CN112636568A - 用于缓解dc-dc调节器中的甩负荷瞬态的电感电流分流器 - Google Patents

用于缓解dc-dc调节器中的甩负荷瞬态的电感电流分流器 Download PDF

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Abstract

本公开涉及用于缓解DC‑DC调节器中的甩负荷瞬态的电感电流分流器。一种电压调节器电路包含：开关电路，该开关电路被配置为使用表示目标电压值与电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节该输出电压；电感器，该电感器耦合到开关电路并且被配置为向输出节点提供电感电流；以及分流电路，该分流电路并联耦合到电感器并且被配置为当输出电压超过指定的最大输出电压时将电感电流从输出节点分流。

Description

用于缓解DC-DC调节器中的甩负荷瞬态的电感电流分流器
技术领域
本文件涉及调节器电路，并且特别地涉及缓解直流-直流(DC-DC)调节器电路中的输出瞬态。
背景技术
调节器电路可用于从电路输入生成调节的输出。例如，降压调节器电路使用输入电压来生成小于输入电压的调节的输出电压，而升压调节器电路生成大于输入电压的调节的输出电压。开关用于对电路的电感器进行充电和放电以产生调节的输出。在这些类型的电路中以及在非基于电感器的调节器电路中，输出负荷电流瞬态可导致在调节的输出电压上产生不期望的电压瞬态。
发明内容
本文件总体上涉及用于电压调节的电子电路，并且更具体地涉及缓解甩负荷瞬态对调节器电路的影响的改进。
在一些方面，一种电压调节器电路包括：开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及分流电路，所述分流电路并联耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
在一些方面，一种操作电压转换器电路的方法包括：激活和停用开关电路以对电感器进行充电和放电以生成输出电压，以及向所述电压调节器电路的输出节点提供电感电流；使用表示目标电压值与所述输出电压之间的差值的误差信号来调整所述开关电路的开关占空比以调节所述输出电压；将所述输出电压与指定的最大输出电压进行比较；以及当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
在一些方面，一种电压调节器包括：开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及分流电路回路，所述分流电路回路耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时使所述电感电流远离所述输出节点循环，以及当所述输出电压降低到小于所述指定的最大输出电压的目标电压时将所述电感电流恢复到所述输出节点。
本部分旨在提供本专利申请的主题的概述。其并不旨在提供对本发明的排他性或穷尽性的解释。详细描述被包括在内，以提供关于本专利申请的进一步信息。
附图说明
在未必按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述类似的部件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示类似部件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文件中所讨论的各种实施例。
图1是电压调节器电路的示例的示意图。
图2示出了用于经历甩负荷的常规调节器电路的电流和电压波形。
图3是操作电压调节器电路的方法的流程图。
图4示出了用于图1的电压调节器电路的电流和电压波形。
图5是电压调节器电路的另一个示例的示意图。
图6示出了用于图5的电压调节器电路的电流和电压波形。
图7是升压调节器电路的示例的示意图。
图8是升降压调节器电路的示例的示意图。
具体实施方式
图1是电压调节器电路100的示例的示意图。电路包括顶部栅极晶体管M1、底部栅极晶体管M2和电感器102(L)。在该示例中，M1和M2是场效应晶体管(FET)。电压调节器电路100可包括电耦合到输出节点的输出电容器104，并且可向输出负荷提供输出电压VOUT。电压调节器电路100包括开关电路110，该开关电路具有栅极驱动器114并且包括M1和M2。栅极驱动器114(例如，通过逻辑电路系统)被配置为使用时钟信号来提供包括充电部分和放电部分的开关占空比。电压调节器电路100在开关占空比的充电部分期间接收电能。
电感器102可耦合在输出电容器104与开关电路节点108之间。底部栅极晶体管M2可电耦合在开关电路节点108与电路接地之间，而顶部栅极晶体管M1可电耦合在开关电路节点108与输入节点之间，该输入节点电耦合到输入电压VIN。
在连续循环的充电部分期间，晶体管M1导通或激活以将开关电路节点108的电压几乎升高到输入电压VIN。该最初激活驱动逐渐增加的电流通过电感器102并到达输出电容器104和负荷。在开关占空比的放电部分期间，M2导通以将开关电路节点108几乎拉到电路接地。该第二次激活向输出电容器104和负荷提供来自存储在电感器102中的能量的逐渐下降的电流。
可自动调整开关占空比的充电部分的持续时间以将输出电压VOUT保持在指定电平。可使用包括误差放大器电路112的电路反馈回路来完成调整。误差放大器电路112生成表示目标电压值与电压调节器电路100的输出节点处的电压VOUT之间的差值的误差信号。(例如，使用电阻分压器)可对输出电压进行缩放以向误差放大器电路112提供输出电压的缩放表示，而不是将实际输出电压作为反馈电压。误差放大器电路112将反馈电压(VFB)与参考电压(VREG)进行比较以生成误差信号。VREG可为期望的调节输出电压或从期望的调节输出电压得出的缩放电压。
开关电路110可包括用于实现脉冲宽度调制(PWM)开关控制的逻辑电路。开关电路110根据输出电压来设定开关占空比的充电部分和放电部分的持续时间。例如，开关电路110可基于误差信号与参考波形信号的比较来导通顶部栅极晶体管M1持续一定的持续时间，然后激活底部栅极晶体管M2持续时钟信号的每个周期的剩余时间。
在每个开关占空比期间，激活M1晶体管会在电感器中生成逐渐增加的电流，而激活M2晶体管会在电感器中生成逐渐降低的电流。先增加然后降低的电流将反馈电压保持在基本上等于参考电压VREF的值。该激活序列将输出端口处的输出电压VOUT保持在期望电平，而与负荷处的电流需求无关。
在图1所示的示例中，电路拓扑和目标电压值为VOUT生成调节的电压，该调节的电压小于电压调节器电路(例如，降压调节器电路)的输入VIN处的电压。其它示例可包括：用于生成大于VIN的调节的VOUT的电压调节器电路拓扑(例如，升压调节器电路)和用于生成可小于或大于VIN的调节的VOUT的电路拓扑(例如，升降压调节器电路)等等。
DC-DC电压调节器在负方向上的输出负荷瞬态(例如，甩负荷，其中负荷已移除并且负荷电流ILOAD减小到零)通常会在调节的输出电压VOUT上产生正电压瞬态。这是由于：a)电压调节器对校正被输送到负荷的电流的量的有限的响应时间，以及b)输出电容器中的串联电阻(ESR)和串联电感(ESL)的组合的近瞬时效应。对于基于电感器的DC-DC调节器，该问题会更加严重，其中电感电流IL不能立即改变，并且电感电流通常会继续被输送到输出电容器持续附加循环，直到电流可减小到零为止。这种到减小的负荷的电感电流的持续输送会导致调节的输出电压进一步增加，这有违反输出电压规范的风险；尤其是应用需要严格控制输出电压时。该正电压瞬态可能会由于过电压监控电路跳闸而导致系统停机，或者更糟糕的是，由于过电压应力而可能会损坏连接到输出节点的电路。
图2示出了用于经历甩负荷的常规降压调节器电路的电流和电压波形(例如，如顶部曲线图所示，ILOAD在时间t1处从值IMAX降低到零)。恰好在甩负荷事件之前，中间曲线图中的电感电流波形IL在DC-DC开关频率下表现出正常纹波，而输出电压VOUT在相同频率下表现出对应的电压纹波，这是因为COUT经历IL的AC分量(因为ICOUT＝IL-ILOAD)。在t1之后，所有电感电流205(包括DC分量IMAX)被输送到输出电容器，直到电感电流205可下降到零为止。无论降压调节器控制方案是断开M1和M2两者还是仅仅导通M2，都是如此。如图2所示，在底部曲线图中，对该额外电流的输出电压响应是电压过冲210。过冲量取决于COUT的值，并且较高的COUT值会导致电压过冲215减小。然而，与增加输出电容相关联的材料清单(BOM)和电路板空间的成本增加了。另外，因为电感电流继续被输送到输出节点，所以增加COUT的电容并不能消除附加过冲，只能减小它。
为了消除或限制电压过冲，可将电感电流从输出电容器COUT和输出节点VOUT分流。这导致电感电流下降到零，而输出电压不再进一步增加。
图3是操作电压调节器电路(诸如图1的电压调节器电路)的方法的流程图。在305处，激活和停用开关电路以对电感器进行充电和放电以生成输出电压，并且向电压调节器电路的输出节点提供电感电流。在310处，使用表示目标电压值与输出电压之间的差值的误差信号来调整开关电路的开关占空比以调节输出电压。在某些示例中，PWM用于调节输出电压。
在315处，将输出电压与指定的最大输出电压进行比较。指定的最大电压可大于期望的调节电压。在320处，当输出电压超过指定的最大输出电压时将电感电流从输出节点分流。
返回到图1，为了将电感电流分流，电压调节器电路包括分流电路，当输出电压超过指定的最大输出电压时，该分流电路将电感电流从输出节点和输出电容器分流。分流电路包括并联连接到电感器L的晶体管M3。晶体管M3用作由滞后比较器120控制的分流开关。当输出电压上升到指定的最大输出电压值(VHI)时，比较器120的输出为有效或高电平。由于其滞后，直到输出电压下降到低于VHI(例如，期望的调节电压电平VREG)的值时，比较器120的输出才恢复无效或低电平。
图4示出了用于图1的电压调节器电路的电流和电压波形。图4中的顶部曲线图示出了经历在时间t1处发生的与图2中相同的甩负荷瞬态的电压调节器电路。在图4中，t1之前的IL和VOUT的波形也与图2相同。紧接在t1之后，所有电感电流405(包括DC分量IMAX)最初被输送到输出电容器，从而导致VOUT最初上升。然而，当VOUT上升到VHI时(在图4的底部曲线图中在时间t2处示出)，比较器120跳闸并导通晶体管M3。如IM3的波形所示，电感电流405然后从输出电容器分流，并且取而代之的是在充当“甩负荷分流器”的M3中循环。尽管M3导通，但是主控制回路晶体管M1和M2均断开。在M3导通的情况下，电感电流可下降到零，而输出电压410不再进一步增加。
因为循环电感电流不会流向输出电容器COUT，所以它不必“快速”达到零。循环电感电流衰减到零的速度取决于晶体管M3的尺寸。较小的M3(即，较高的导通电阻RDS(ON))加快衰减到零，并且就硅管芯面积而言成本较低，但是M3的尺寸不应太小，因为它必须耗散存储在电感器中的能量E(E＝1/2LIMAX 2)。另外，如果M3两端的压降超过VOUT加二极管压降，则M2的体二极管将导通，从而限制M3两端的压降，并且可能将COUT放回电流回路中。由于变化电流乘以M3中的电阻(IR)压降，因此衰减遵循指数曲线。在成本与能耗之间取得良好性能折衷的示例是将M3的尺寸设计在M2的尺寸的5％至10％左右。比较器120的低滞后电压电平应被设定为使得如果输出电压随后下降到目标电压值VREG附近(由于泄漏或由于新的负荷导通)，则M3断开并且恢复正常的控制回路操作。
图5是电压调节器电路500的另一个示例的示意图。该电路是如图1中的降压调节器电路，并且如图1包括电感器502、顶部开关晶体管(M1)、底部开关晶体管(M2)、具有滞后的比较器520以及误差放大器512。与图1的区别在于，分流电路包括电流匹配放大器522和作为分流开关从VOUT连接到地的晶体管M4。电流匹配放大器522的输入连接到底部开关晶体管M2和分流开关晶体管M4。电流匹配放大器522的输出耦合到M4的控制栅极，并且电流放大器包括连接到比较器520的输出的使能输入。
图6示出了用于图5的电压调节器电路的电流和电压波形。功能与图1的电路相同直到时间t2为止。在顶部曲线图中，电压调节器电路经历在时间t1处发生的与图4中相同的甩负荷瞬态，并且在甩负荷瞬态之前，图6中的电感电流波形IL在DC-DC开关频率下表现出正常纹波。在时间t1之后，所有电感电流605(包括DC分量IMAX)最初被输送到输出电容器COUT。在时间t2处，当VOUT上升到VHI时，比较器520跳闸(例如，输出变高)。
此时，顶部开关晶体管M1断开，并且分流开关晶体管M4导通，并且电流匹配放大器522由比较器520的输出启用。电流匹配放大器522控制M4以在M4中生成正漏极电流以匹配M2的负漏极电流。在图6中，IM4的波形示出了流经M4的电感电流。在M2和M4的这些漏极电流“匹配”的程度上，被输送到输出电容器COUT的电感电流的所得部分为零，并且输出电压610与VHI相比将不会进一步增加，如图6的底部曲线图所示。晶体管M4的尺寸可与M2相同或成比例(例如，尺寸(M4)＝尺寸(M2/k)，其中k是正整数)。如在图1的示例中，在M2和M4中循环的电感电流不会流向输出电容器COUT，并且不必快速达到零。当VOUT降低到小于比较器520的低滞后电压电平时，分流开关连接被移除，并且电路恢复正常操作。
图1和图5的示例中的电路是降压调节器电路。缓解电路输出处的甩负荷瞬态的示例的方法可用于其它类型的调节器电路。
图7是升压调节器电路700的示例的示意图。在该示例中，电感器702耦合到电压调节器电路的输入节点VIN和开关电路节点708。开关电路包括：第一开关晶体管M1，该第一开关晶体管耦合到开关电路节点708和电路接地节点；以及第二开关晶体管M2，该第二开关晶体管耦合到输出节点和开关电路节点。开关电路的栅极驱动器未示出。分流开关晶体管M3并联耦合到电感器702，并且耦合到开关电路节点708和输入节点VIN。当输出电压VOUT超过滞后比较器720的跳闸电压时，分流开关晶体管M3导通以使电感电流循环并且将电感电流从输出电容器COUT和输出节点分流以限制输出电压的瞬态。
图8是升降压调节器电路800的示例的示意图。在该示例中，电感器802耦合到第一开关电路节点808和第二开关电路节点809。开关电路包括：第一开关晶体管MA，该第一开关晶体管耦合到输入节点VIN和第一开关电路节点808；以及第二开关晶体管MB，该第二开关晶体管耦合到第一开关电路节点808和电路接地节点。开关电路进一步包括：第三开关晶体管MC，该第三开关晶体管耦合到第二开关电路节点809和电路接地节点；以及第四开关电路MD，该第四开关电路耦合到第二开关电路节点809和输出节点VOUT。分流开关晶体管M3耦合到第一开关电路节点808和第二开关电路节点809。如在其它示例中一样，当输出电压VOUT超过滞后比较器820的跳闸电压时，分流开关晶体管M3导通以使电感电流IL循环。在甩负荷瞬态的情况下，这会将电感电流从输出电容器和输出节点分流以限制输出电压。
本文描述的方法、电路和系统提供了DC-DC调节器电路，该DC-DC调节器电路以准确且安全的方式将电感电流从输出电容器分流以限制输出电压瞬态并且避免系统停机或损坏电路。
附加描述和方法
方面1可包括主题(诸如一种电压调节器电路)，其包含：开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及分流电路，所述分流电路并联耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
在方面2中，方面1的主题任选地包括：输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点并且被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时使所述分流电路能够将所述电感电流从所述输出电容器分流。
在方面3中，方面2的主题任选地包括比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点。所述分流电路包括并联耦合到所述电感器的分流开关；并且所述分流开关包括耦合到所述比较器电路的输出的控制栅极。所述比较器任选地被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压和小于所述指定的最大输出电压的目标电压进行比较，当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时启用所述分流开关，以及在启用所述分流开关之后在所述输出电压降低到所述目标电压时禁用所述分流开关。
在方面4中，方面3的主题任选地包括所述电感器耦合到所述输出节点，并且所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点。所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输出节点。
在方面5中，方面3的主题任选地包括耦合到所述电压调节器电路的输入节点的所述电感器。所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到开关电路节点和电路接地节点；以及第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述输出节点和所述开关电路节点。所述分流电路并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输入节点。
在方面6中，方面3的主题任选地包括开关电路，所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到所述电压调节器电路的输入节点和第一开关电路节点；第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述第一开关电路节点和电路接地节点；第三开关电路，所述第三开关电路耦合到第二开关电路节点和所述电路接地节点；以及第四开关电路，所述第四开关电路耦合到所述第二开关电路节点和所述输出节点。所述电感器和所述分流开关耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点。
在方面7中，方面1的主题任选地包括输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点。所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点。所述分流电路包括：分流开关，所述分流开关耦合到所述输出节点和电路接地；以及电流匹配放大器，所述电流匹配放大器包括耦合到所述底部开关电路和所述分流开关的输入、耦合到所述分流开关的控制栅极的输出以及使能输入。所述比较器电路被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及向所述电流匹配放大器提供使能信号以将所述电感电流从所述输出电容器分流。
方面8包括主题(诸如一种操作电压调节器电路的方法)或者可任选地与方面1至7的一个或任何组合进行组合以包括此类主题，其包含：激活和停用开关电路以对电感器进行充电和放电以生成输出电压，以及向所述电压调节器电路的输出节点提供电感电流；使用表示目标电压值与所述输出电压之间的差值的误差信号来调整所述开关电路的开关占空比以调节所述输出电压；将所述输出电压与指定的最大输出电压进行比较；以及当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
在方面9中，方面8的主题任选地包括对输出电容器进行充电以生成所述输出电压，以及当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出电容器分流。
在方面10中，方面9的主题任选地包括当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时启用电路分流连接以将所述电流从所述输出电容器分流，以及当所述输出电压降低到小于所述指定的最大输出电压的目标电压时禁用所述电路分流连接。
在方面11中，方面8至10中的一个或任何组合的主题任选地包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成小于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
在方面12中，方面8至10中的一个或任何组合的主题任选地包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成大于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
在方面13中，方面8至10中的一个或任何组合的主题任选地包括形成匹配电流以匹配所述电感电流，以及将所述匹配电流从所述输出节点处的输出电容器分流。
在方面14中，方面13的主题任选地包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成小于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
方面15包括主题(诸如一种电压调节器电路)或者可任选地与方面1至14中的一个或任何组合进行组合以包括此类主题，其包含：开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及分流电路回路，所述分流电路回路耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时使所述电感电流远离所述输出节点循环，以及当所述输出电压降低到小于所述指定的最大输出电压的目标电压时将所述电感电流恢复到所述输出节点。
在方面16中，方面15的主题任选地包括：输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点并且被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时使所述分流电路回路能够将所述电感电流从所述输出电容器分流。
在方面17中，方面15和16中的一个或两个的主题任选地包括：所述电感器，所述电感器耦合到所述输出节点；开关电路，所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点；以及分流电路回路，所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输出节点。
在方面18中，方面15和16中的一个或两个的主题任选地包括：所述电感器，所述电感器耦合到所述电压调节器电路的输入节点；开关电路，所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到开关电路节点和电路接地节点；以及第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述输出节点和所述开关电路节点；以及分流电路回路，所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输入节点。
在方面19中，方面15和16中的一个或两个的主题任选地包括开关电路，所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到所述电压调节器电路的输入节点和第一开关电路节点；第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述第一开关电路节点和电路接地节点；第三开关电路，所述第三开关电路耦合到第二开关电路节点和所述电路接地节点；以及第四开关电路，所述第四开关电路耦合到所述第二开关电路节点和所述输出节点。所述电感器耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点，并且所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器，进而并联耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点。
在方面20中，方面15的主题任选地包括：输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及开关电路，所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点。所述分流电路回路包括所述底部开关电路和耦合到所述输出节点和电路接地的分流开关。所述主题进一步任选地包括：电流匹配放大器，所述电流匹配放大器包括耦合到所述底部开关电路和所述分流开关的输入、耦合到所述分流开关的控制栅极的输出以及使能输入；以及比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点，其中所述比较器电路被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及向所述电流匹配放大器提供使能信号以使所述电感电流在所述分流电路回路中并远离所述输出电容器循环。
这些非限制性方面可以以任何排列或组合进行组合。以上详细描述包括对形成详细描述的一部分的附图的参考。附图通过说明的方式示出了其中可以实践本发明的具体实施例。这些实施例在本文中也被称为“示例”。本文件中提及的所有出版物、专利和专利文件通过引用以其整体并入本文，如同通过引用单独并入。如果本文件与通过引用并入本文的文件之间的用法不一致，那么在所并入的参考文献中的用法应当被认为是对本文件的补充；对于不可调和的不一致性，以本文件中的用法为准。
在本文件中，如在专利文件中常见的那样，使用术语“一”或“一个”用来包括一个或多于一个，这独立于“至少一个”或者“一个或多个”的任何其它实例或用法。在本文件中，除非另有说明，否则术语“或”用于表示非排他性的或，使得“A或B”包括：“A但不包括B”，“B但不包括A”，以及“A和B”。在所附权利要求中，使用术语“包括(including)”和“其中(inwhich)”作为相应术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的简明英语等同物。而且，在以下权利要求中，术语“包括(including)”和“包含(comprising)”是开放式的，即，包括除列在权利要求中的此类术语之后的那些元件之外的元件的系统、装置、物品或处理程序仍然被视为属于所述权利要求的范围。此外，在所附权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不旨在对其对象施加数字要求。本文描述的方法示例至少部分地可以是机器或计算机实现的。
以上描述旨在说明，而不是限制。例如，上述示例(或其一个或多个方面)可以彼此结合使用。在诸如由本领域普通技术人员审查以上描述时可以使用其它实施例。说明书摘要被提供以符合37 C.F.R.§1.72(b)，以允许读者快速确定技术公开的性质。在提交时应理解，其不会被用来解释或限制权利要求的范围或含义。而且，在以上具体实施方式中，可以将各种特征组合在一起以简化本公开。这不应当被解释为意图是未主张保护的公开特征对于任何权利要求是必不可少的。相反，发明主题可能在于少于特定公开实施例的所有特征。因此，以下权利要求书由此被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求本身作为单独的实施例。本主题的范围应参考所附权利要求连同此类权利要求所享有的同等权利的全部范围来确定。

Claims (20)

1.一种电压调节器电路，包含：
开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；
电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及
分流电路，所述分流电路并联耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
2.根据权利要求1所述的电压调节器电路，包括：
输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及
比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点并且被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时使所述分流电路能够将所述电感电流从所述输出电容器分流。
3.根据权利要求1所述的电压调节器电路，包括：
比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点；
其中所述分流电路包括并联耦合到所述电感器的分流开关；并且所述分流开关包括耦合到所述比较器电路的输出的控制栅极；并且
其中所述比较器被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压和小于所述指定的最大输出电压的目标电压进行比较，当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时启用所述分流开关，以及在启用所述分流开关之后在所述输出电压降低到所述目标电压时禁用所述分流开关。
4.根据权利要求3所述的电压调节器电路，
其中所述电感器耦合到所述输出节点；
其中所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点；并且
其中所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输出节点。
5.根据权利要求3所述的电压调节器电路，
其中所述电感器耦合到所述电压调节器电路的输入节点；
其中所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到开关电路节点和电路接地节点；以及第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述输出节点和所述开关电路节点；并且
其中所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输入节点。
6.根据权利要求3所述的电压调节器电路，
其中所述开关电路包括：
第一开关电路，所述第一开关电路耦合到所述电压调节器电路的输入节点和第一开关电路节点；
第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述第一开关电路节点和电路接地节点；
第三开关电路，所述第三开关电路耦合到第二开关电路节点和所述电路接地节点；以及
第四开关电路，所述第四开关电路耦合到所述第二开关电路节点和所述输出节点；并且
其中所述电感器和所述分流开关耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点。
7.根据权利要求1所述的电压调节器电路，包括：
输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；
比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点；
其中所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点；
其中所述分流电路包括：
分流开关，所述分流开关耦合到所述输出节点和电路接地；以及
电流匹配放大器，所述电流匹配放大器包括耦合到所述底部开关电路和所述分流开关的输入、耦合到所述分流开关的控制栅极的输出以及使能输入；并且
其中所述比较器电路被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及向所述电流匹配放大器提供使能信号以将所述电感电流从所述输出电容器分流。
8.一种操作电压调节器电路的方法，所述方法包含：
激活和停用开关电路以对电感器进行充电和放电以生成输出电压，以及向所述电压调节器电路的输出节点提供电感电流；
使用表示目标电压值与所述输出电压之间的差值的误差信号来调整所述开关电路的开关占空比以调节所述输出电压；
将所述输出电压与指定的最大输出电压进行比较；以及
当所述输出电压超过指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出节点分流。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：
对输出电容器进行充电以生成所述输出电压；并且
其中将所述电感电流分流包括当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时将所述电感电流从所述输出电容器分流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述电感电流分流进一步包括当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时启用电路分流连接以将所述电流从所述输出电容器分流，以及当所述输出电压降低到小于所述指定的最大输出电压的目标电压时禁用所述电路分流连接。
11.根据权利要求8所述的方法，其中激活和停用所述开关电路包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成小于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
12.根据权利要求8所述的方法，其中激活和停用所述开关电路包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成大于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
13.根据权利要求8所述的方法，其中将所述电感电流分流包括形成匹配电流以匹配所述电感电流，以及将所述匹配电流从所述输出节点处的输出电容器分流。
14.根据权利要求13所述的方法，其中激活和停用所述开关电路包括对所述开关电路进行脉冲宽度调制以对所述电感器进行充电以生成小于所述电压调节器电路的输入电压的输出电压。
15.一种电压调节器电路，包含：
开关电路，所述开关电路被配置为使用表示目标电压值与所述电压调节器电路的输出节点处的输出电压之间的差值的误差信号来调整开关占空比以调节所述输出电压；
电感器，所述电感器耦合到所述开关电路并且被配置为向所述输出节点提供电感电流；以及
分流电路回路，所述分流电路回路耦合到所述电感器并且被配置为当所述输出电压超过指定的最大输出电压时使所述电感电流远离所述输出节点循环，以及当所述输出电压降低到小于所述指定的最大输出电压的目标电压时将所述电感电流恢复到所述输出节点。
16.根据权利要求15所述的电压调节器电路，包括：
输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；以及
比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点并且被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及当所述输出电压超过所述指定的最大输出电压时使所述分流电路回路能够将所述电感电流从所述输出电容器分流。
17.根据权利要求16所述的电压调节器电路，
其中所述电感器耦合到所述输出节点；
其中所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点；并且
其中所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输出节点。
18.根据权利要求16所述的电压调节器电路，
其中所述电感器耦合到所述电压调节器电路的输入节点；
其中所述开关电路包括：第一开关电路，所述第一开关电路耦合到开关电路节点和电路接地节点；以及第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述输出节点和所述开关电路节点；并且
其中所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器并且耦合到所述开关电路节点和所述输入节点。
19.根据权利要求16所述的电压调节器电路，
其中所述开关电路包括：
第一开关电路，所述第一开关电路耦合到所述电压调节器电路的输入节点和第一开关电路节点；
第二开关电路，所述第二开关电路耦合到所述第一开关电路节点和电路接地节点；
第三开关电路，所述第三开关电路耦合到第二开关电路节点和所述电路接地节点；以及
第四开关电路，所述第四开关电路耦合到所述第二开关电路节点和所述输出节点；并且
其中所述电感器耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点，并且所述分流电路回路包括分流开关，所述分流开关并联耦合到所述电感器，进而并联耦合到所述第一开关电路节点和所述第二开关电路节点。
20.根据权利要求15所述的电压调节器电路，包括：
输出电容器，所述输出电容器耦合到所述输出节点；
其中所述开关电路包括：顶部开关电路，所述顶部开关电路耦合到所述电压调节器电路的开关电路节点和输入节点；以及底部开关电路，所述底部开关电路耦合到所述开关电路节点和电路接地节点；
其中所述分流电路回路包括所述底部开关电路和耦合到所述输出节点和电路接地的分流开关；
其中电压调节器电路进一步包括：
电流匹配放大器，所述电流匹配放大器包括耦合到所述底部开关电路和所述分流开关的输入、耦合到所述分流开关的控制栅极的输出以及使能输入；以及
比较器电路，所述比较器电路耦合到所述输出节点，其中所述比较器电路被配置为将所述输出电压与所述指定的最大输出电压进行比较，以及向所述电流匹配放大器提供使能信号以使所述电感电流在所述分流电路回路中并远离所述输出电容器循环。
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