CN115208188A - 用于开关调节器的控制器及控制开关调节器的方法 - Google Patents

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CN115208188A CN202210357543.3A CN202210357543A CN115208188A CN 115208188 A CN115208188 A CN 115208188A CN 202210357543 A CN202210357543 A CN 202210357543A CN 115208188 A CN115208188 A CN 115208188A
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Abstract

本申请涉及用于开关调节器的控制器及控制开关调节器的方法。根据一个方面，一种控制器包括：误差电路，该误差电路被配置为接收钳位电压和反馈信号，该误差电路被配置为基于该钳位电压和该反馈信号来生成调节参考信号；PWM电路，该PWM电路被配置为接收该调节参考信号和电流感测信号，该PWM电路被配置为基于该调节参考信号和该电流感测信号来生成限位信号或调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于该调节信号为活动状态而增大该钳位电压的量值并且响应于该限位信号为该活动状态而减小该钳位电压的该量值；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于该限位信号和该调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节该输出电流。

Description

用于开关调节器的控制器及控制开关调节器的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年4月6日提交的美国临时申请号63/171,453的优先权和权益，该申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本申请涉及用于开关调节器的控制器及控制开关调节器的方法。
背景技术
开关调节器可使用一个或多个开关将输入电压转换为输出电压。开关调节器可接近峰值线圈电流但低于线圈饱和电流阈值进行操作。
发明内容
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：误差电路，该误差电路被配置为接收钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号，其中该误差电路被配置为基于钳位电压和反馈信号来生成调节参考信号；脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路被配置为接收调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号，其中PWM电路被配置为基于调节参考信号和电流感测信号来生成限位信号或调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号为活动状态而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号为活动状态而减小钳位电压的量值；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
根据一些方面，误差电路包括误差放大器，该误差放大器被配置为基于反馈信号的量值与参考电压的差来生成误差电压。误差电路包括限压器，该限压器被配置为基于误差电压和钳位电压来生成调节参考信号。误差电路包括连接到误差放大器的输出端的比较器、连接到比较器的输出端的开关以及连接到开关的控制输入端的控制寄存器。PWM电路包括限流器比较器，该限流器比较器被配置为响应于电流感测信号的量值大于第一参考电压而激活限位信号。PWM电路包括组合电路，该组合电路被配置为将斜坡信号与电流感测信号组合以生成修改的电流感测信号和调节比较器，该调节比较器被配置为响应于修改的电流感测信号的量值大于第二参考电压而激活调节信号。钳位电路包括钳位控制定序器，该钳位控制定序器被配置为响应于调节信号被激活而生成增大信号，其中钳位控制定序器被配置为响应于限位信号被激活而生成减小信号。响应于增大信号，钳位控制定序器被配置为致使第一开关转变到闭合位置以将第一电流源连接到电容器，其中第一电流源连接到内部电压。响应于减小信号，钳位控制定序器被配置为致使第二开关转变到闭合位置以将第二电流源连接到电容器，其中第二电流源连接到地。钳位控制定序器被配置为接收时钟信号并且根据时钟信号生成增大信号或减小信号。PWM电路包括：限流比较器，该限流比较器被配置为致使限位信号的激活；调节比较器，该调节比较器被配置为致使调节信号的激活；以及一个或多个锁存器，该一个或多个锁存器连接到限流比较器的输出端和调节比较器的输出端中的至少一者。
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：误差电路，该误差电路被配置为接收钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号，该误差电路被配置为基于钳位电压和反馈信号来生成调节参考信号；脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路包括：限流比较器，该限流比较器被配置为响应于表示输出电流的电流感测信号的量值大于第一参考电压来激活限位信号；和调节比较器，该调节比较器被配置为响应于修改的电流感测信号大于调节参考信号来激活调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号被激活而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号被激活而减小钳位电压的量值；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
根据一些方面，PWM电路包括组合电路，该组合电路被配置为将斜坡信号与电流感测信号组合以生成修改的电流感测信号。误差电路包括：误差放大器，该误差放大器被配置为基于反馈信号的量值与第二参考电压的差来生成误差电压；和限压器，该限压器被配置为基于误差电压和钳位电压来生成调节参考信号。误差电路包括：误差放大器，该误差放大器被配置为基于反馈信号的量值与第二参考电压的差来生成误差电压；比较器，该比较器连接到误差放大器的输出端、连接到比较器的输出端的开关以及连接到开关的控制输入端的控制寄存器。PWM电路包括：定时信号发生器，该定时信号发生器被配置为生成时钟信号；逻辑电路，该逻辑电路连接到限流比较器的输出端和调节比较器的输出端；以及锁存器，该锁存器具有被配置为接收时钟信号的第一输入端以及连接到逻辑电路的输出端的第二输入端。PWM电路包括：定时信号发生器，该定时信号发生器被配置为生成时钟信号；第一锁存器，该第一锁存器具有连接到限流比较器的输出端的第一输入端和被配置为接收时钟信号的第二输入端；第二锁存器，该第二锁存器具有连接到调节比较器的输出端的第一输入端和被配置为接收时钟信号的第二输入端；以及逻辑电路，该逻辑电路具有连接到第一锁存器的输出端的第一输入端、连接到第二锁存器的输出端的第二输入端、以及被配置为接收时钟信号的第三输入端。钳位电路包括钳位控制定序器，该钳位控制定序器被配置为接收限位信号和调节信号；第一电流源，该第一电流源连接到内部电压；第二电流源，该第二电流源连接到地；第一开关，该第一开关连接到第一电流源和节点，该第一开关被配置为响应于限位信号被激活而转变到闭合状态；第二开关，该第二开关连接到第二电流源和节点，该第二开关被配置为响应于调节信号被激活而转变到闭合状态；以及电容器，该电容器连接到节点。
根据一个方面，控制开关调节器的方法包括：基于钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号来生成调节参考信号；基于调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号来生成限位信号和调节信号中的至少一者；响应于调节信号为活动状态而增大钳位电压的量值；响应于限位信号为活动状态而减小钳位电压的量值；并且响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
根据一些方面，该方法可包括响应于电流感测信号的量值大于参考电压来激活限位信号。该方法可包括：生成斜坡信号；将斜坡信号与电流感测信号组合以生成修改的电流感测信号；并且响应于修改的电流感测信号的量值大于参考电压来激活调节信号。该方法可包括：基于限位信号和调节信号中的至少一者来生成PWM输出信号；并且基于PWM输出信号来生成驱动信号，该驱动信号被配置为控制电源开关的切换操作。
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路被配置为接收表示阈值电压电平的调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号，该PWM电路被配置为基于调节参考信号和电流感测信号来生成限位信号或调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号处于活动状态而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号处于活动状态而减小钳位电压的量值；误差电路，该误差电路被配置为基于钳位电压来调整调节参考信号；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
附图说明
图1A示出了根据一个方面的开关调节器。
图1B示出了根据一个方面的开关调节器的控制器。
图1C示出了根据另一个方面的开关调节器的控制器。
图2示出了描绘根据一个方面的由开关调节器生成的各种信号的时序图。
图3示出了根据一个方面的开关调节器的控制器的示例。
图4示出了根据另一个方面的开关调节器的控制器的示例。
图5示出了根据一个方面的开关调节器的控制器的误差电路的示例。
图6示出了根据另一个方面的开关调节器的控制器的误差电路的示例。
图7示出了描绘根据一个方面的开关调节器的控制器的示例性操作的流程图。
具体实施方式
本说明书涉及一种开关调节器，其包括限流器电路，该限流器电路可允许开关调节器接近(或处于)峰值电流阈值操作，从而提高开关调节器的效率。而且，限流器电路可减少(或消除)电流过冲或下冲和/或可减少(或预防)子谐波振荡，这些子谐波振荡可提供进入(并且离开)限流模式的平滑转变。
图1A至图1C示出了根据一个方面的开关调节器100的示例。开关调节器100可接收输入电压(Vin)112并且生成输出电压(Vout)。开关调节器100可以是电压转换器。在一些示例中，开关调节器100是直流到直流(DC-DC)转换器，并且可包括具有任何数量的相位的任何类型的DC-DC拓扑。
如图1A所示，开关调节器100包括功率级102、反馈信号发生器106和控制器104。功率级102可将输入电压(Vin)112转换成输出电压(Vout)。尽管图1A中描绘了一个功率级102，但开关调节器100可包括任何数量的功率级102，包括两个功率级102或多于两个功率级102。功率级102可包含广泛多种拓扑中的一种，诸如降压转换器、升压转换器、反相降压-升压转换器、反激转换器、有源钳位正激转换器、单开关正激转换器、双开关正激转换器、推挽式转换器、半桥式转换器、全桥式转换器、相移式全桥式转换器等。在一些示例中，功率级102包括开关谐振转换器。
功率级102可包括多个电路部件，诸如二极管、开关(例如，晶体管、场效应晶体管(FET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))、电容器、电感器和/或变压器等。功率级102可包括电感器108、电源开关110、二极管116、电容器118和感测电阻器114。尽管图1A中描绘了一个电源开关110，但功率级102可包括任何数量的开关。在一些示例中，电源开关110包括场效应晶体管(FET)。
电感器108具有用于接收输入电压(Vin)112的第一端子，以及连接到二极管116和电源开关110的第二端子。二极管116具有连接到电感器108的阳极，以及用于提供输出电压(Vout)的阴极。电容器118具有连接到二极管116的阴极的第一端子，以及连接到地的第二端子。负载120具有连接到二极管116的阴极的第一端子，以及连接到地的第二端子。感测电阻器114可与电源开关110串联连接。感测电阻器114可设置在电源开关110和接地之间。感测电阻器114上的电压可表示输出电流的电平。
反馈信号发生器106可接收输出电压(Vout)并且生成表示输出电压(Vout)的电平的反馈信号103。在一些示例中，反馈信号103是输出电压(Vout)的按比例缩小的版本。反馈信号发生器106包括电阻器122和电阻器124。电阻器122与电阻器124串联连接。在一些示例中，电阻器122连接到二极管116的阴极。节点123设置在电阻器122和电阻器124之间。节点123上的电压可表示反馈信号103。
控制器104被配置为基于电流感测信号101和反馈信号103来生成驱动信号105以用于驱动电源开关110。控制器104包括被配置为接收电流感测信号101的电流感测端子126。电流感测端子126可连接到感测电阻器114的端子。控制器104可包括被配置为接收反馈信号103的反馈端子128。反馈端子128可连接到反馈信号发生器106的节点123。控制器104包括被配置为接收供电电压(Vsupply)的供电电压端子130。供电电压端子130可连接到被配置为生成供电电压(Vsupply)的供电电容器139。控制器104可包括连接到地的接地端子132。控制器104可生成驱动电源开关110的驱动信号105。控制器104包括连接到电源开关110的门的驱动端子134。驱动端子134可输出驱动信号105以驱动电源开关110的门，该门控制电源开关110的切换操作。
图1B示出了根据一个方面的控制器104的示例。控制器104可调节具有减少的子谐波振荡的功率级102的输出和在转换器线圈(例如，电感器108)的饱和电流附近的最大功率输出。控制器104可包括在集成电路封装内。控制器104包括误差电路136、内部供电电路138、钳位电路140、脉宽调制(PWM)电路142和驱动电路144。
误差电路136可从反馈端子128接收反馈信号103并且从钳位电路140接收钳位电压113。误差电路136可使用反馈信号103和钳位电压113来生成调节参考信号111。如图1B所示，误差电路136连接到反馈端子128，并且误差电路136连接到钳位电路140的输出端。
内部供电电路138可从供电电压端子130接收供电电压(Vsupply)并且生成内部电压(Vinternal)。内部供电电路138连接到供电电压端子130。在一些示例中，如图1C所示，钳位电路140使用由内部供电电路138生成的内部电压(Vinternal)。
PWM电路142可从电流感测端子126接收电流感测信号101并且从误差电路136接收调节参考信号111。PWM电路142可连接到电流感测端子126，并且PWM电路142可连接到误差电路136的输出端。PWM电路142可生成限位信号115、调节信号117和PWM输出信号119。基于调节参考信号111和电流感测信号101，PWM电路142被配置为生成限位信号115、调节信号117和PWM输出信号119。
驱动电路144可从PWM电路142接收PWM输出信号119并且生成驱动信号105以驱动电源开关110。限位信号115和调节信号117是提供给钳位电路140的信号。钳位电路140可接收限位信号115和调节信号117，并且可生成被提供给误差电路136的钳位电压113。
如图1C所示，误差电路136可包括误差放大器148和受控限压器146。误差放大器148包括被配置为接收反馈信号103的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源150提供的第一参考电压的第二输入端(例如，反相输入端)。误差放大器148可比较反馈信号103的量值和第一参考电压，并且基于该比较生成误差电压125。误差放大器148的输出受到受控限压器146的限制，使得误差电压125不能超出由限制器控制信号限定的电平。受控限压器146可接收误差放大器148的输出(例如，误差电压125)和钳位电路140的输出(例如，钳位电压113)并且生成调节参考信号111。例如，受控限压器146可基于钳位电压113的量值来调整误差电压125，从而生成调节参考信号111。
PWM电路142包括定时信号发生器164、组合电路166、限流比较器170和调节比较器178。在一些示例中，PWM电路142包括逻辑电路172和锁存器174。
定时信号发生器164可生成时钟信号127和斜坡信号129。斜坡信号129包括根据例如电压斜率增大的电压。组合电路166可接收电流感测信号101和斜坡信号129并且生成修改的电流感测信号135。在一些示例中，组合电路166包括求和电路，该求和电路将两个或更多个信号添加到一起。在一些示例中，修改的电流感测信号135包括斜升的电流感测信号。例如，组合电路166可将斜坡信号129与电流感测信号101组合(或组合到该电流感测信号)以生成修改的电流感测信号135。将斜坡信号129注入电流感测信号101可减少或防止子谐波振荡。修改的电流感测信号135可包括具有电压斜率的电压信号，其中电压信号在一定时间段内对应于电流感测信号101，并且电压斜率具有斜坡信号129的斜率。
限流比较器170包括被配置为接收电流感测信号101的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源168提供的第二参考信号的第二输入端(例如，反相输入端)。限流比较器170可将电流感测信号101的量值与第二参考信号进行比较，并且响应于电流感测信号101的量值大于第二参考信号，限流比较器170可生成限位信号115。限位信号115可具有逻辑低状态或逻辑高状态。在示例中，限位信号115(例如，具有逻辑高状态的限位信号115)的激活指示开关调节器100已经达到限流阈值(例如，已经进入限流模式)。如上所指示，电流感测信号101可指示输出电流(例如，通过电感器108的电流)的量值，并且如果输出电流的量值(如由电流感测信号101表示)大于第二参考信号，则限流比较器170可激活限位信号115以限制通过电感器108的电流的量。限位信号115被提供给斜坡电路140。
如果电流感测信号101已超出第二参考信号，则限流比较器170可终止进行中的有源脉冲，这可减少或防止过冲事件(例如，过电流事件)。限流比较器170可将开关电流的样本与第二参考信号进行比较。例如，电流感测信号101可以是表示通过电源开关110的电流的电压。如果开关电流大于第二参考信号(例如，限流比较器170翻转)，则限流比较器170可激活限位信号115的逻辑高。限流比较器翻转可指示钳位电压113将减小。例如，限流比较器170可防止监视的开关电流上升到高于预定电流电平(例如，如由第二参考信号表示)。
调节比较器178可提供峰值电流或转换器功率级以对应于误差电压125。例如，误差放大器148可驱动(例如，转向)峰值电流，使得输出电压保持调节。调节比较器178包括被配置为从组合电路166接收修改的电流感测信号135的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为从误差电路136接收调节参考信号111的第二输入端(例如，反相输入端)。调节比较器178可将修改的电流感测信号135的量值与调节参考信号111的量值进行比较，并且响应于修改的电流感测信号135的量值大于调节参考信号111的量值，调节比较器178可生成(例如，激活)调节信号117(例如，调节比较器178翻转)。调节比较器翻转可指示钳位电压113将增大。在一些示例中，调节信号117的生成致使调节信号117具有逻辑高电平。调节信号117被提供给钳位电路140。
类似于限流比较器170，如果修改的电流感测信号135的量值大于调节参考信号111的量值，则调节比较器178可终止进行中的有源脉冲。调节比较器178可将修改的电流感测信号135的量值与(例如，由误差电路136输出的)调节参考信号111的量值进行比较，并且如果修改的电流感测信号135的量值大于调节参考信号111的量值，则调节比较器178可激活调节信号117的逻辑高。在一些示例中，调节信号117的逻辑高状态可指示峰值电流(或转换器功率级)不遵循(例如，不对应于)调节参考信号111。在一些示例中，调节信号117的逻辑低状态可指示峰值电流(或转换器功率级)遵循(例如，对应于)调节参考信号111。在一些示例中，PWM电路142包括前沿消隐和/或滤波电路，以减少或防止电流尖峰触发限流比较器170。
逻辑电路172可接收限流比较器170的输出和调节比较器178的输出。在一些示例中，逻辑电路172包括OR门，该OR门具有连接到限流比较器170的输出端的第一输入端以及连接到调节比较器178的输出端的第二输入端。逻辑电路172的输出端连接到锁存器174。在一些示例中，锁存器174包括置位复位(SR)锁存器，该SR锁存器具有被配置为接收时钟信号127的置位输入端以及连接到逻辑电路172的输出端的复位输入端。锁存器174可生成PWM输出信号175。驱动电路144包括门驱动器176。门驱动器176包括连接到锁存器174的输出端并且被配置为接收PWM输出信号175的输入端。门驱动器176被配置为响应于PWM输出信号175来生成驱动信号105。门驱动器176具有连接到驱动端子134的输出端。
钳位电路140可监视限位信号115和调节信号117，并且调整钳位电压113的量值。在一些示例中，钳位电路140调整钳位电压113的量值以置位调节参考信号111的量值的钳位限制电平。通常，当调节比较器170首先翻转(例如，修改的电流感测信号135大于调节参考信号111)时，钳位电路140可逐渐增大(例如，一次一个步长)电压，从而转向受控限压器146(例如，钳位电压113)，使得允许误差电压125(例如，主开关电流)增大。当限流比较器170首先翻转时(例如，电流感测信号101大于由电压源168提供的参考电压)，钳位电路140可逐渐减小(例如，一次一个步长)电压，从而转向受控限压器146(例如，钳位电压113)，使得误差电压125被迫减小。在一些示例中，当在过载情形中时，受控限压器146正钳位误差电压125(例如，减少由调节比较器178使用的调节参考信号111)，在限流比较器170和调节比较器178交替时可维持平衡，因此维持由两个比较器施加的峰值电流。
钳位电路140包括钳位控制定序器162。钳位控制定序器162可接收限位信号115和调节信号117。基于限位信号115和调节信号117中的至少一者，钳位控制定序器162可生成增大信号131或减小信号133以调整钳位电压113的量值。在一些示例中，钳位电压113的量值可响应于限流比较器170或调节比较器178的输出而增大或减小。在一些示例中，调节参考信号111的所得量值是表示与转换器线圈中(例如，电感器108内)的峰值电流类似的电流的电压。
钳位电路140包括连接到内部电压(Vinternal)的电流源151、开关152、开关154、连接到地的电流源156(例如，接地端子132)以及连接到地的电容器180(例如，接地端子132)。开关152具有连接到电流源151的第一端子，以及连接到节点155的第二端子。开关152可接收增大信号131。增大信号131可具有逻辑高状态或逻辑低状态。在一些示例中，增大信号131的激活致使增大信号131转变到逻辑高状态。增大信号131可致使开关152在闭合状态(其中电流源151连接到节点155)和断开状态(其中电流源151与节点155断开)之间转变。在一些示例中，当增大信号131被激活(例如，逻辑高状态)时，开关152转变到闭合状态，这致使钳位电压113增大，从而允许更多电流通过电感器108。电容器180具有连接到节点155的第一端子，以及连接到地的第二端子(例如，接地端子132)。
开关154具有连接到节点155的第一端子，以及连接到电流源156的第二端子。开关154可接收减小信号133。减小信号133可具有逻辑低状态或逻辑高状态。减小信号133致使开关154在闭合状态(其中电流源156连接到节点155)和断开状态(其中电流源156与节点155断开)之间转变。在一些示例中，当减小信号133被激活(例如，逻辑高状态)时，开关154转变到闭合状态，这致使钳位电压113减小，从而限制通过电感器108的电流。
钳位电压113的量值响应于电流感测信号101大于第二参考电压而减小。例如，响应于电流感测信号101大于第二参考电压，限流比较器170可为生成限位信号115的逻辑高状态。钳位控制定序器162检测限位信号115的逻辑高状态，并且可激活开关152以处于断开位置并且可激活开关154以处于闭合位置，这致使钳位电压113的量值减小。
当修改的电流感测信号135大于调节参考信号111时，可增大钳位电压113的量值。例如，响应于修改的电流感测信号135大于调节参考信号111，调节比较器178可生成调节信号117的逻辑高状态。钳位控制定序器162检测调节信号117的逻辑高状态，并且可激活开关152以处于闭合位置并且可激活开关154以处于断开位置，这致使钳位电压113的量值增大。
在过载情形期间，控制器104可根据钳位电压113的量值限制(例如，钳位)调节参考信号111。在一些示例中，当限流比较器170和调节比较器178在逻辑高状态下交替认定它们的相应输出时可维持平衡。在过载条件期间的峰值电流可以限流比较器170和调节比较器178控制。注入的斜率补偿信号(例如，修改的电流感测信号135)可减少在峰值电流下操作时的抖动。
图2示出了开关调节器(例如，图1A至图1C的开关调节器100)的操作的时序图200。时序图200描绘了输出电压(Vout)、电感器电流(IL)、误差电压225(例如，图1A至图1C的误差电压125)、钳位电压213(例如，图1A至图1C的钳位电压113)、调节参考信号211(例如，图1A至图1C的调节参考信号111)、调节信号217(例如，图1A至图1C的调节信号117)、限位信号215(例如，图1A至图1C的限位信号115)、增大信号231(例如，图1A至图1C的增大信号131)以及减小信号233(例如，图1A至图1C的减小信号133)。
在时间实例(t0)处，控制器(例如，控制器104)根据调节信号217来调节输出电流。当调节信号217处于逻辑高状态时，钳位电压213的量值通过增大信号231增大一个步长(高达最大电压)。在时间实例(t1)处，电感器电流(IL)达到预定电流限值，并且限位信号215转变到逻辑高状态。此时，减小信号233使钳位电压213的量值减小一个步长。在时间实例(t1)和时间实例(t2)之间的时间段期间，控制器在图1A至图1C的限流比较器170翻转(例如，生成限位信号215的逻辑高值)时调整钳位电压213的量值。在一些示例中，调节信号217短暂地转变到逻辑高状态，但是消隐函数可防止增大信号231增大钳位电压213的量值。在此时间段期间，误差电压225继续增大，并且钳位电压213继续减小。
在时间实例(t2)处，图1A至图1C的受控限压器146开始将调节参考信号211钳位到钳位电压213的量值。在时间实例(t2)和时间实例(t3)之间的时间段期间，当限位信号215转变到逻辑高状态时，钳位电压213进一步减小。在时间实例(t3)处，电感器电流(IL)开始稳定。图1A至图1C的钳位控制定序器162开始分别响应于调节信号217和限位信号215在逻辑高状态中交替认定增大信号231和减小信号233。在时间实例(t4)处达到图1A至图1C的开关调节器100的最大输出功率，并且钳位电压213得以稳定。在时序图200中，限位信号215和调节信号217被示出为翻转脉冲信号。在一些示例中，限位信号215和调节信号217可根据它们的输入保持在逻辑高或逻辑低状态。
图3示出了根据另一方面的控制器304。控制器304可以是图1A至图1C的控制器104的示例，并且可包括相对于这些附图讨论的任何细节。除了钳位控制定序器362被实施为具有用于从PWM电路342接收时钟信号327的时钟输入的同步状态机之外，控制器304可类似于图1A至图1C的控制器104。
控制器304包括误差电路336、内部供电电路338、钳位电路340、PWM电路342和驱动电路344。内部供电电路338从电压供应端子330接收供电电压(Vsupply)并且生成内部电压(Vinternal)。误差电路336从反馈端子328接收反馈信号303并且生成调节参考信号311。误差电路336包括误差放大器348，该误差放大器具有被配置为接收反馈信号303的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源350提供的第一参考电压的第二输入端(例如，反相输入端)。误差放大器348可生成误差电压325。误差电路336包括被配置为接收误差电压325和钳位电压313并且生成调节参考信号311的受控限压器346。
PWM电路342可从电流感测端子326接收电流感测信号301并且生成被提供给驱动电路344的PWM输出信号375。而且，PWM电路342可生成被提供给钳位电路340的多个信号，诸如时钟信号327、限位信号315和调节信号317。PWM电路342可包括：定时信号发生器364，该定时信号发生器被配置为生成时钟信号327和斜坡信号329；和组合电路366，该组合电路被配置为将电流感测信号301和斜坡信号329组合以生成修改的电流感测信号335。PWM电路342包括限流比较器370，该限流比较器具有被配置为接收电流感测信号301的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源368提供的第二参考信号的第二输入端(例如，反相输入端)。限流比较器370被配置为响应于电流感测信号301大于第二参考信号而输出逻辑高电平。PWM电路342包括调节比较器378，该调节比较器具有被配置为接收修改的电流感测信号335的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收调节参考信号311的第二输入端(例如，反相输入端)。PWM电路342被配置为响应于修改的电流感测信号335的量值大于调节参考信号311的量值而生成逻辑高电平。
PWM电路342包括锁存器382和锁存器384。在一些示例中，锁存器382包括SR锁存器。在一些示例中，锁存器384包括SR锁存器。限流比较器370的输出端连接到锁存器382。限流比较器370的输出端可连接到锁存器382的复位输入端，并且锁存器382的置位输入端被配置为接收时钟信号327。调节比较器378的输出端连接到锁存器384。调节比较器378的输出端可连接到锁存器384的复位输入端，并且锁存器384的置位输入端被配置为接收时钟信号327。
响应于电流感测信号301的量值大于第二参考电压，限流比较器370可生成逻辑高电平，该逻辑高电平当在锁存器382的复位输入端处接收时致使锁存器382生成被提供给钳位电路340的限位信号315。响应于修改的电流感测信号335的量值大于调节参考信号311的量值，调节比较器378可生成逻辑高电平，该逻辑高电平当在锁存器384的复位输入端处接收时致使锁存器384生成被提供给钳位电路340的调节信号317。
PWM电路342包括逻辑电路386，该逻辑电路被配置为接收时钟信号327、锁存器382的输出以及锁存器384的输出。在一些示例中，逻辑电路386包括具有被配置为接收时钟信号327的反相输入端的与门、连接到锁存器382的输出端的第一同相输入端以及连接到锁存器384的输出端的第二同相输入端。
逻辑电路386可生成PWM输出信号375。驱动电路344包括门驱动器376。门驱动器376包括连接到逻辑电路386的输出端并且被配置为接收PWM输出信号375的输入端。门驱动器376被配置为响应于PWM输出信号375来生成驱动信号305。门驱动器376具有连接到驱动端子334的输出端。控制器304还具有接地端子332。
钳位电路340可监视限位信号315和调节信号317，并且调整钳位电压313的量值。在图3的示例中，钳位电路340还接收时钟信号327。在一些示例中，钳位电路340调整钳位电压313的量值以置位调节参考信号311的量值的钳位限制电平。钳位电路340包括钳位控制定序器362。钳位控制定序器362可接收限位信号315、调节信号317和时钟信号327，并且可生成增大信号331或减小信号333。
钳位控制定序器362可在调节信号317具有逻辑低电平时增大钳位电压313的量值，并且可在限位信号315具有逻辑低状态时减小钳位电压313的量值。钳位电路340包括连接到内部电压(Vinternal)的电流源351、开关352、开关354、连接到地(例如，接地端子332)的电流源356以及连接到地(例如，接地端子332)的电容器380。开关352具有连接到电流源351的第一端子，以及连接到节点355的第二端子。在一些示例中，当增大信号331被激活(例如，逻辑高状态)时，开关352转变到闭合状态，这致使钳位电压313增大，从而允许更多电流通过电感器。电容器380具有连接到节点355的第一端子，以及连接到地的第二端子(例如，接地端子332)。
开关354具有连接到节点355的第一端子，以及连接到电流源356的第二端子。开关354被配置为接收减小信号333。在一些示例中，当减小信号333被激活(例如，逻辑高状态)时，开关354转变到闭合状态，这致使钳位电压313减小，从而限制通过电感器的电流。
图4示出了根据另一方面的控制器404。控制器404可以是图1A至图1C的控制器104和/或图3的控制器304的示例，并且可包括相对于这些附图讨论的任何细节。除了使用比较器449、开关447和控制寄存器446代替受控限压器(例如，图1C的受控限压器146、图3的受控限压器346)之外，控制器404可类似于图1A至图1C的控制器104和/或图3的控制器304。
控制器404包括误差电路436、内部供电电路438、钳位电路440、PWM电路442和驱动电路444。内部供电电路438从电压供应端子430接收供电电压(Vsupply)并且生成内部电压(Vinternal)。
误差电路436从反馈端子428接收反馈信号403并且生成调节参考信号411。误差电路436包括误差放大器448，该误差放大器具有被配置为接收反馈信号403的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源450提供的第一参考电压的第二输入端(例如，反相输入端)。误差放大器448可生成误差电压425。误差电路436包括比较器449，该比较器具有被配置为接收调节参考信号411的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收误差电压425的第二输入端(例如，反相输入端)。在一些示例中，响应于调节参考信号411的量值大于误差电压425的量值，比较器449被配置为生成逻辑高状态。误差电路436包括开关447和控制寄存器446。在一些示例中，控制寄存器446包括闭合的SR触发器。在一些示例中，控制寄存器446包括一个或多个移位寄存器或多比特数据寄存器。
控制寄存器446包括被配置为接收比较器449的输出的置位输入端、被配置为从PWM电路442接收限位信号415的复位输入端(例如，反相输入端)、以及被配置为从PWM电路442接收时钟信号427的时钟输入端。
开关447具有连接到比较器449的输出端的第一端子，以及被配置为从钳位电路440接收钳位电压413的第二端子。控制寄存器446的输出被配置为控制开关447处于断开位置(例如，其中比较器449的输出端与第一输入端断开)还是闭合位置(例如，其中比较器449的输出端连接到第一输入端)。在一些示例中，开关447具有连接到比较器449的输出端的第一端子、用于接收钳位电压413的第二端子、用于提供调节参考信号411的第三端子、以及连接到控制寄存器446的输出端的控制端子。在一些示例中，开关447响应于在其控制端子处接收的信号而选择性地将其第三端子连接到其第一端子或第二端子。
在正常操作期间，当峰值电流低于预定限值时，控制寄存器446被置位并且开关447处于闭合位置。在该状态下，比较器449被配置为在缓冲器模式中操作，这致使调节参考信号411对应于误差电压425。
当电流感测信号401达到由限流比较器470置位的限值时，限流比较器470复位PWM电路442的锁存器482，这致使限位信号415转变到逻辑低状态。限位信号415的逻辑低状态复位控制寄存器446，并且控制器404在限流模式中操作。在限流模式中，开关447处于断开位置，并且调节参考信号411的量值由钳位电路440控制。
在限流模式中，比较器449在比较器模式中操作，并且将误差电压425与调节参考信号411进行比较。如果误差电压425的量值小于调节参考信号411，则比较器449的输出置位控制寄存器446，并且控制器404返回到正常操作模式。在该示例中，比较器449可在误差电压425跨对应于等于预定电流限值的峰值电流的电压电平时转变。在该场景中，钳位电路440的电容器480被预充电到该电平，使得钳位电路440不必使调节参考信号411的量值从大电压差急转(或如果有的话)。使用在操作模式之间转变的该方法的实施方案可减少或消除可能发生子谐波操作的转变时间。
PWM电路442可从电流感测端子426接收电流感测信号401并且生成被提供给驱动电路444的PWM输出信号475。而且，PWM电路442可生成被提供给钳位电路440的多个信号，诸如时钟信号427、限位信号415和调节信号417。PWM电路442可包括：定时信号发生器464，该定时信号发生器被配置为生成时钟信号427和斜坡信号429；和组合电路466，该组合电路被配置为将电流感测信号401和斜坡信号429组合以生成修改的电流感测信号435。PWM电路442包括限流比较器470，该限流比较器具有被配置为接收电流感测信号401的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收由电压源468提供的第二参考信号的第二输入端(例如，反相输入端)。限流比较器470被配置为响应于电流感测信号401的量值大于第二参考信号而生成逻辑高电平。PWM电路442包括调节比较器478，该调节比较器具有被配置为接收修改的电流感测信号435的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收调节参考信号411的第二输入端(例如，反相输入端)。PWM电路442被配置为响应于修改的电流感测信号435的量值大于调节参考信号411的量值而生成逻辑高电平。
PWM电路442包括锁存器482和锁存器484。在一些示例中，锁存器482包括SR锁存器。在一些示例中，锁存器484包括SR锁存器。限流比较器470的输出端连接到锁存器482。限流比较器470的输出端可连接到锁存器482的复位输入端，并且锁存器482的置位输入端被配置为接收时钟信号427。调节比较器478的输出端连接到锁存器484。调节比较器478的输出端可连接到锁存器484的复位输入端，并且锁存器484的置位输入端被配置为接收时钟信号427。
响应于电流感测信号401的量值大于第二参考电压，限流比较器470可生成逻辑高电平，该逻辑高电平当在锁存器482的复位输入端处接收时致使锁存器482生成被提供给钳位电路440的限位信号415。响应于修改的电流感测信号435的量值大于调节参考信号411的量值，调节比较器478可生成逻辑高状态，该逻辑高状态当在锁存器484的复位输入端处接收时致使锁存器484生成被提供给钳位电路440的调节信号417。
PWM电路442包括逻辑电路486，该逻辑电路被配置为接收时钟信号427、锁存器482的输出以及锁存器484的输出。在一些示例中，逻辑电路486包括具有被配置为接收时钟信号427的反相输入端的与门、连接到锁存器482的输出端的第一同相输入端以及连接到锁存器484的输出端的第二同相输入端。
逻辑电路486被配置为生成PWM输出信号475。驱动电路444包括门驱动器476。门驱动器476包括连接到逻辑电路486的输出端并且被配置为接收PWM输出信号475的输入端。门驱动器476被配置为响应于PWM输出信号475来生成驱动信号405。门驱动器476具有连接到驱动端子434的输出端。控制器404还具有接地端子432。
钳位电路440被配置为监视限位信号415和调节信号417，并且调整钳位电压413的量值。在图4的示例中，钳位电路440还接收时钟信号427。在一些示例中，钳位电路440调整钳位电压413的量值以置位调节参考信号411的量值的钳位限制电平。钳位电路440包括钳位控制定序器462。钳位控制定序器462可接收限位信号415、调节信号417和时钟信号427，并且可生成增大信号431或减小信号433。
钳位控制定序器462可在调节信号417具有逻辑低电平时增大钳位电压413的量值，并且可在限位信号415具有逻辑低状态时减小钳位电压413的量值。钳位电路440包括连接到内部电压(Vinternal)的电流源451、开关452、开关454、连接到地的电流源456(例如，接地端子432)以及连接到地的电容器480(例如，接地端子432)。开关452具有连接到电流源451的第一端子，以及连接到节点455的第二端子。开关452被配置为接收增大信号431。在一些示例中，当增大信号431被激活(例如，逻辑高状态)时，开关452转变到闭合状态，这致使钳位电压413增大，从而允许更多电流通过电感器。电容器480具有连接到节点455的第一端子，以及连接到地的第二端子(例如，接地端子432)。
开关454具有连接到节点455的第一端子，以及连接到电流源456的第二端子。开关454被配置为接收减小信号433。在一些示例中，当减小信号433被激活(例如，逻辑高状态)时，开关454转变到闭合状态，这致使钳位电压413减小，从而限制通过电感器的电流。
图5示出了根据一个方面的误差电路536的一部分。误差电路536可用于本文讨论的任何控制器中。在一些示例中，使用运算放大器电路549代替图4的比较器449的配置。运算放大器电路549包括缓冲放大器590和比较器592。缓冲放大器590包括被配置为接收调节参考信号511的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收误差电压525的第二输入端(例如，反相输入端)。缓冲放大器590包括被配置为接收启用信号591的控制输入端。调节参考信号511可以是图1A至图1C的调节参考信号111、图3的调节参考信号311或图4的调节参考信号411。误差电压525可以是图1A至图1C的误差电压125、图3的误差电压325或图4的误差电压425。
比较器592包括被配置为接收调节参考信号511的第一输入端(例如，同相输入端)以及被配置为接收误差电压525的第二输入端(例如，反相输入端)。比较器592包括被配置为接收启用信号593的控制输入端。
而且，误差电路536包括开关547和控制寄存器546。开关547可以是图4的开关447的示例，并且控制寄存器546可以是图4的控制寄存器446的示例。开关547具有连接到缓冲放大器590的输出端的第一端子，以及被配置为接收钳位电压513并且提供调节参考信号511的第二端子。开关547具有连接到控制寄存器546的输出端的控制输入端。控制寄存器546包括被配置为接收置位信号597(例如，由比较器592生成)的置位输入端(例如，反相输入端)、被配置为接收时钟信号527的时钟输入端、以及被配置为限位信号515的复位输入端(例如，反相输入端)。
误差电路536可监视调节参考信号511和误差电压525，并且可根据控制器的操作模式来生成误差信号595或置位信号597。当控制器在正常操作模式(或电压调节模式)中时，启用信号591处于活动状态并且缓冲放大器590被启用。当开关547闭合时，缓冲放大器590致使调节参考信号511在该模式期间通过缓冲放大器的输出端和反相输入端之间的反馈回路而对应于误差电压525。
当控制器在限流模式中操作时，启用信号593处于活动状态并且比较器592被启用。如果误差电压525的量值小于调节参考信号511的量值，则启用信号591转变到逻辑低状态，并且控制寄存器546被置位，从而闭合开关547并且致使控制器进入正常操作模式。在一些示例中，启用信号591代表控制寄存器546的输出，并且启用信号593代表控制寄存器546的输出的倒数。在一些示例中，误差电路536包括用于延迟启用缓冲放大器590和/或比较器592的一个或多个部件(例如，延迟电路)。在一些示例中，在比较器592的输出端处提供延迟电路，以防止过早置位控制寄存器546。在一些示例中，比较器592的反相和同相输入端被切换，并且控制寄存器546的置位输入未被反相。
图6示出了根据一个方面的误差电路636的一部分。误差电路636可用于本文讨论的任何控制器中。在一些示例中，使用缓冲放大器691代替图5的运算放大器电路549。误差电路636包括缓冲放大器691、控制寄存器646和开关647。缓冲放大器691包括被配置为接收调节参考信号611的第一输入端(例如，反相输入端)以及被配置为接收误差电压625的第二输入端(例如，同相输入端)。第一输入端还可连接到开关647的第二端子。调节参考信号611可以是图1A至图1C的调节参考信号111、图3的调节参考信号311或图4的调节参考信号411。误差电压525可以是图1A至图1C的误差电压125、图3的误差电压325或图4的误差电压425。缓冲放大器691可输出模式信号695。
开关647具有连接到缓冲放大器691的输出端的第一端子，以及被配置为接收钳位电压613并且提供调节参考信号611的第二端子。开关647的第二端子也连接到缓冲放大器691的反相输入端。开关647具有连接到控制寄存器646的输出端的控制输入端。控制寄存器646包括被配置为接收模式信号695的置位输入端(例如，反相输入端)、被配置为接收时钟信号627的时钟输入端、以及被配置为限位信号615的复位输入端(例如，反相输入端)。在一些示例中，模式信号695响应于误差电压625的量值大于钳位电压613的量值而具有第一状态(例如，逻辑高状态或逻辑低状态)。在一些示例中，模式信号695响应于误差电压625的量值小于钳位电压613的量值而具有第二状态(例如，逻辑高状态或逻辑低状态)。
除缓冲放大器691可执行磨光和放大操作之外，误差电路636可类似于图5的误差电路536。当控制器在正常操作模式中操作并且开关647闭合时，缓冲放大器691致使调节参考信号611对应于误差电压625。当控制器在限流模式中操作时，开关647断开，并且缓冲放大器691操作为比较器。在一些示例中，控制寄存器646的置位输入端被配置为使得当模式信号695指示误差电压625的量值低于调节参考信号611时控制寄存器646被置位。在一些示例中，缓冲放大器691具有连接到开关647的第一端子以用于提供处于第一状态(例如，逻辑高或低)的模式信号695的第一输出端，以及连接到控制寄存器646的置位输入端以用于提供处于第二状态(例如，逻辑高或低)的模式信号695的第二输出端。在一些示例中，第二输出被配置为指示误差电压625的量值何时小于调节参考信号611。
本文讨论的开关调节器可增大峰值电流限值调节的准确度，同时避免过冲故障和/或可在靠近或处于应用的电流限值操作时维持稳定操作。本文讨论的开关调节器可相对于最大峰值电流、操作频率、电压和系统的部件维持高平均输出电流。在一些示例中，本文讨论的开关调节器可在DC-DC转换器应用中实施，而无需附加参数设置部件或信号。尽管已经相对于单个开关增压DC-DC转换器描述了一些示例，但开关调节器可具有多种转换器拓扑和/或应用，以提供钳压控制电路。一些示例描绘了作为单独电路的电源开关和控制器，其他实现方式可将电源开关和控制器集成在单片集成电路封装中。
图7示出了描绘根据一个方面的开关调节器的示例性操作的流程图700。尽管相对于图1A至图1C的开关调节器100来解释流程图700，但流程图700可适用于本文讨论的任何实施方案。尽管图7的流程图700按先后次序示出了操作，但应当理解，这仅仅为示例性的，并且可包括附加的或另选的操作。此外，图7的操作和相关操作可按与所示不同的次序、或以并行或重叠的方式执行。
操作702包括基于钳位电压113和表示开关调节器100的输出电压(Vout)的反馈信号103来生成调节参考信号111。操作704包括基于调节参考信号111和表示开关调节器100的输出电流的电流感测信号101来生成限位信号115和调节信号117中的至少一者。操作706包括响应于调节信号117为活动状态而增大钳位电压113的量值。操作708包括响应于限位信号115为活动状态而减小钳位电压113的量值。操作710包括响应于限位信号115和调节信号117中的至少一者来生成驱动信号105以用于调节输出电流。
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：误差电路，该误差电路被配置为接收钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号，其中该误差电路被配置为基于钳位电压和反馈信号来生成调节参考信号；脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路被配置为接收调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号，其中PWM电路被配置为基于调节参考信号和电流感测信号来生成限位信号或调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号为活动状态而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号为活动状态而减小钳位电压的量值；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。根据一些方面，钳位控制定序器被配置为接收时钟信号并且根据时钟信号生成增大信号或减小信号。
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：误差电路，该误差电路被配置为接收钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号，该误差电路被配置为基于钳位电压和反馈信号来生成调节参考信号；脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路包括：限流比较器，该限流比较器被配置为响应于表示输出电流的电流感测信号的量值大于第一参考电压来激活限位信号；和调节比较器，该调节比较器被配置为响应于修改的电流感测信号大于调节参考信号来激活调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号被激活而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号被激活而减小钳位电压的量值；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
根据一些方面，误差电路包括误差放大器，该误差放大器被配置为基于反馈信号的量值和第二参考电压的差来生成误差电压。PWM电路包括：定时信号发生器，该定时信号发生器被配置为生成时钟信号；逻辑电路，该逻辑电路连接到限流比较器的输出端和调节比较器的输出端；以及锁存器，该锁存器具有被配置为接收时钟信号的第一输入端以及连接到逻辑电路的输出端的第二输入端。PWM电路包括被配置为生成时钟信号的定时信号发生器。
根据一个方面，控制开关调节器的方法包括：基于钳位电压和表示开关调节器的输出电压的反馈信号来生成调节参考信号；基于调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号来生成限位信号和调节信号中的至少一者；响应于调节信号为活动状态而增大钳位电压的量值；响应于限位信号为活动状态而减小钳位电压的量值；并且响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。根据一些方面，该方法可包括响应于电流感测信号的量值大于参考电压来激活限位信号。
根据一个方面，用于开关调节器的控制器包括：脉宽调制(PWM)电路，该PWM电路被配置为接收表示阈值电压电平的调节参考信号和表示开关调节器的输出电流的电流感测信号，该PWM电路被配置为基于调节参考信号和电流感测信号来生成限位信号或调节信号；钳位电路，该钳位电路被配置为响应于调节信号处于活动状态而增大钳位电压的量值并且响应于限位信号处于活动状态而减小钳位电压的量值；误差电路，该误差电路被配置为基于钳位电压来调整调节参考信号；以及驱动电路，该驱动电路被配置为响应于限位信号和调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节输出电流。
这里所述的系统和技术的各种实施方式可在数字电子电路、集成电路、专门设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或它们的组合中实现。这些各种实现方式可包括在一个或多个计算机程序中的实施方式，该一个或多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该至少一个可编程处理器可以是专用的或通用的，其被耦接以从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备中接收数据和指令并向它们传输数据和指令。这里所述的系统和技术的各种实现方式可被实现为和/或在本文中一般可被称为可组合软件和硬件方面的电路、模块、框或系统。例如，模块可包括在处理器(例如，形成在硅衬底、GaAs衬底等上的处理器)或某种其他可编程数据处理装置上执行的功能/动作/计算机程序指令。
上述示例性实施方案中的一些被描述为过程或方法，它们被描绘为流程图。尽管流程图将操作描述为顺序过程，但这些操作中的许多可并行地、并发地或同时地执行。此外，可重新布置操作次序。这些过程可在其操作完成时终止，但也可具有附图中未包括的附加步骤。这些过程可对应于方法、功能、过程、子例程、子程序等。
以上讨论的方法(其中一些由流程图表示)可通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言或它们的任何组合来实现。当以软件、固件、中间件或微代码实现时，用于执行必要任务的程序代码或代码段可存储在机器或计算机可读介质(诸如存储介质)中。处理器可执行必要的任务。
本文所公开的具体结构和功能细节仅仅是代表性的，只是为了描述示例实施方案的目的。然而，示例性实施方案以许多替代形式体现，并且不应该被解释为仅限于本文阐述的实施方案。
应当理解，尽管本文可使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语只是用于将一个元件与另一元件区分开。例如，第一元件可被命名为第二元件，并且类似地，第二元件可被命名为第一元件，而不脱离示例性实施方案的范围。如本文所用，术语“和/或”，包括列出的一个或多个相关联条目的任意组合和所有组合。
本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而并非旨在对示例性实施方案进行限制。如本文所用，单数形式一个、一种和该旨在还包括复数形式，除非语境中另外明确地指出其他情况。还应当理解，当在本文使用术语包含和/或包括时，规定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或添加。
还应当指出的是，在一些另选的实施方式中，所指出的功能/动作可以不按照附图中所指出的次序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两幅图实际上可同时执行或者有时可以相反的次序执行。
除非另外定义，否则本文所用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与示例性实施方案所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，例如在常用词典中定义的那些术语之类的术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的意义，除非在本文明确定义。
在对计算机存储器内的数据位的操作的软件或者算法和符号表示方面呈现了上述示例性实施方案的各部分和对应的详细描述。这些描述和表示是本领域普通技术人员用来将其工作实质有效地传达给本领域其他普通技术人员的描述和表示。这里所使用的和通常使用的术语，即算法是被认为是得到期望结果的自相容的步骤序列。这些步骤是需要对物理量进行物理操纵的步骤。通常，尽管不是必须的，这些量采取能够被存储、转移、组合、比较和以其他方式操纵的光信号、电信号或磁性信号的形式。已经证明，有时主要出于通用目的，将这些信号称为位、值、元素、符号、字符、项、数字等是方便的。
在以上例示性实施方案中，对可实现为程序模块或功能过程的操作的动作和符号表示(例如，以流程图的形式)的引用包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型并可在现有结构元件处使用现有硬件进行描述和/或实现的例程、程序、对象、部件、数据结构等。此类现有硬件可包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等。
然而，应当记住，所有这些和类似术语均应与适当的物理量相关联，并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非另外特别说明，或者从讨论中显而易见，诸如处理或计算或计算或确定显示等的术语是指计算机系统或类似电子计算设备的动作和过程，该计算机系统或类似电子计算设备操纵和变换表示为计算机系统的寄存器或存储器内的物理量、电子量的数据并将其转换为其他类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或其他此类信息存储装置、传输装置或显示设备内的物理量的其他数据。
还需注意，示例性实施方案的软件实现的方面通常在某种形式的非暂时性程序存储介质上进行编码或在某种类型的传输介质上实现。程序存储介质可以是磁性的(例如，软盘或硬盘驱动器)或光学的(例如，光盘只读存储器或CD ROM)，并且可以是只读的或随机访问的。类似地，传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤或本领域已知的一些其他合适的传输介质。示例性实施方案不受任何给定实施方式的这些方面的限制。
最后，还应注意，尽管所附权利要求书列出了本文所述特征的特定组合，但是本公开的范围不限于此后要求保护的特定组合，而是扩展为涵盖本文公开的特征或实施方案的任何组合，而不管此时是否在所附的权利要求书中具体列举了该特定组合。

Claims (11)

1.一种用于开关调节器的控制器，所述控制器包括：
误差电路，所述误差电路被配置为接收钳位电压和表示所述开关调节器的输出电压的反馈信号，所述误差电路被配置为基于所述钳位电压和所述反馈信号来生成调节参考信号；
脉宽调制PWM电路，所述PWM电路被配置为接收所述调节参考信号和表示所述开关调节器的输出电流的电流感测信号，所述PWM电路被配置为基于所述调节参考信号和所述电流感测信号来生成限位信号或调节信号；
钳位电路，所述钳位电路被配置为响应于所述调节信号为活动状态而增大所述钳位电压的量值并且响应于所述限位信号为所述活动状态而减小所述钳位电压的所述量值；和
驱动电路，所述驱动电路被配置为响应于所述限位信号和所述调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节所述输出电流。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述误差电路包括：
误差放大器，所述误差放大器被配置为基于所述反馈信号的量值和参考电压的差来生成误差电压；
限压器，所述限压器被配置为基于所述误差电压和所述钳位电压来生成所述调节参考信号；
比较器，所述比较器连接到所述误差放大器的输出端；
开关，所述开关连接到所述比较器的输出端；和
控制寄存器，所述控制寄存器连接到所述开关的控制输入端。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述PWM电路包括：
限流器比较器，所述限流器比较器被配置为响应于所述电流感测信号的量值大于第一参考电压而激活所述限位信号；
组合电路，所述组合电路被配置为将斜坡信号与所述电流感测信号组合以生成修改的电流感测信号；和
调节比较器，所述调节比较器被配置为响应于所述修改的电流感测信号的量值大于第二参考电压而激活所述调节信号。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述钳位电路包括：
钳位控制定序器，所述钳位控制定序器被配置为响应于所述调节信号被激活而生成增大信号，所述钳位控制定序器被配置为响应于所述限位信号被激活而生成减小信号，
响应于所述增大信号，所述钳位控制定序器被配置为致使第一开关转变到闭合位置以将第一电流源连接到电容器，所述第一电流源连接到内部电压，
响应于所述减小信号，所述钳位控制定序器被配置为致使第二开关转变到闭合位置以将第二电流源连接到所述电容器，所述第二电流源连接到地。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述PWM电路包括：
限流比较器，所述限流比较器被配置为致使所述限位信号激活；
调节比较器，所述调节比较器被配置为致使所述调节信号激活；和
一个或多个锁存器，所述一个或多个锁存器连接到所述限流比较器的输出端和所述调节比较器的输出端中的至少一者。
6.一种用于开关调节器的控制器，所述控制器包括：
误差电路，所述误差电路被配置为接收钳位电压和表示所述开关调节器的输出电压的反馈信号，所述误差电路被配置为基于所述钳位电压和所述反馈信号来生成调节参考信号；
脉宽调制PWM电路，所述PWM电路包括：限流比较器，所述限流比较器被配置为响应于表示输出电流的电流感测信号的量值大于第一参考电压而激活限位信号；和调节比较器，所述调节比较器被配置为响应于修改的电流感测信号大于所述调节参考信号而激活调节信号；
钳位电路，所述钳位电路被配置为响应于所述调节信号被激活而增大所述钳位电压的量值并且响应于所述限位信号被激活而减小所述钳位电压的所述量值；和
驱动电路，所述驱动电路被配置为响应于所述限位信号和所述调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节所述输出电流。
7.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述PWM电路包括组合电路，所述组合电路被配置为将斜坡信号与所述电流感测信号组合以生成所述修改的电流感测信号，
其中所述误差电路包括：
误差放大器，所述误差放大器被配置为基于所述反馈信号的量值和第二参考电压的差来生成误差电压；和
限压器，所述限压器被配置为基于所述误差电压和所述钳位电压来生成所述调节参考信号；
比较器，所述比较器连接到所述误差放大器的输出端；
开关，所述开关连接到所述比较器的输出端；和
控制寄存器，所述控制寄存器连接到所述开关的控制输入端。
8.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述PWM电路包括：
定时信号发生器，所述定时信号发生器被配置为生成时钟信号；
逻辑电路，所述逻辑电路连接到所述限流比较器的输出端和所述调节比较器的输出端；
第一锁存器，所述第一锁存器具有连接到所述限流比较器的输出端的第一输入端和被配置为接收所述时钟信号的第二输入端；
第二锁存器，所述第二锁存器具有连接到所述调节比较器的输出端的第一输入端和被配置为接收所述时钟信号的第二输入端；和
逻辑电路，所述逻辑电路具有连接到所述第一锁存器的输出端的第一输入端、连接到所述第二锁存器的输出端的第二输入端、被配置为接收所述时钟信号的第三输入端。
9.根据权利要求6所述的控制器，其中，所述钳位电路包括：
钳位控制定序器，所述钳位控制定序器被配置为接收所述限位信号和所述调节信号；
第一电流源，所述第一电流源连接到内部电压；
第二电流源，所述第二电流源连接到地；
第一开关，所述第一开关连接到所述第一电流源和节点，所述第一开关被配置为响应于所述限位信号被激活而转变到闭合状态；
第二开关，所述第二开关连接到所述第二电流源和所述节点，所述第二开关被配置为响应于所述调节信号被激活而转变到闭合状态；和
电容器，所述电容器连接到所述节点。
10.一种控制开关调节器的方法，所述方法包括：
基于钳位电压和表示所述开关调节器的输出电压的反馈信号来生成调节参考信号；
基于所述调节参考信号和表示所述开关调节器的输出电流的电流感测信号来生成限位信号和调节信号中的至少一者；
响应于所述调节信号为活动状态而增大所述钳位电压的量值；
响应于所述限位信号为活动状态而减小所述钳位电压的所述量值；以及
响应于所述限位信号和所述调节信号中的至少一者来生成驱动信号以用于调节所述输出电流。
11.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括：
生成斜坡信号；
将所述斜坡信号与所述电流感测信号组合以生成修改的电流感测信号；以及
响应于所述修改的电流感测信号的量值大于参考电压而激活所述调节信号。
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