电电流，并且在用于SMPS装置之前产生稳定的锯齿波信号VSAW。校准电路140可以由来自控制单元150的校准初始化信号CAL_INI初始化，并且由校准使能信号CAL_EN激活。因此，锯齿波产生电路100可以在正常模式下不被激活，在校准完成时产生相应于数字代码的充电电流，并且输出校准后的锯齿波信号VSAW。
图2是图解包含在图1所示锯齿波产生电路100中的充电电路110的一个例子的电路图。
参考图2，充电电路110包括放大器111、电流提供电路113和电阻器R1。
放大器111具有被施加校准输出信号VCAO的反相输入端和连接到电阻器R1的第一端的非反相输入端，并且放大校准输出信号VCAO。放大器111的输出端连接到电流提供电路113。电阻器R1的第二端连接到接地GND。电流提供电路113响应于放大器111的输出信号提供充电电流给电容器CS。在图2的充电电路110中，电容器CS与图1中所示的电容器CS相同。电阻器R1维持充电电流。放大器111可以是具有高输入阻抗的运算放大器。
电流提供电路113包括第一PMOS晶体管MP1、第二PMOS晶体管MP2、第三PMOS晶体管MP3、以及第四PMOS晶体管MP4。电流提供电路113可以是级联型电流镜，所述级联型电流镜由于其高输出阻抗而可以作为理想电流源操作。
第一PMOS晶体管MP1和第二PMOS晶体管MP2的每一个具有连接到放大器111的输出端的栅极和被施加电源电压VDD的源极。第三PMOS晶体管MP3具有被施加级联偏压VCB的栅极、连接到第一PMOS晶体管MP1的漏极的源极、以及连接到电阻器R1的第一端的漏极。第四PMOS晶体管MP4具有被施加级联偏压VCB的栅极、连接到第二PMOS晶体管MP2的漏极的源极、以及连接到电容器CS的第一端的漏极。从电容器CS的第一端输出锯齿波信号VSAW，并且电容器CS的第二端连接到接地GND。
在图2中，通过由R1分压(VCAO/R1)的校准输出信号VCAO来确定充电电流，并且该充电电流通过电流提供电路113被提供给电容器CS。
图3是图解包含在图1所示锯齿波产生电路100中的放电电路120的一个示例的电路图。
参考图3，放电电路120连接在第一节点NSO和接地GND之间，并且包括响应于短脉冲信号VPUL而执行开关操作的第一NMOS晶体管MN1。当短脉冲信号VPUL是逻辑“高”状态时，第一NMOS晶体管MN1导通，并且连接到第一节点NSO的电容器CS(如图1所示)放电。
图4是图解包含在图1的锯齿波产生电路100中的短脉冲产生器130的一个示例的电路图。
参照图4，短脉冲产生器130包括D-型触发器131和反相器133。
D-型触发器131响应于时钟信号CLK和电压源VDD而通过输出端Q输出具有逻辑“高”状态的信号。反相器133反转D-型触发器131的输出信号的相位，并且将经反相的信号施加到D-型触发器131的复位端R。
短脉冲产生器130在具有预定脉冲宽度的时钟信号CLK的上升沿产生短脉冲信号VPUL。短脉冲信号VPUL被反馈到D-型触发器131的复位端R，并且将D-型触发器131的输出改变为逻辑“低”状态。因此，短脉冲信号VPUL变为如图4所示的具有短脉冲宽度的脉冲信号。
图5是图解包含在图1的锯齿波产生电路100中的校准电路140的一个示例的电路图。
参照图5，校准电路140包括计数器141、解码器142、多路复用器143和反馈电路144。
反馈电路144比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生计数器使能信号CNT_EN。而且，反馈电路144可以响应于来自控制单元150的校准使能信号CAL_EN而被激活。计数器141响应于计数器使能信号CNT_EN和短脉冲信号VPUL而产生具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]。此外，计数器141可被校准初始化信号CAL_INI初始化。解码器142解码具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]以产生电压信号V1、V2......、V2n。多路复用器143选择电压信号V1、V2......V2n中的一个以产生校准输出信号VCAO。
图5的校准电路140接收反馈的锯齿波信号VSAW，比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生计数器使能信号CNT_EN，并且响应于计数器使能信号CNT_EN产生具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]。此外，校准电路140解码具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]以产生电压信号V1、V2、......、V2n，并且选择电压信号V1、V2、......、V2n中的一个以产生校准输出信号VCAO。校准电路140由校准初始化信号CAL_INI初始化，并且由校准使能信号CAL_EN激活。
图6-9是图解可被用作如图5所示的反馈电路144的反馈电路144a、144b、144c和144d的示例的电路图。
图6是图解可包含在如图5所示的校准电路140中的反馈电路144a的一个示例的电路图。
参照图6，反馈电路144a包括比较器145和AND门146。
比较器145比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG。AND门146执行对标志信号C_FLAG和校准使能信号CAL_EN的逻辑与运算以产生计数器使能信号CNT_EN。
图7是图解可包含在图5所示的校准电路140中的反馈电路144b的一个示例的电路图。
参照图7，反馈电路144b包括比较器145、噪声消除器147和AND门146。
比较器145比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG。噪声消除器147消除包含在标志信号C_FLAG中的噪声。AND门146执行对噪声消除器147的输出信号和校准使能信号CAL_EN的逻辑与运算以产生计数器使能信号CNT_EN。
图8是图解可包含在图5所示的校准电路140中的反馈电路144c的另一示例的电路图。
参照图8，反馈电路144c包括比较器145、D-型触发器148、反相器149和AND门146。
比较器145比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG。D-型触发器148响应于标志信号C_FLAG而输出具有逻辑“高”状态的信号。反相器149反转D-型触发器148的输出信号的相位。AND门146执行对反相器149的输出信号和校准使能信号CAL_EN的逻辑与运算以产生计数器使能信号CNT_EN。D-型触发器148由校准初始化信号CAL_INI复位，该信号还能够用作计数器141的输入信号。
图9是图解可包含在图5所示的校准电路140的反馈电路144d的再一示例的电路图。
参照图9，反馈电路144d包括比较器145、噪声消除器147、D-型触发器148、反相器149和AND门146。
比较器145比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG。噪声消除器147消除包含在标志信号C_FLAG中的噪声。D-型触发器148响应于噪声消除器147的输出信号而输出具有逻辑“高”状态的信号。反相器149反转D-型触发器148的输出信号的相位。AND门146执行对反相器149的输出信号和校准使能信号CAL_EN的逻辑与运算以产生计数器使能信号CNT_EN。D-型触发器148由校准初始化信号CAL_INI复位。
图10是图解图1所示锯齿波产生电路100的操作的时序图。
随后，将参照图1至图10来描述锯齿波产生电路100的操作。
参照图10，锯齿波产生电路100由校准初始化信号CAL_INI初始化，并且由校准使能信号CAL_EN激活。短脉冲信号VPUL是具有预定周期和预定短脉冲宽度的信号。
在校准模式下，也就是在时间点t2之前的校准时段，锯齿波信号VSAW的幅度在时间点t1达到第一参考电压VSH。在校准模式下，锯齿波信号VSAW的幅度随着校准输出信号VCAO的增加而增加。在正常模式中，也就是在时间点t2之后的正常操作时段，校准电路140产生具有对应于在校准电路140中存储的数字代码C[0:(n-1)]的值的校准输出信号VCAO。因此，在正常模式下，锯齿波产生电路100产生具有经校准的幅度的锯齿波信号VSAW。
数字代码C[0:(n-1)]在时间点t1之后保持为C(n-1)，并且在反馈电路144中的比较器145产生标志信号C_FLAG。标志信号C_FLAG可以是刚好在时间点t1之前、在标志信号C_FLAG处于逻辑“低”状态时被使能的信号。
如上所述，根据示例实施例的锯齿波产生电路100在通过反馈程序执行校准后，被应用于诸如开关模式电源(SMPS)装置之类的装置。因此，即使频率、制作工艺、工作电压或工作温度可能变化，锯齿波产生电路100也可以通过在诸如SMPS装置之类的装置以正常模式操作之前执行校准而提供最佳充电电流。
在根据示例实施例的锯齿波产生电路100中，校准电路140中比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG的比较器145(如图6-9中所示)可与在SMPS装置的功率转换电路中的用于比较误差放大器的输出信号和锯齿波信号VSAW以产生开关控制信号的比较器共享。因此，锯齿波产生电路100可以更加准确地校准锯齿波信号VSAW。
图11是图解包含图1的锯齿波产生电路100的DC-DC转换器1000的电路图。
参照图11，DC-DC转换器1000包括锯齿波产生电路1100、功率转换电路1200和控制单元1050。锯齿波产生电路1100可以具有与图1所示的锯齿波产生电路100的结构相同的结构。
锯齿波产生电路1100，如图1所描述的，产生锯齿波信号VSAW，反馈锯齿波信号VSAW以在校准模式下执行校准，以及当锯齿波信号VSAW达到第一参考电压时，以正常模式操作。功率转换电路1200，通过开关驱动电路1210，利用锯齿波信号VSAW产生开关控制信号VG，响应于开关控制信号VG改变电感器的电流IL，并且将DC输入电压VIN转换为稳定的DC输出电压VOUT。
如图11所示的功率转换电路1200包括开关驱动电路1210、DC电压源1220、电感器(L1)1230和NMOS晶体管MN2。NMOS晶体管MN2可以是功率金属氧化物半导体(功率MOS)晶体管或者绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。
DC电压源1220产生DC输入电压VIN。开关驱动电路1210基于锯齿波信号VSAW产生开关控制信号VG并输入来自分压器1250的第一感应电压VSEN1和来自控制单元1050的参考电压VREF。电感器1230的第一端连接到DC电压源1220的第一端。DC电压源1220的第二端连接到接地GND。NMOS晶体管MN2连接在电感器1230的第二端和接地GND之间，并且响应于开关控制信号VG操作。
再有，功率转换电路1200可包括二极管(D1)1240、电容器C1和分压器1250。
二极管1240连接在电感器1230的第二端和输出节点之间。电容器C1连接在输出节点和接地之间，且维持DC输出电压VOUT。分压器1250对输出节点的电压分压以产生第一感应电压VSEN1。
如图11所示的DC-DC转换器1000利用通过校准过程产生的锯齿波信号VSAW而产生开关控制信号VG，响应于开关控制信号VG改变电感器电流IL，以及将DC输入电压VIN转换为稳定的DC输出电压VOUT。转换电流ISW在NMOS晶体管MN2导通时流经NMOS晶体管MN2，并且在NMOS晶体管MN2截止时，感应电流IL流经二极管D1并对电容器C1充电。当NMOS晶体管MN2响应于开关控制信号VG重复执行开关操作时，产生具有比DC输入电压VIN大的值的DC输出电压VOUT。
如图11所示的DC-DC转换器1000可以是产生具有比DC输入电压VIN大的值的稳定DC输出电压VOUT的升压型转换器。例如，DC输入电压VIN可以具有100V的幅度，且DC输出电压VOUT可以具有300V的幅度。升压型转换器可用于驱动荧光灯的电子镇流器。
如图11中所示的DC-DC转换器1000中的电感器1230可以是如下的变压器：其具有初级侧和次级侧，而二极管1240、电容器C1和分压器1250连接到所述变压器的次级侧。
图12-14是图解包含在DC-DC转换器1000中的开关驱动电路1210a、1210b和1210c的示例的电路图。
图12是图解包含在图11的DC-DC转换器1000中的开关驱动电路1210a的示例的电路图。
参照图12，开关驱动电路1210a包括误差放大器1211和比较器1213。
误差放大器1211放大第一感应电压VSEN1和第二参考电压VREF之间的差。比较器1213比较误差放大器1211的输出信号和锯齿波信号VSAW，以产生开关控制信号VG。
图13是图解包含在如图11的DC-DC转换器1000中的开关驱动电路1210b的另一示例的电路图。
参照图13，开关驱动电路1210b包括误差放大器1211、频率补偿电路1215和比较器1213。
误差放大器1211放大第一感应电压VSEN1和第二参考电压VREF之间的差。频率补偿电路1215对误差放大器1211的输出信号进行频率补偿。比较器1213比较误差放大器1211的输出信号和锯齿波信号VSAW以产生开关控制信号VG。
图14是图解包含在图11所示的DC-DC转换器1000中的开关驱动电路1210c的再一示例的电路图。
参照图14，开关驱动电路1210c包括误差放大器1211、转换器1217和比较器1213。
误差放大器1211放大第一感应电压VSEN1和第二参考电压VREF之间的差。频率补偿电路1215对误差放大器1211的输出信号进行频率补偿。切换器1217响应于校准使能信号CAL_EN提供误差放大器1211的输出信号或第一参考电压VSH给比较器1213的非反相端。比较器1213在校准模式下比较第一参考电压VSH和锯齿波信号VSAW以产生标志信号C_FLAG，以及在正常模式下，比较误差放大器1211的输出信号和锯齿波信号VSAW以产生开关控制信VG。
包含在开关驱动电路1210c中的比较器1213可以与比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生标志信号C_FLAG的比较器共享。开关驱动电路1210c在校准模式下比较第一参考电压VSH和锯齿波信号VSAW以产生标志信号C_FLAG，且在正常模式下，比较误差放大器1211的输出信号和锯齿波信号VSAW以产生开关控制信VG，因为开关驱动电路1210c具有切换器1217，其切换VSH输入信号或CAL_EN输入信号以输入到比较器1213。
在图14所示的开关驱动电路1210c用于图11所示的DC-DC转换器1000中的情况下，开关驱动电路1210c中的比较器1213可以用作锯齿波产生电路1100中的比较器(也就是，图6至9中的145)。因此，DC-DC转换器1000可以更精确地校准锯齿波信号VSAW。
图15是图解包含图1的锯齿波产生电路100的DC-DC转换器的另一示例的电路图。
参照图15，DC-DC转换器2000包括锯齿波产生电路1100、功率转换电路1300和控制单元1050。锯齿波产生电路1100可以具有与图1所示的锯齿波产生电路100的结构相同的结构。
锯齿波产生电路1100产生锯齿波信号VSAW，反馈该锯齿波信号VSAW以在校准模式下进行校准，以及在锯齿波信号VSAW达到第一参考电压后以正常模式进行操作。功率转换电路1300利用锯齿波信号VSAW产生开关控制信号VG，响应于开关控制信号VG改变电感器电流IL，并且将DC输入电压VIN转换为稳定的DC输出电压VOUT。
功率转换电路1300还包括开关驱动电路1210、DC电压源1220、电感器(L1)1230、电流感应电路1270和NMOS晶体管MN2。NMOS晶体管MN2可以是功率金属氧化物半导体(功率MOS)晶体管或者绝缘栅极双极晶体管(IGBT)。
DC电压源1220产生DC输入电压VIN。开关驱动电路1210基于锯齿波信号VSAW、第一感应电压VSEN1和参考电压VREF产生开关控制信号VG。电感器1230的第一端连接到DC电压源1220的第一端。DC电压源1220的第二端连接到接地GND。NMOS晶体管MN2连接在电感器1230的第二端和接地GND之间，并且响应于开关控制信号VG操作。电流感应电路1270感应流经NMOS晶体管MN2的电流ISW以产生第二感应电压VSEN2。
再有，功率转换电路1300可包括二极管(D1)1240、电容器C1和分压器1250。
图15所示的DC-DC转换器2000从开关驱动电路1210产生为脉冲宽度调制(PWM)时钟信号的开关控制信号VG，其不仅仅利用相应于DC输出电压VOUT的第一感应电压VSEN1，还利用相应于流经NMOS晶体管MN2的电流ISW的第二感应电压VSEN2，所述电流ISW在二极管1240截止时为电感器电流IL。因此，DC-DC转换器2000可以产生更加稳定的DC输出电压VOUT。
图16是图解包含图1的锯齿波产生电路100的开关模式电源装置的示例的电路图。
参照图16，开关模式电源装置3000包括AC-DC转换器1400、锯齿波产生电路1100、功率转换电路1200和控制其操作的控制单元1500。
AC-DC转换器1400将AC输入电压AC转换为DC输入电压VIN。AC-DC转换器1400可以包括将AC输入电压转换为DC输入电压VIN的全波整流器，以及除去可能在输入线中的噪声的噪声滤波器。
锯齿波产生电路1100产生锯齿波信号VSAW，反馈锯齿波信号VSAW以在校准模式下执行校准，以及当锯齿波信号VSAW达到第一参考电压时，以正常模式操作。
功率转换电路1200包括开关驱动电路1210、电感器(L1)1230、NMOS晶体管MN2、二极管1240、第一电容器C1和第二电容器C2。
图16所示的第二电感器C2相应于图11中所示的DC电压源1220，且维持DC输入电压VIN。功率转换电路1200的操作实质上与上面参照图11所述的相同。
包括在图11的DC-DC转换器1000中的DC电压源1220和图15的DC-DC转换器2000对应于图16所示的AC-DC转换器1400和第二电容器C2。也就是，图11和图15中所示的DC输入电压VIN可以由图16所示的AC-DC转换器1400和第二电容器C2产生。
图11的DC-DC转换器1000和图15的DC-DC转换器2000可以被认为是开关模式电源(SMPS)装置。
参考图1到图10，一种产生锯齿波信号的方法包括反馈锯齿波信号VSAW，基于锯齿波信号VSAW产生多个电压信号V1、V2、......、V2n，选择电压信号V1、V2、......、V2n中的一个以产生校准输出信号VCAO，响应于校准输出信号VCAO对电容器CS充电，以及响应于短脉冲信号VPUL对电容器CS放电。
依据根据示例实施例的产生锯齿波信号的方法，可以在校准模式下校准，并且可以在锯齿波信号达到设定的参考电压后提供校准后的锯齿信号。
产生多个电压信号V1、V2、......、V2n的操作包括比较锯齿波信号VSAW和第一参考电压VSH以产生计数器使能信号CNT_EN，响应于计数器使能信号CNT_EN，产生具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]，以及解码具有n比特的数字代码C[0:(n-1)]以产生电压信号V1、V2、......、V2n。
如上描述了升压型转换器和具有升压型转换器的开关模式功率转换器，但是本发明的总体构思可以用到不同类型的转换器中，所述转换器包括降压型转换器以及能够产生稳定DC输出电压转换器的开关模式电源装置。
虽然已经详细描述了本发明总体构思的示例实施例及其优势，但是应当理解的是：在不脱离如所附权利要求和其等效内容所限定的本发明总体构思的范围的情况下，可以进行多种变化、替代和替换。

Claims (19)

1.一种锯齿波产生电路，包括：
电容器，耦接在第一节点和接地之间；
校准电路，被配置为从所述第一节点接收反馈的锯齿波信号，被配置为基于所述锯齿波信号产生多个电压信号，以及被配置为选择所述多个电压信号中的一个以产生校准输出信号；
充电电路，被配置为响应于所述校准输出信号而对所述电容器充电；以及
放电电路，被配置为响应于短脉冲信号而使所述电容器放电，
其中，所述校准电路包括：
反馈电路，被配置为比较所述锯齿波信号和第一参考电压以产生计数器使能信号；
计数器，被配置为响应于所述计数器使能信号而产生具有N比特的数字代码；
解码器，被配置为解码所述具有N比特的数字代码以产生所述多个电压信号；以及
多路复用器，被配置为选择所述多个电压信号中的一个以产生所述校准输出信号。
2.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述校准电路被配置为在校准模式下基于所反馈的锯齿波信号执行校准，以及被配置为当所述锯齿波信号达到一设定参考电压时以正常模式操作。
3.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述反馈电路包括：
比较器，被配置为比较所述锯齿波信号和所述第一参考电压以产生标志信号；以及
AND门，被配置为对所述标志信号和校准使能信号执行逻辑与运算以产生所述计数器使能信号。
4.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述反馈电路包括：
比较器，被配置为比较所述锯齿波信号和所述第一参考电压以产生标志信号；
噪声消除器，被配置为消除所述标志信号中包含的噪声；以及
AND门，被配置为对所述噪声消除器的输出信号和校准使能信号执行逻辑与运算以产生所述计数器使能信号。
5.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述反馈电路包括：
比较器，被配置为比较所述锯齿波信号和所述第一参考电压以产生标志信号；
D-型触发器，被配置为响应于所述标志信号而输出具有逻辑高状态的信号；
反相器，被配置为反转所述D-型触发器的输出信号的相位；以及
AND门，被配置为对所述反相器的输出信号和校准使能信号执行逻辑与运算以产生所述计数器使能信号。
6.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述反馈电路包括：
比较器，被配置为比较所述锯齿波信号和所述第一参考电压以产生标志信号；
噪声消除器，被配置为消除所述标志信号中包含的噪声；
D-型触发器，被配置为响应于所述噪声消除器的输出信号而输出具有逻辑高状态的信号；
反相器，被配置为反转所述D-型触发器的输出信号的相位；以及
AND门，被配置为对所述反相器的输出信号和校准使能信号执行逻辑与运算以产生所述计数器使能信号。
7.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述充电电路包括：
放大器，被配置为放大所述校准输出信号；
电流提供电路，被配置为响应于所述放大器的输出信号而提供充电电流；以及
电阻器，被配置为维持所述充电电流。
8.如权利要求1所述的锯齿波产生电路，其中，所述放电电路包括：晶体管，其将所述第一节点放电到逻辑低状态。
9.一种DC-DC转换器，包括：
如权利要求1所述的锯齿波产生电路，被配置为产生锯齿波信号，被配置为在校准模式下基于反馈的锯齿波信号执行校准，以及被配置为当所述锯齿波信号达到第一参考电压时以正常模式操作；以及
功率转换电路，被配置为产生开关控制信号，被配置为响应于所述开关控制信号而改变电感器电流，以及被配置为将DC输入电压转换为稳定的DC输出电压。
10.如权利要求9所述的DC-DC转换器，其中，所述功率转换电路包括：
DC电压源，产生DC输入电压；
开关驱动电路，被配置为基于所述锯齿波信号和第一感应电压而产生所述开关控制信号；
电感器，耦接在所述DC电压源的第一端和第一节点之间；以及
功率装置，耦接在所述第一节点和接地之间，并被配置为响应于所述开关控制信号而操作。
11.如权利要求10所述的DC-DC转换器，其中，所述功率转换电路还包括：电流感应电路，被配置为感应流经所述功率装置的电流以产生第二感应电压。
12.如权利要求10所述的DC-DC转换器，其中，所述开关驱动电路包括：
误差放大器，被配置为放大所述第一感应电压和第二参考电压之间的差；以及
比较器，被配置为比较所述误差放大器的输出信号和所述锯齿波信号以产生开关控制信号。
13.如权利要求12所述的DC-DC转换器，其中，所述开关驱动电路还包括：频率补偿电路，被配置为对所述误差放大器的输出信号进行频率补偿。
14.如权利要求10所述的DC-DC转换器，其中，所述开关驱动电路包括：
误差放大器，被配置为放大所述第一感应电压和第二参考电压之间的差；
切换器，被配置为响应于校准使能信号，而提供所述误差放大器的输出或所述第一参考电压给第二节点；以及
比较器，被配置为比较所述第二节点的电压信号和所述锯齿波信号，以产生所述开关控制信号或标志信号。
15.如权利要求14所述的DC-DC转换器，其中，所述开关驱动电路被配置为在校准模式下比较所述第一参考电压和所述锯齿波信号以产生所述标志信号，以及被配置为在正常模式下比较误差放大器的输出信号和所述锯齿波信号以产生所述开关控制信号。
16.如权利要求14所述的DC-DC转换器，其中，所述标志信号被用于在锯齿波产生电路中校准所述锯齿波信号。
17.如权利要求14所述的DC-DC转换器，其中，所述开关驱动电路还包括：频率补偿电路，其被配置为对所述误差放大器的输出信号执行频率补偿。
18.如权利要求10所述的DC-DC转换器，其中，所述功率转换电路还包括：
二极管，耦接在所述第一节点和输出节点之间；
电容器，耦接在所述输出节点和接地之间，且被配置为对所述DC输出电压充电；以及
分压器，被配置为对所述输出节点的电压分压以产生所述第一感应电压。
19.一种开关模式电源装置，包括：
AC-DC转换器，被配置为将AC输入电压转换为DC输入电压；
如权利要求1所述的锯齿波产生电路，被配置为基于反馈的锯齿波信号执行校准，以及当所述锯齿波信号达到设定的参考电压时以正常模式操作；以及
功率转换电路，被配置为利用所述锯齿波产生电路的输出信号产生开关控制信号，被配置为响应于所述开关控制信号而改变电感器电流，并且被配置为将所述DC输入电压转换为稳定的DC输出电压。
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