CN101753024B - 用于改进调压器的瞬态响应的pwm时钟发生系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于调压器的脉冲控制时钟发生器，包括比较器，窗口电路、滤波电路、斜坡电路和电流电路。比较器将斜坡电压与补偿电压进行比较并提供对应的脉冲控制信号。补偿电压指示输出电压误差。窗口电路向补偿电压添加窗口电压以提供滞后电压。滤波电路对滞后电压进行滤波以提供经滤波的滞后电压，从而使得补偿电压与经滤波的滞后电压之间的差值响应于负载增大而减少。斜坡电路提供重复斜坡电压，该电压基于脉冲控制信号在经滤波的滞后电压和补偿电压之间倾斜。电流电路响应于负载增大来增大斜坡电压的斜率。

Description

用于改进调压器的瞬态响应的PWM时钟发生系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年8月5日提交的美国临时申请序列号61/086,354的优先权，该临时申请通过引用通用地整体结合于此。
附图说明
参考以下描述和附图，将更好地理解本发明的益处、特征和优点，附图中：
图1是根据一示例性实施例来实现的多相调压器的简化示意性框图。
图2是根据一个多相实施例来实现的、用于在图1的PWM控制器中提供PWM时钟信号PCLK1-PCLKN的PWM时钟发生器电路。
图3是根据单个多相实施例来实现的、用于在图1的PWM控制器中提供一个PWM时钟信号PCLK的PWM时钟发生电路。
图4是标绘了对于单或多相配置在图1的调压器的PWM控制器中使用的图2的PWM时钟发生电路的稳态条件期间FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图；
图5是标绘了对于单或多相配置在图1的调压器的PWM控制器中使用的图2的PWM时钟发生电路的FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图，但没有图2的滤波器和电流电路响应于负载阶跃瞬变的效应；以及
图6是标绘了对于单或多相配置在图1的调压器的PWM控制器中使用的图2的PWM时钟发生电路的FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图，其使用图2的滤波器和电流电路响应于负载阶跃瞬变的操作。
具体实施方式
提出以下描述以使得本领域的普通技术人员能够做出和使用本发明，并且该描述是在特定应用及其要求的上下文中提供的。然而，对各优选实施例的各种修改将对本领域的技术人员是显而易见的，并且在此处定义的一般原理可应用于其他实施例。因此，本发明并不旨在限于此处所示和所描述的特定实施例，而是按照与此处所公开的原理和新颖特征相一致的最宽的范围。
本发明涉及供电电路，尤其涉及用于生成脉冲控制时钟以改进调压器的瞬态响应的系统和方法。该调节器可以是单相位或多相位(多相)的。该调压器是诸如例如，合成波纹调节器等多种类型中的一种。此处所描述的电路例如对于诸如2006年3月28日授权的题为“SYNCHRONIZATION OF MULTI-PHASESYNTHETIC RIPPLE VOLTAGE REGULATOR(多相合成波纹调压器的同步)”的美国专利第7,019,502号和2005年7月26日授权的题为“SYNCHRONIZATION OF MULTI-PHASE SYNTHETIC RIPPLE VOLTAGEREGULATOR(多相合成波纹调压器的同步)”的美国专利第6,922,044号中所公开的多相合成波纹调压器中的脉冲控制时钟发生是有用的，这两个专利通过引用结合于此。在减少调压器控制器的时间延迟的同时改进响应时间是有利的。提供令人满意的瞬态性能且减少调压器的输出电容以降低系统成本是有利的。
图1是根据一示例性实施例来实现的多相调压器100的简化示意性框图。多相调节器100包括脉宽调制(PWM)控制器101，其向形成调节器100的N个通道的N个门驱动器GD1，GD2，...，GDN提供相应数量“N”个PWM信号PWM1，PWM2，...，PWMN。数字N是大于一的任意正整数，包括N＝2表示二相位配置。对于第一通道，向第一门驱动器GD1提供PWM1信号，GD1控制一对电子功率开关设备，即开关Q11和Q12的接通和关断。具体而言，门驱动器GD1生成提供给上侧(或高侧)开关Q11的控制端子(例如，门)的上侧门开关信号UG1，并生成提供给下侧(或低侧)开关Q12的控制端子的下侧门开关信号LG1。在所示的特定配置中，开关Q11和Q12被描绘为其漏-源电流路径串联耦合在一对输入供电端子之间的N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。构想了其他类型的电子开关设备。在所示配置中，输入供电端子提供被引向接地(GND)的输入电压VIN1。开关Q12的漏极在相位节点V相位1处耦合到开关Q11的源极，该节点耦合到输出电感器L1的一端。电感器L1的另一端耦合到产生输出信号VO的公共输出节点VO。其产生的节点和信号除非另有指示否则以相同的名称来称呼。
调节器100的其余通道2-N以基本上与第一通道相同的方式来配置。PWM2-PWMN信号被分别提供给门驱动器GD2-GDN，而各门驱动器分别提供信号UG2-UGN和LG2-LGN来分别驱动开关Q21-QN1和Q22-QN2，每一对开关分别在输入电压端子VIN2-VINN之间的相应相位节点VPHASE2-VPHASEN处耦合在一起，并被引向接地。在一个实施例中，输入电压VIN1-VINN是相同的电压电平(例如，VIN)，并且在替换实施例中，一个或多个相位可接收不同的输入电压电平。相位节点V相位2-V相位N通过各自的输出电感器L2-LN来耦合到产生输出电压VO的输出电压节点VO。该VO节点耦合到负载存储电容器105和负载107，两者都被引向诸如接地(GND)等基准节点。VIN1-VINN和VO信号被馈送回PWM控制器101。多相调节器100的多个相位或通道并联耦合以产生VO信号。
PWM控制器101包括用于提供PWM信号PWM1-PWMN的PWM逻辑102。在一个实施例中，PWM逻辑102使用PWM时钟信号PCLK1-PCLKN来分别产生信号PWM1-PWMN。负载107可取决于所实现的电子设备来包括组件和设备。如图所示，负载包括接收源功率电压VSRC和VRTN的设备108。VSRC可等于VO或基于VSRC。电压VSRC/VRTN形成指示在设备108两端提供的电源电压的差分信号。在一个实施例中，设备108是中央处理单元(CPU或其他微处理器或处理设备。调节器100被示为多相调节器，其中可以理解，单相调节器只使用一个通道或相位来实现。例如，单相调节器可包括VIN1(或VIN)、PWM1、GD1、Q11、Q12和L1，而对于单相配置省略VIN2-VINN、PWM2-PWMN、GD2-GDN、Q21-QN1、Q22-QN2和L2-LN。对于每一个相位“x”，在将对应的PWMx信号置为有效或该信号以其他方式变高时，门驱动器GDx将上侧门信号UGx置为有效(例如，将UGx置为高)以接通上侧开关Qx1以便高效地将对应的输入电压VINx耦合到对应的输出电感器Lx(其中“x”是从1到N的下标值)。在上侧开关Qx1接通时，门驱动器GDx将下侧门信号LGx置为无效(例如，将LGx置为低)以关断该下侧开关Qx。当PWMx信号变回低时，门驱动器GDx将上侧门信号UGx置为无效以关断上侧开关Qx1，并且然后将下侧门信号LGx置为有效以接通下侧开关Qx2。每一个门驱动器GDx都确保在任何给定时刻电子开关中只有一个，即，Qx1或Qx2是接通的。操作如由对应的PWMx信号控制地对于每一个相位以此方式重复。
图2是根据一个多相实施例来实现的、用于在PWM控制器101中提供PWM时钟信号PCLK1-PCLKN的PWM时钟发生电路200。输出电压VO通过反馈电路201来提供，该返回电路201向第一补偿阻抗Z1的一端提供相应的返回信号FB。该第一补偿阻抗Z1的另一端被提供给第二补偿阻抗Z2的一端以及误差放大器202的反相输入。向误差放大器202的非反相输入提供基准电压VREF，该误差放大器具有耦合到第二补偿阻抗Z2的第二端的输出。误差放大器202的输出在节点VCOMP上产生补偿电压VCOMP，该节点耦合到比较器203的非反相输入。比较器203的反相输入接收斜坡节点VR上的斜坡电压VR，并且比较器203的输出在节点PC上提供脉冲控制信号PC。如此处所使用的，节点及其携带的信号或电压具有相同的名称，除非另外标注(例如，节点VR产生VR电压而节点PC产生PC信号)。PC节点耦合到相位序列发生器205，其基于PC来产生主时钟信号MCLK和PWM时钟信号PCLK1-PCLKN。
PWM时钟发生电路200包括窗口电路，其包括电流源IW和窗口电阻器RW。RW的一端耦合到节点VCOMP而另一端耦合到产生滞后电压VH的滞后节点VH。电流源IW具有耦合到诸如VDD等电压供给的输入以及耦合到节点VH的输出。来自电流源IW的窗口电流IW流入电阻器IW以产生窗口电压VW，从而使得电压VH＝VCOMP+VW。滤波电容器CW与RW并联耦合。VH被提供给滤波电路209的输入，该电路具有在节点FVH上提供经滤波的滞后电压FVH的输出。FNG耦合到开关SW的一个开关端子，该开关SW的另一开关端子耦合到斜坡节点VR。开关SW具有接收主时钟信号MCLK的控制输入。在所示实施例中，开关SW是单刀单掷(SPST)开关，其在MCLK为低时断开并在MCLK冲至高时闭合。PWM时钟发生电路200包括斜坡发生器206，其包括在斜坡节点VR和GND之间并联耦合的斜坡电流宿IR和斜坡电容器CR。斜坡发生器206包括电压箝位电路，其包括电阻器RR和电压源VRR，其中电阻器RR耦合在节点VR和VRR的正端子之间，并且VRR的负端子耦合到GND。箝位电路一般用于防止VR节点的显著电压偏差。
滤波电路209包括滤波电阻器RF，其具有耦合到节点VH的一端和耦合到滤波节点的另一端，该滤波节点耦合到滤波电容器CF的一端以及缓冲放大器207的非反相输入。电容器CF的另一端耦合接地并且缓冲放大器207使其反相输入耦合到其提供FVH电压的输出。在所示实施例中，滤波电路209是用于对VH进行滤波的低通滤波器，并且缓冲放大器207提供该经滤波的电压作为FVH。PWM时钟发生电路200还包括电流电路213，其具有接收电压V1和V2的输入以及耦合到节点VR的输出。电压V1和V2共同感测调节器100的输出电压条件，诸如相对于GND的VO或者相对于VRTN的VSRC。相对于GND的VO是调节器100的电压输出，而相对于VRTN的VSRC是提供给设备108的差分源电压。V1被提供给电容器CS的一端，该电容器CS的另一端耦合到电阻器RS的一端以及跨导放大器211的非反相输入。电阻器RS的另一端耦合到跨导放大器211的反相输入，其进一步耦合到V2。跨导放大器211的输出耦合到节点VR。电流电路213的电阻器-电容器RS和CS形成高通滤波电路。在稳态条件期间，电容器CS充电到大约V1-V2并且跨导放大器211的输出降为零。然而，注意，电流电路213可在稳态工作期间对输出波纹电压作出反应以使得时钟频率由VIN来稍微调节。窗口电路(未示出)可被结合到电流电路213中以使得该电流电路213不对输出电压波纹作出响应并且只对窗口外的负载瞬变作出响应。
在一个实施例中，基准电压VREF由诸如设备108等负载107中的设备来调整，其中该设备调整VREF以便基于所需工作模式或条件来修改VO。在一个实施例中，电流宿IR吸收与VREF的比例为跨导增益gm的电流，即，IR＝gm*VREF(其中星号“*”表示乘法)。在一个实施例中，电流源IW提供也与VREF的比例为跨导增益gm和另一增益因子K的电流，即，IW＝K*gm*VREF。以此方式，这些电流中的一个或两者在修改VREF时被成比例地调整。在替换实施例中，VREF、IW和IR是恒定值。
在PWM时钟发生电路200的工作中，输出电压VO通过反馈电路201来感测以提供FB，FB由误差放大器202与VREF进行比较以产生补偿电压VCOMP。VREF被设为表示VO的靶电压的电压电平。在一个实施例中，反馈电路201是分压器等，以使得FB具有与VO成比例的电压并且VREF是表示VO的靶电压的FB的靶电压。或者，VREF等于靶电压电平，以使得省略反馈电路201并且VO通过Z1来提供给误差放大器202。在任一种情况下，误差放大器202放大VREF和FB(或VO)之差以产生补偿电压VCOMP，该补偿电压由调节器100用来调节VO相对于GND的电压电平。在一个实施例中，随着VO变得太高，VCOMP降低并且随着VO变得太低，VCOMP升高。当MCLK为低时，开关SW断开并且电流源IR对电容器CR放电以使得电压VR呈斜坡地下降。当VR降至VCOMP的电压电平时，比较器203切换以将PC拉高。响应于PC变高，相位序列发生器205将MCLK置为高，从而闭合开关SW。电容器CR被快速充电到FVH的电压电平，从而使得VR被拉到FVH。在相对稳态条件期间，FVH一般等于比VCOMP高窗口电压VW的VH。当VR升至VCOMP之上时，比较器203将PC拉低并且相位序列发生器205再次将MCLK拉低以重新断开开关SW。电流源IR继续对电容器放电以使得VR在下一周期呈斜坡地下降。以此方式，斜坡电压VR重置回到FVH的电平并且然后呈斜坡地下降直到其达到切换比较器203的VCOMP并且然后重置回到FVH。相位序列发生器205拉高MCLK以闭合开关SW以便将斜坡电压VR重置回到FVH，并且MCLK变回低并且该过程对于每一个PWM周期重复。
在一个实施例中，相位序列发生器205对于主时钟MCLK上的每一个脉冲以循环方式一次仅将PWM时钟信号PCLK1-PCLKN中的一个上的脉冲置为有效。例如，对于第一周期，脉冲出现在与MCLK脉冲重合的PCKL1上，然后对于下一周期出现在与MCLK脉冲重合的PCLK2上，以此类推直到PCLKN，并且然后周期返回到PCLK1并且在重复的基础上继续。如上所述，N是大于1的任意正整数，其表示调节器100的通道或相位的数量。每一次在PWM时钟信号PCLK1-PCLKN中的一个上将脉冲置为有效时，将对应的PWM信号PWM1-PWMN置为高以发起对于对应相位的“动力行程”(powerstroke)。PWM控制器101根据所实现的特定调节方法来终止每一个PWM脉冲。
在出现负载阶跃瞬变(快速或突然的负载增长)之后立即具有PWM脉冲以减少输出电容并减低系统成本是有利的。在负载阶跃瞬变事件期间，输出电压VO下降，从而导致误差放大器202增大补偿电压VCOMP以试图将VO带回到由VREF建立的靶电压电平。如将在以下进一步描述的，这生成具有比将在稳态工作期间出现的延迟更短的延迟的PWM时钟。包括Z1和Z2的补偿电路具有与VCOMP能够多快地向上回转相关联的固有时钟延迟。忽略电流电路213的工作，斜坡电压VR的斜率的大小是相对固定的，从而导致从发生瞬变事件到生成下一PWM脉冲的显著延迟。忽略滤波电路209的工作，在瞬变恰好在斜坡电压VR已重置回到VH的电平时发生时产生最坏情况的延迟，从而使得VCOMP必须在达到VR之前提升最大量以生成下一PWM脉冲。
该延迟可通过将误差放大器202和补偿阻抗Z1和Z2两者都设计成具有较高带宽以使得VCOMP可更快地向上摆动来减少。高带宽补偿配置在更加昂贵的放大器以及对于每一实现的补偿设计成本方面造成了显著的成本。此外，尽管高带宽补偿可解决该延迟问题，但它导致瞬变事件期间的VCOMP过冲。这因此导致过度的占空比并且输出电压使负载应用过冲，这通常被称为回振铃(ring back)。在试图通过减小误差放大器带宽来减少具有慢补偿的回振铃时，PWM脉冲延迟增加并导致输出电压在负载阶跃瞬变事件期间下降。因此，在高频响应和中频电压动态调节之间存在矛盾。
电流电路213和滤波电路209协作以便响应于负载阶跃瞬变来显著地减少PWM脉冲延迟而不导致回振铃并且没有高带宽补偿的附加成本。电流电路213检测输出电压变化，诸如VO相对于GND的变化或VSRC相对于VRTN的变化，并为斜坡电容器CR生成附加放电电流。在稳态条件期间，电容器CS充电到大约V1和V2之间的电压差并且跨导放大器211在其输出处生成极少电流或不生成电流。以此方式，电流源IR产生斜坡电压VR的相对恒定的下斜坡斜率。V1(VO或VSRC)相对于V2(GND或VRTN)的突然降低导致跨导放大器211吸收额外的电流以便更快地对电容器CR放电，这增加了斜坡电压VR的下斜率。如将在以下进一步描述的，增加的斜坡斜率导致开关频率增加，这减少了从负载增大到下一PWM脉冲的延迟。附加电流电路213形成绕过补偿电路(阻抗Z1和Z2)的单独反馈路径以使得避开与带宽补偿相关联的延迟。该附加快速路径用于PWM时钟发生，其中每一个PWM信号的占空比仍然由误差放大器202和补偿电路来控制。以此方式，将PWM占空比维持在其适当的值而该附加反馈路径不诱发回振铃。
滤波器209响应于负载阶跃瞬变来临时修改窗口电压以进一步减少时间延迟。补偿电压VCOMP响应于导致VH的基本类似的增大的负载阶跃瞬变而增大。然而，滤波电路209更加缓慢地使滞后窗口电压，即FVH的上限呈斜坡上升以便在负载瞬变事件期间有效地减少VCOMP和FVH之间的滞后窗口。这在VCOMP正在向上回转时进一步减小了斜坡大小，这减少了该斜坡的放电时间并改善了对负载阶跃瞬变的响应。
图3是根据单个多相实施例来实现的、用于在PWM控制器101中提供一个PWM时钟信号PCLK的PWM时钟发生电路300。相位序列发生器205用提供PCLK信号的PWM时钟电路301来替换。PCLK基本上与先前描述的MCLK相同并且用于控制开关SW，并且作为供PWM逻辑102发起对应的PWM信号的唯一PWM时钟信号。PWM时钟发生电路300的工作基本上与PWM时钟发生电路200相同。
图4是标绘了对单或多相配置在调压器100的PWM控制器101中使用的PWM时钟发生电路200的稳态条件期间FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图。在这种情况下，存在或者相对较低的负载动态特性或稳态负载以使得VCOMP保持相对稳定(被示为随着时间的平坦线)。因为VCOMP改变极少(如果有的话)，所以滤波电路209担当缓冲器以使得FVH跟随VH并如图所示地保持与VCOMP隔开VW。同样，输出电压条件保持稳定以使得电流电路213向或从斜坡电容器CR贡献极少电流或不贡献电流。第一脉冲在VR重置回到FVH的时刻t1在MCLK上出现。然后，VR基于来自电流宿IR的电流IR来以稳态斜率水平呈斜坡地下降。当VR在时刻t2达到VCOMP时，它重置回到FVH，从而导致MCLK的另一脉冲。工作重复，从而在时刻t3导致MCLK上的第三脉冲，并且工作在稳态条件期间随着时间以基本上相同的方式重复。MCLK上的脉冲在稳态工作期隔开大约相同的时间量。
图5是标绘了对于单或多相配置在调压器100的PWM控制器101中所使用的PWM时钟发生电路200的FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图，但没有电路209和213响应于负载阶跃瞬变的效应。注意，仍然可包括缓冲放大器207但没有包括RF-CF的滤波电路，以使得图5表示VH被馈送回斜坡发生器206而不是FVH。因为有效地省略了滤波电路209(或以其他方式忽略其效应)，所以提供VH电压以控制斜坡电压VR的上电平。负载阶跃瞬变恰好在斜坡电压VR已重置回到VH时在大约时刻t1发生。VCOMP在时刻t1之后升高并且VH升高且VCOMP在该提升期间保持电压差VW。因为也省略了电流电路213的效应(或以其他方式忽略其效应)，所以斜坡电压VR的斜率对于稳态工作保持与图4所示的相同。VR最后在大约导致MCLK上的第二脉冲的时刻t2呈斜坡地降低至正在升高的VCOMP电压，从而导致被示为TDI的、在时刻t1和时刻t2的前两个脉冲之间的相对较长的延迟时间。随着COMP和VH继续升高，虽然VR的斜率保持恒定，但VR的大小开始减小，从而导致在大约时刻t3对于第三脉冲的延迟时间稍微减少。然而，响应于负载阶跃瞬变来减少脉冲之间的延迟时间是有利的。
图6是标绘了对于单或多相配置在调压器100的PWM控制器101中所使用的PWM时钟发生电路200的VH、FVH、VR、VCOMP和MCLK与时间的关系的时序图，其使用电路209和213响应于负载阶跃瞬变的工作。包括VH以示出VH和FVH之差。负载阶跃瞬变恰好在斜坡电压VR已重置回到VH时在大约时刻t1发生。VCOMP在时刻t1之后升高并且VH升高且VCOMP在该提升期间保持电压差VW。然而，由于滤波电路209的工作，FVH提升得比VH慢得多，从而导致小于VW(被示为＜VW)的FVH和VCOMP之差。尽管未明确示出，但VO或VSRC由于负载阶跃瞬变而降低以使得跨导放大器211的非反相输入临时降至其反相输入以下，从而导致该跨导放大器211从节点VR吸收额外的电流。该额外的电流吸收对斜坡电容器CR更快速地放电以使得斜坡电压VR的负斜率增加。以此方式，VR更快地达到VCOMP，从而导致在仅TD2的延迟时间之后的在时刻t2的MCLK上的第二脉冲，如图所示。延迟时间TD2比延迟时间TD1短得多，以使得第二PWM脉冲使用滤波电路209和电流电路213来更快速地响应于负载阶跃瞬变而出现。此外，在时刻t2斜坡电压VR重置回到小于VH的FVH，并且就在时刻t2后从降低的电压FVH开始呈斜坡地下降。VR以增加的速率呈斜坡地下降并在时刻t3达到VCOMP，从而导致MCLK上的第三脉冲。注意，随着调节器100从负载阶跃瞬变中恢复并且输出电压条件(VO或VSENS)增加回到其目标电平，来自电流电路213的附加放电电流减少以使得VR的斜率开始降低回到稳态条件。然而，时刻t2和t3的MCLK上的脉冲与没有滤波电路209和电流电路213的图5所示的相比，使用滤波电路209和电流电路213出现得快得多。随着电路从负载增长中恢复，工作往往回到图4所示的稳态条件。
注意，在一个实施例中，相反的效应响应于诸如在负载突然减小等减小的负载阶跃瞬变而出现。例如，响应于由于VCOMP降低而减小的负载阶跃瞬变，滤波电路209相对于FH来延迟FVH以使得FVH实际上降低得较慢以增加VCOMP和FVH之间的电压差，以使得VR还必须在脉冲之间行进。此外，随着输出负载条件增加，电流电路213向斜坡电容器CR提供电流以使得斜坡电压VR的斜率减小。净效应是PWM脉冲响应于负载相比于稳态条件减少而隔开附加延迟。这些效应可被认为是有益的，因为响应于相对较快的负载减小来招致PWM脉冲之间的附加延迟可能是有利的。在一替换实施例中，电流电路213以非对称方式实现以使得斜坡电压VR的斜率不降至诸如例如，稳态值等最小斜坡斜率值以下。在这种情况下，响应于减小的负载阶跃瞬变，斜坡斜率降至最小水平或以其他方式保持在稳态水平。在一个实施例中，电流电路213变得非对称以使其或者不提供任何电流或者以其他方式提供与最小斜率值相关联的预定最大量。在另一替换实施例中，以非对称方式制造滤波电路209以使得VCOMP和FVH之间的窗口电压不响应于减小的负载阶跃瞬变而升至超过最大值。例如，在一个实施例中，窗口电压被限于稳态窗口电压VW或或刚好超过该稳态窗口电压VW。还应注意，负载条件的相对缓慢的改变导致对窗口电压和斜率的相对较小的调整。
虽然已参考本发明的某些优选版本详细地描述了本发明，但其它的版本和变型也是可能的并被构想到。例如，可颠倒斜坡和比较器，可出于实现的目的而复制并偏移信号，控制方法可被映射到等效的数字控制方案等。本发明可适用于多种同步和异步开关调节器拓扑结构。此外，可对于负电压设备互换极性并且可采用负逻辑以及正逻辑。本领域技术人员应该理解，他们可容易地将所公开的概念和具体实施例用作出于本发明的相同目的来设计或修改其他结构的基础而不背离如由所附权利要求书来定义的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于调压器的脉冲控制时钟发生器，包括：
比较器，其将斜坡电压与补偿电压进行比较并提供相应的脉冲控制信号，其中所述补偿电压指示输出电压误差；
窗口电路，其向所述补偿电压添加窗口电压以提供滞后电压；
滤波电路，其对所述滞后电压进行滤波以提供经滤波的滞后电压，其中所述补偿电压和所述经滤波的滞后电压之间的差值在稳态条件期间是所述窗口电压，并且其中所述差值响应于指示负载增大的所述补偿电压的改变而减少；
斜坡电路，其提供基于所述脉冲控制信号而在所述经滤波的滞后电压和所述补偿电压之间倾斜的所述斜坡电压；以及
电流电路，其响应于所述负载增大来增大所述斜坡电压的斜率。
2.如权利要求1所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述滤波电路包括低通滤波电路。
3.如权利要求1所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述滤波电路包括：
电阻器，其具有接收所述滞后电压的第一端以及耦合到滤波节点的第二端；
电容器，其具有耦合到所述滤波节点的第一端以及耦合到基准节点的第二端；以及
缓冲器，其具有耦合到所述滤波节点的输入以及提供所述经滤波的滞后电压的输出。
4.如权利要求1所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于：
所述斜坡电路包括：
耦合在斜坡节点和接地之间的斜坡电容器；以及
耦合在所述斜坡节点和接地之间的电流宿，所述电流宿从所述斜坡电容器中吸取电流；并且
其中所述电流电路响应于所述负载增大来从所述斜坡电容器吸收额外的电流。
5.如权利要求4所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述电流宿吸取与可调整基准电压成比例的电流。
6.如权利要求4所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述电流电路包括跨导误差放大器，所述跨导误差放大器具有耦合以感测输出电压条件的输入以及耦合到所述斜坡节点的输出。
7.如权利要求4所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述电流电路包括：
电容器，其具有耦合到输出电压节点的第一端以及第二端；
电阻器，其具有耦合到所述电容器的所述第二端的第一端以及耦合到输出基准节点的第二端；以及
跨导放大器，其具有耦合到所述电容器的所述第二端的非反相输入，具有耦合到所述输出基准节点的反相输入，并且具有耦合到所述斜坡节点的输出。
8.如权利要求1所述的脉冲控制时钟发生器，其特征在于，所述窗口电路产生与可调整基准电压成比例的所述窗口电压，并且其中所述斜坡电路产生具有与所述基准电压成比例的稳态斜率的所述斜坡电压。
9.一种调压器，包括：
至少一个开关电路，其用于将至少一个输入电压转换成经调节的输出电压，其中所述至少一个开关电路中的每一个都由至少一个脉宽调制PWM时钟信号中的对应的一个来控制；
误差放大器，其提供指示所述经调节的输出电压的误差的补偿电压；以及脉冲控制时钟发生器，包括：
比较器，其将斜坡电压与所述补偿电压进行比较并且提供脉冲控制时钟信号；
PWM逻辑，其将所述脉冲控制时钟信号转换为所述至少一个PWM时钟信号；
窗口电路，其向所述补偿电压添加窗口电压以提供滞后电压；
滤波电路，其对所述滞后电压进行滤波以提供经滤波的滞后电压，其中所述补偿电压和所述经滤波的滞后电压之间的差值是稳态条件期间的所述窗口电压，并且其中所述差值响应于指示负载增大的所述补偿电压的改变而减少；
斜坡电路，其提供如由所述脉冲控制信号控制地在所述经过滤的滞后电压和所述补偿电压之间倾斜的所述斜坡电压；以及
电流电路，其响应于所述负载增大来增大所述斜坡电压的斜率。
10.如权利要求9所述的调压器，其特征在于，所述滤波电路包括低通滤波器。
11.如权利要求9所述的调压器，其特征在于，所述滤波电路包括：
电阻器，其具有接收所述滞后电压的第一端以及耦合到滤波节点的第二端；
电容器，其具有耦合到所述滤波节点的第一端以及耦合到基准节点的第二端；以及
缓冲器，其具有耦合到所述滤波节点的输入以及提供所述经滤波的滞后电压的输出。
12.如权利要求9所述的调压器，其特征在于，所述斜坡电路包括：
耦合在斜坡节点和基准节点之间的斜坡电容器；以及
耦合在所述斜坡节点和所述基准节点之间的电流宿，所述电流宿从所述斜坡电容器中吸取电流。
13.如权利要求12所述的调压器，其特征在于，所述电流电路响应于所述负载增大来从所述斜坡电容器中吸取额外的电流。
14.如权利要求12所述的调压器，其特征在于，所述电流电路包括跨导误差放大器，所述跨导误差放大器具有耦合以感测输出电压条件的输入以及耦合到所述斜坡节点的输出。
15.如权利要求12所述的调压器，其特征在于，所述电流电路包括：
电容器，其具有耦合到输出电压节点的第一端以及第二端；
电阻器，其具有耦合到所述电容器的所述第二端的第一端以及耦合到输出基准节点的第二端；以及
跨导放大器，其具有耦合到所述电容器的所述第二端的非反相输入，具有耦合到所述输出基准节点的反相输入，并且具有耦合到所述斜坡节点的输出。
16.如权利要求9所述的调压器，其特征在于：
所述至少一个开关电路包括多个开关电路，每一开关电路由多个PWM时钟信号中的对应的一个来控制；并且
其中所述PWM逻辑包括相位序列发生器，所述相位序列发生器将所述脉冲控制时钟信号转换为主时钟信号以及所述多个PWM时钟信号。
17.如权利要求16所述的调压器，其特征在于，所述斜坡电路对于所述主时钟信号的每一次置为有效将所述斜坡电压重置为所述经滤波的滞后电压。
18.一种生成用于电压发生器的脉冲控制信号的方法，包括：
将斜坡电压与补偿电压进行比较并提供相应的脉冲控制信号，其中所述补偿电压指示输出电压误差；
提供窗口电压并向所述补偿电压添加所述窗口电压以提供滞后电压；
对所述滞后电压进行滤波以提供经滤波的滞后电压，其中所述补偿电压和所述经滤波的滞后电压之间的差值在稳态条件期间是所述窗口电压，并且其中所述差值响应于指示负载增大的所述补偿电压的改变而减少；
提供在所述经滤波的滞后电压和所述补偿电压之间倾斜的所述斜坡电压；以及
响应于所述电压发生器的负载增大来增大所述斜坡电压的斜率。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述对所述滞后电压进行滤波包括用低通滤波器来对所述滞后电压进行滤波。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述增大所述斜坡电压的斜率包括响应于所述负载增大来增加斜坡电容器的放电。
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