CN116938205A - 数字积分器及直流-直流转换装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种数字积分器及直流‑直流转换装置。该数字积分器包括：第一单元、第二单元和第三单元。第一单元可以向第二单元发送第一数字信号，其中，第一数字信号用于表征参考电压和反馈电压之间的大小关系信息。在多个预设时长内，第二单元可以基于第一数字信号和指示信号，计数得到计数结果，并向第三单元发送计数结果。进而，第三单元可以根据计数结果，生成对应电压值的补偿电压，来减小参考电压和反馈电压之间的电压差。如此，第二单元避免使用较多的例如电容的元器件，仅借助第一数字信号和指示信号，就使第三单元生成对应电压值的补偿电压。从而，降低数字积分器的版图面积和数字积分器的功耗，缩短数字积分器的响应时间。

Description

数字积分器及直流-直流转换装置

技术领域

本申请涉及集成电路和电源管理技术领域，尤其涉及一种数字积分器及直流-直流转换装置。

背景技术

采用脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)的控制方式可以有效保证直流-直流(direct current-direct current，DC-DC)转换器的输出电压的稳定。在DC-DC转换器实际应用的电路中，PWM比较器会引入输入偏差(offset)电压，会增大PWM比较器输出信号的误差，降低PWM比较器输出信号的精度。

传统技术，常常采用模拟积分器来补偿PWM比较器的输入偏差电压。然而，模拟积分器会使用较多例如电容的元器件，这会导致模拟积分器占用较大的版图面积。

发明内容

本申请提供一种数字积分器及直流-直流转换装置，能够降低数字积分器的版图面积。

第一方面，本申请提供一种数字积分器，该数字积分器包括：第一单元、第二单元和第三单元；

第一单元的第一端用于接入参考电压，第一单元的第二端用于接入反馈电压，反馈电压用于表示直流-直流转换装置的输出电压的变化情况，第一单元的第三端与第二单元的第一端电连接，第二单元的第二端用于接入时钟信号，第二单元的第三端与第三单元电连接；

第一单元，用于向第二单元发送第一数字信号，第一数字信号用于表征参考电压和反馈电压之间的大小关系信息；

第二单元，用于在多个预设时长内，基于第一数字信号和指示信号，对第一数字信号的高电平或低电平进行计数得到计数结果，指示信号用于指示计数方式，并向第三单元发送计数结果，多个预设时长的总时长等于第一数字信号的持续时长，每个预设时长为时钟信号的周期的倍数；

第三单元，用于根据计数结果，生成对应电压值的补偿电压，补偿电压用于减小参考电压和反馈电压之间的电压差。

通过第一方面提供的数字积分器，该数字积分器包括：第一单元、第二单元和第三单元。第一单元可以向第二单元发送第一数字信号，其中，第一数字信号用于表征参考电压和反馈电压之间的大小关系信息。在多个预设时长内，第二单元可以基于第一数字信号和指示信号，对第一数字信号的高电平或低电平进行计数得到计数结果，并向第三单元发送计数结果。进而，第三单元可以根据计数结果，生成对应电压值的补偿电压，来减小参考电压和反馈电压之间的电压差。如此，第二单元避免使用较多的例如电容的元器件，仅借助第一数字信号和指示信号，就使第三单元生成对应电压值的补偿电压。从而，降低数字积分器的版图面积和数字积分器的功耗，缩短数字积分器的响应时间。

在一种可能的设计中，第二单元，用于针对多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，第一数字信号的电平密度大于或等于预设密度时，电平密度是指第一数字信号保持为高电平的时长或低电平的时长与预设时长的比值，第二单元用于在指示信号为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果；在指示信号为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果；

对于前一个预设时长，第一数字信号的电平密度小于预设密度时，第二单元用于将当前的计数结果确定为后一个预设时长的计数结果。

在一种可能的设计中，第二单元包括：检测电路和计数电路；

检测电路的第一端与第一单元的第三端电连接，检测电路的第二端用于接入时钟信号，检测电路的第三端与计数电路的第一端电连接，检测电路的第四端与计数电路的第二端电连接，计数电路的第三端与第三单元电连接；

检测电路，用于根据每个预设时长内的第一数字信号的电平密度与预设密度之间的大小关系，生成每个预设时长对应的密度信号，并向计数电路发送每个预设时长对应的密度信号；

检测电路，还用于生成指示信号，并向计数电路发送指示信号；

计数电路，用于针对多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，对应的密度信号表示第一数字信号的电平密度大于或等于预设密度时，在指示信号为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果；在指示信号为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果；

对于前一个预设时长，对应的密度信号表示第一数字信号的电平密度小于预设密度时，将当前的计数结果确定为后一个预设时长的计数结果；

计数电路，还用于向第三单元发送计数结果。

在一种可能的设计中，检测电路包括第一计数器；

第一计数器的第一端与第一单元的第三端电连接，第一计数器的第二端用于接入时钟信号，第一计数器的第三端与计数电路的第一端电连接。

在一种可能的设计中，计数电路为第二计数器；

第二计数器的第一端与检测电路的第三端电连接，第二计数器的第二端与检测电路的第四端电连接，第二计数器的第三端与第三单元电连接。

在一种可能的设计中，第一单元为第一比较器；

第一比较器的正向输入端用于接入反馈电压，第一比较器的负向输入端用于接入参考电压，第一比较器的输出端与第二单元的第一端电连接；

第一比较器，用于在反馈电压的电压值大于参考电压的电压值时，输出第一数字信号为高电平；在反馈电压的电压值小于参考电压的电压值时，输出第一数字信号为低电平。

在一种可能的设计中，第一单元包括第二比较器和反向器；

第二比较器的负向输入端用于接入反馈电压，第二比较器的正向输入端用于接入参考电压，第二比较器的输出端与反向器的第一端电连接，反向器的第二端与第二单元的第一端电连接；

第二比较器，用于在反馈电压的电压值大于参考电压的电压值时，输出第一数字信号为低电平；在反馈电压的电压值小于参考电压的电压值时，输出第一数字信号为高电平。

在一种可能的设计中，第三单元包括：第一电流源、第一电阻、第二电流源和第二电阻；

第一电流源的第一端和第二电流源的第一端均与第二单元的第三端电连接，第一电流源的第二端通过第一电阻接地，第二电流源的第二端通过第二电阻接地。

第二方面，本申请提供一种直流-直流转换装置，该直流-直流转换装置包括：功率开关模块、采样电路、脉宽调制比较器、控制器、储能部件和上述第一方面及第一方面任一种可能的设计中的数字积分器；

脉宽调制比较器的第一端与数字积分器的第二端电连接，脉宽调制比较器的第二端与数字积分器的第一端电连接，脉宽调制比较器的第一端用于接入反馈电压，脉宽调制比较器的第二端用于接入参考电压，脉宽调制比较器的第三端与控制器的第一端电连接，控制器的第二端与功率开关模块的第一端电连接，控制器的第三端与功率开关模块的第二端电连接，功率开关模块的第三端与储能部件的第一端电连接，储能部件的第二端与采样电路的第一端电连接，采样电路的第二端分别与脉宽调制比较器的第二端和数字积分器的第三端电连接，采样电路的第三端接地；

采样电路，用于向数字积分器和脉宽调制比较器提供反馈电压；

数字积分器，用于根据反馈电压和参考电压，向脉宽调制比较器发送补偿电压；

脉宽调制比较器，用于根据参考电压、反馈电压和补偿电压，生成脉冲宽度调制信号，并向控制器发送脉冲宽度调制信号；

控制器，用于根据脉冲宽度调制信号，生成控制信号，控制信号用于控制功率开关模块的导通或关断。

在一种可能的设计中，该直流-直流转换装置还包括：纹波注入电路；

纹波注入电路的第一端与功率开关模块的第三端电连接，纹波注入电路的第二端与脉宽调制比较器的第一端电连接，纹波注入电路的第三端与脉宽调制比较器的第二端电连接。

上述第二方面以及上述第二方面的各可能的设计中所提供的，其有益效果可以参见上述第一方面和第一方面的各可能的实施方式所带来的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的一种数字积分器的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的一种信号的时序图；

图3为本申请一实施例提供的一种信号的时序图；

图4为本申请一实施例提供的数字积分器的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的一种第二单元的操作的状态示意图；

图6为本申请一实施例提供的一种第一单元的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的一种直流-直流转换装置的结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的一种直流-直流转换装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，单独a，单独b或单独c中的至少一项(个)，可以表示：单独a，单独b，单独c，组合a和b，组合a和c，组合b和c，或组合a、b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请实施例的DC-DC可以应用于手机、笔记本电脑以及扫地机等各种电子产品中，实现不同电源电压之间的转换和调节。由于本申请实施例提供的数字积分器的版图面积较小，可以减小DC-DC芯片的面积。从而，使电子产品的体积更小。

传统技术，常常采用模拟积分器来补偿PWM比较器的输入偏差电压。然而，模拟积分器会使用较多例如电容的元器件，这会导致模拟积分器占用较大的版图面积。

此外，使用较多例如电容的元器件，也会导致模拟积分器有较大的功耗，以及响应时间较长，使PWM比较器产生较大的输出纹波。

为了解决上述技术问题，本申请提供一种数字积分器。参照图1，图1为本申请一实施例提供的一种数字积分器的结构示意图。如图1所示，数字积分器可以包括：第一单元110、第二单元120和第三单元130。

第一单元110的第一端用于接入参考电压VREF，第一单元110的第二端用于接入反馈电压VFB，第一单元110的第三端与第二单元120的第一端电连接，第二单元120的第二端用于接入时钟信号CLK，第二单元120的第三端与第三单元130电连接。

其中，反馈电压VFB用于表示直流-直流转换装置的输出电压的变化情况。

其中，第一单元110的第一端为第一输入端，第一单元110的第二端为第二输入端。

其中，第一单元110、第二单元120和第三单元130可以分开设置，也可以集成设置。

第一单元110可以向第二单元120发送第一数字信号UPL。

其中，第一数字信号UPL用于表征参考电压VREF和反馈电压VFB之间的大小关系信息。此处的大小关系信息包括：参考电压VREF和反馈电压VFB之间的大小关系，以及参考电压VREF和反馈电压VFB之间的大小关系的持续时长。

在一些示例中，参考电压VREF和反馈电压VFB之间的大小关系信息可以包括：在第一数字信号UPL的持续时长内参考电压VREF的电压值始终大于反馈电压VFB的电压值，在第一数字信号UPL的持续时长内参考电压VREF的电压值始终小于反馈电压VFB的电压值，在第一数字信号UPL的持续时长中的部分时长内参考电压VREF的电压值大于反馈电压VFB的电压值且剩余时长内参考电压VREF的电压值小于反馈电压VFB的电压值。

其中，参考电压VREF的电压值大于反馈电压VFB的电压值可以用第一电平表示，参考电压VREF的电压值小于反馈电压VFB的电压值可以用第二电平表示。第一电平和第二电平为相反的电平。例如，第一电平为低电平，第二电平为高电平。或者，第一电平为高电平，第二电平为低电平。

第二单元120可以在多个预设时长内，基于第一数字信号UPL和指示信号UPH，对第一数字信号的高电平或低电平进行计数得到计数结果Qcode。

其中，指示信号UPH用于指示计数方式。

在指示信号UPH为高电平时，计数方式为向上计数；在指示信号UPH为低电平时，计数方式为向下计数。

其中，计数的初始值为100000，向上计数指的是从100000向111111的方向计数，向下计数指的是从100000向000000的方向计数。

其中，多个预设时长的总时长等于第一数字信号UPL的持续时长。

例如，每个预设时长的时长为5ns，共有10个预设时长。如此，10个预设时长的总时长为50ns。从而，第一数字信号UPL的持续时长也为50ns。也就是说，将持续一段时间的第一数字信号UPL分为多个预设时长的第一数字信号UPL。

其中，每个预设时长为时钟信号CLK的周期的倍数。也就是说，预设时长是对时钟信号CLK进行量化确定的。例如，每个预设时长可以为30个时钟信号CLK的周期，每个预设时长也可以为25个时钟信号CLK的周期，本申请实施例对此不作具体限定。为了便于理解，下面实施例每个预设时长以25个时钟信号CLK的周期为例进行说明。

第二单元120在多个预设时长内，基于第一数字信号UPL，可以对第一数字信号UPL保持为某一固定电平的时长进行检测，得到检测结果。如此，第二单元120可以根据指示信号UPH，对检测结果进行计数。从而，第二单元120可以得到计数结果Qcode。

综上，第二单元120可以向第三单元130发送计数结果Qcode。

第三单元130可以根据计数结果Qcode，生成对应电压值的补偿电压OSN-OSP。

其中，补偿电压OSN-OSP用于减小参考电压VREF和反馈电压VFB之间的电压差。

补偿电压OSN-OSP可以包括：第一补偿电压OSP和第二补偿电压OSN。第一补偿电压OSP可以调整反馈电压VFB的电压值，第二补偿电压OSN可以调整参考电压VREF的电压值。如此，补偿电压OSN-OSP可以有效减小参考电压VREF和反馈电压VFB之间的电压差。

第三单元130通过计数结果Qcode与补偿电压OSN-OSP的电压值之间的对应关系，确定与计数结果Qcode对应的补偿电压OSN-OSP的电压值。

从而，第三单元130可以根据计数结果Qcode，生成对应电压值的补偿电压OSN-OSP。

下面，结合图2和图3，详细描述第三单元130根据不同指示信号UPH得到的计数结果，生成对应电压值的补偿电压OSN-OSP。内容如下：

参照图2-图3，图2和图3为本申请一实施例提供的一种信号的时序图。图2和图3中，VFB-VREF表示参考电压和反馈电压之间的电压差，AVSS表示接地电压，CLK表示时钟信号，UPL表示第一数字信号，Fdiv表示第一数字信号的电平密度与预设密度之间的大小关系，UPH表示指示信号，Qcode<5>、Qcode<4>、Qcode<3>、Qcode<2>、Qcode<1>和Qcode<0>表示6位二进制编码数字的计数结果Q<5:0>，OSN-OSP表示补偿电压。

如图2所示，在第一个预设时长T1内，计数结果为100000，对应的补偿电压的电压值为0mV。

如图2所示，在第二个预设时长T2内，计数结果为100001，对应的补偿电压的电压值为2.5mV。

如图2所示，在第三个预设时长T3内，计数结果为100010，对应的补偿电压的电压值为5mV。

如图2所示，在第四个预设时长T4内，计数结果为100011，对应的补偿电压的电压值为7.5mV。

如图3所示，在第一个预设时长T1内，计数结果为100000，对应的补偿电压的电压值为0mV。

如图3所示，在第二个预设时长T2内，计数结果为100001，对应的补偿电压的电压值为2.5mV。

如图3所示，在第三个预设时长T3内，计数结果保持为100001，对应的补偿电压的电压值也为2.5mV。

如图3所示，在第四个预设时长T4内，计数结果为100000，对应的补偿电压的电压值为0mV。

综上，第三单元通过补偿电压，可以有效减小参考电压和反馈电压之间的电压差。从而，减小PWM比较器的输入偏差电压，提高PWM比较器输出信号的精度。

本申请实施例提供的数字积分器，该数字积分器包括：第一单元、第二单元和第三单元。第一单元可以向第二单元发送第一数字信号，其中，第一数字信号用于表征参考电压和反馈电压之间的大小关系信息。在多个预设时长内，第二单元可以基于第一数字信号和指示信号，对第一数字信号的高电平或低电平进行计数得到计数结果，并向第三单元发送计数结果。进而，第三单元可以根据计数结果，生成对应电压值的补偿电压，来减小参考电压和反馈电压之间的电压差。如此，第二单元避免使用较多的例如电容的元器件，仅借助第一数字信号和指示信号，就使第三单元生成对应电压值的补偿电压。从而，降低数字积分器的版图面积和数字积分器的功耗，缩短数字积分器的响应时间。

基于上述实施例，针对多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，第一数字信号UPL的电平密度大于或等于预设密度时，第二单元120可以在指示信号UPH为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果Qcode；在指示信号UPH为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果Qcode。

对于前一个预设时长，第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度时，第二单元120可以将当前的计数结果Qcode确定为后一个预设时长的计数结果Qcode。

例如，相邻的两个预设时长为A预设时长和B预设时长，A预设时长的计数结果Qcode为100001。若A预设时长内，第一数字信号UPL的电平密度大于或等于预设密度时，且指示信号UPH为高电平时，B预设时长的计数结果Qcode为100010。

若A预设时长内，第一数字信号UPL的电平密度大于或等于预设密度时，且指示信号UPH为低电平时，B预设时长的计数结果Qcode为100000。

若A预设时长内，第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度时，则B预设时长的计数结果Qcode为100001。

其中，电平密度是指第一数字信号UPL保持为某一固定电平的时长与预设时长之间的比值。此处的某一固定电平为高电平或低电平。

例如，第一数字信号UPL保持为高电平的时间为12ns，预设时长为15ns。则第一数字信号UPL的电平密度为0.8。又例如，第一数字信号UPL保持为低电平的时间为8ns，预设时长为20ns。则第一数字信号UPL的电平密度为0.4。

其中，通过预设密度可以确定第一数字信号UPL在某一个方向上的数据变化。预设密度可以为0.6，预设密度也可以为0.8，本申请实施例对此不作具体限定。为了便于理解，下面实施例预设密度以0.8为例进行说明。

下面，结合图2，针对在第一数字信号UPL保持不变的情况下，第二单元120得到对应计数结果Qcode的内容进行详细介绍。

如图2所示，在第一个预设时长T1内，由于VFB-VREF大于AVSS，则第一数字信号UPL保持为高电平。该第一个预设时长T1内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度。如此，在指示信号UPH为高电平时，第二单元120向上计数，得到第二个预设时长T2内的计数结果Qcode。从而，第二个预设时长T2内的计数结果Qcode为100001。

如图2所示，在第二个预设时长T2内，由于VFB-VREF大于AVSS，则第一数字信号UPL保持为高电平。该第二个预设时长T2内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度。如此，在指示信号UPH为高电平时，向上计数，得到第三个预设时长T3内的计数结果Qcode。从而，第三个预设时长T3内的计数结果Qcode为100010。

如图2所示，在第三个预设时长T3内，由于VFB-VREF大于AVSS，则第一数字信号UPL保持为高电平。该第三个预设时长T3内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度。如此，在指示信号UPH为高电平时，向上计数，得到第四个预设时长内T4的计数结果Qcode。从而，第四个预设时长T4内的计数结果Qcode为100011。

综上，在第一数字信号UPL保持不变的情况下，第二单元120可以根据第一数字信号UPL的电平密度与预设密度的关系，以及指示信号UPH，计数得到计数结果Qcode。

下面，结合图3，针对在第一数字信号UPL有变化的情况下，第二单元120得到对应计数结果Qcode的内容进行详细介绍。

如图3所示，在第一个预设时长T1内，由于VFB-VREF大于AVSS，则第一数字信号UPL保持为高电平。此时长内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度。如此，在指示信号UPH为高电平时，向上计数，得到第二个预设时长T2内的计数结果Qcode。从而，第二个预设时长T2内的计数结果Qcode为100001。

如图3所示，在第二个预设时长T2内，在时间Y内，由于VFB-VREF大于AVSS，则第一数字信号UPL保持为高电平。在时间X内，由于VFB-VREF小于AVSS，则第一数字信号UPL保持为低电平。其中，第一数字信号UPL的电平密度为X/(X+Y)＝0.72。此时长内，第一数字信号UPL的电平密度为0.72，第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度。则将当前的计数结果Qcode，即第二预设时长T2内的计数结果Qcode确定为第三个预设时长T3内的计数结果Qcode。从而，第三个预设时长T3内的计数结果Qcode为100001。

如图3所示，在第三个预设时长T3内，由于VFB-VREF小于AVSS，则第一数字信号UPL保持为低电平。此时长内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度1大于预设密度。如此，在指示信号UPH为低电平时，向下计数，得到第四个预设时长T4内的计数结果Qcode。从而，第四个预设时长T4内的计数结果Qcode为100000。

综上，在第一数字信号UPL有变化的情况下，第二单元120可以根据第一数字信号UPL的电平密度与预设密度的关系，以及指示信号UPH，计数得到计数结果Qcode。

综上所述，在多个预设时长内，第二单元120可以基于第一数字信号和指示信号，计数得到计数结果。

基于上述实施例，第二单元120的一种可能的实现方式。参照图4，图4为本申请一实施例提供的数字积分器的结构示意图。如图4所示，第二单元120可以包括：检测电路121和计数电路122。

检测电路121的第一端与第一单元110的第三端电连接，检测电路121的第二端用于接入时钟信号CLK，检测电路121的第三端与计数电路122的第一端电连接，检测电路121的第四端与计数电路122的第二端电连接，计数电路122的第三端与第三单元130电连接。

检测电路121可以根据每个预设时长内的第一数字信号UPL的电平密度与预设密度之间的大小关系，生成每个预设时长对应的密度信号Fdiv，并向计数电路122发送每个预设时长对应的密度信号Fdiv。

其中，检测电路121是对每个预设时长内的第一数字信号UPL的电平密度进行检测。从而，检测电路121能够生成密度信号Fdiv。

此外，检测电路121通过生成的密度信号Fdiv，能够避免参考电压VREF和反馈电压VFB较为接近时的来回跳动。从而，使数字积分器100具有更好的抗干扰能力。

其中，密度信号Fdiv用于表征第一数字信号UPL在某一方向上的数据变化。当每个预设时长内的第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，密度信号Fdiv就会产生高电平的脉冲。当每个预设时长内的第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度时，密度信号Fdiv就不会产生高电平的脉冲，也就是说，密度信号Fdiv保持为低电平。

下面，结合图2，针对在第一数字信号UPL保持不变的情况下，检测电路121可以生成每个预设时长对应的密度信号Fdiv的内容进行详细介绍。

如图2所示，在第一个预设时长T1至第四个预设时长T4内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度一直大于预设密度。如此，在第二个预设时长T2至第四个预设时长T4内，密度信号Fdiv就会周期性的产生高电平的脉冲。

下面，结合图3，针对在第一数字信号UPL有变化的情况下，检测电路121可以生成每个预设时长对应的密度信号Fdiv的内容进行详细介绍。

如图3所示，在第一个预设时长T1内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度，则在第一个预设时长T1内第25个时钟信号CLK的上升沿，密度信号Fdiv就会产生高电平的脉冲。也就是说，从第一个预设时长T1变为第二个预设时长T2的时刻，密度信号Fdiv就会产生高电平的脉冲。

如图3所示，在第二个预设时长T2内，第一数字信号UPL的电平密度为0.72，第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度。则在第二个预设时长T2内第25个时钟信号CLK的上升沿，密度信号Fdiv就不会产生高电平的脉冲。也就是说，从第二个预设时长T2变为第三个预设时长T3的时刻，密度信号Fdiv不会产生高电平的脉冲。

如图3所示，在第三个预设时长T3内，第一数字信号UPL的电平密度为1，第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度。则在第三个预设时长T3内第25个时钟信号CLK的上升沿，密度信号Fdiv就会产生高电平的脉冲。也就是说，从第三个预设时长T3变为第四个预设时长T4的时刻，密度信号Fdiv就会产生高电平的脉冲。

其中，图3中的第一数字信号UPL的电平发生变化，检测电路121是无法对第一数字信号UPL的电平变化进行检测。从而，补偿电压OSN-OSP也不会发生变化。

综上，检测电路可以根据每个预设时长内的第一数字信号的电平密度与预设密度之间的大小关系，生成每个预设时长对应的密度信号。

检测电路121还可以生成指示信号UPH，并向计数电路122发送指示信号UPH。

其中，检测电路121基于计数逻辑生成指示信号UPH，以便计数电路122进行计数。

其中，指示信号UPH的电平与第一数字信号UPL的电平保持一致。若第一数字信号UPL为高电平，则指示信号UPH为高电平。若第一数字信号UPL为低电平，则指示信号UPH为低电平。

计数电路122可以针对多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，对应的密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于或等于预设密度时，在指示信号UPH为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果Qcode。在指示信号UPH为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果Qcode。

对于前一个预设时长，对应的密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度时，将当前的计数结果Qcode确定为后一个预设时长的计数结果Qcode。

下面，结合图2，针对在第一数字信号UPL保持不变的情况下，计数电路122可以得到对应计数结果Qcode的内容进行详细介绍。

如图2所示，在第一个预设时长T1内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，则从第一个预设时长T1变为第二个预设时长T2的时刻，密度信号Fdiv会产生高电平的脉冲。此时刻，指示信号UPH为高电平。如此，计数电路122向上计数，计数结果Qcode从100000变为100001。从而，第二预设时长T2内的计数结果Qcode为100001。

如图2所示，在第二个预设时长T2内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，则从第二个预设时长T2变为第三个预设时长T3的时刻，密度信号Fdiv会产生高电平的脉冲。此时刻，指示信号UPH为高电平。如此，计数电路122向上计数，计数结果Qcode从100001变为100010。从而，第三预设时长T3内的计数结果Qcode为100010。

如图2所示，在第三个预设时长T3内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，则从第三个预设时长T3变为第四个预设时长T4的时刻，密度信号Fdiv会产生高电平的脉冲。此时刻，指示信号UPH为高电平。如此，计数电路122向上计数，计数结果Qcode从100010变为100011。从而，第四预设时长T4内的计数结果Qcode为100011。

下面，结合图3，针对在第一数字信号UPL有变化的情况下，计数电路122可以得到对应计数结果Qcode的内容进行详细介绍。

如图3所示，在第一个预设时长T1内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，则从第一个预设时长T1变为第二个预设时长T2的时刻，密度信号Fdiv会产生高电平的脉冲。此时刻，指示信号UPH为高电平。如此，计数电路122向上计数，计数结果Qcode从100000变为100001。从而，第二个预设时长T2内的计数结果Qcode为100001。

如图3所示，在第二个预设时长T2内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度时，将当前的计数结果100001确定为第二预设时长T2内的计数结果Qcode。也就是说，将第一预设时长T1内的计数结果100001确定为第二预设时长内T2的计数结果Qcode。从而，第三个预设时长T3内的计数结果Qcode为100001。

如图3所示，在第三个预设时长T3内，密度信号Fdiv表示第一数字信号UPL的电平密度大于预设密度时，则从第三个预设时长T3变为第四个预设时长T4的时刻，密度信号Fdiv会产生高电平的脉冲。此时刻，指示信号UPH为低电平。如此，计数电路122向下计数，计数结果Qcode从100001变为100000。从而，第四个预设时长T4内的计数结果Qcode为100000。

如此，计数电路122可以得到计数结果Qcode。

从而，计数电路还可以向第三单元发送计数结果。

基于上述实施例的基础上，示例性的，检测电路122的一种可能的实现方式。如图4所示，检测电路122可以包括第一计数器。

第一计数器的第一端与第一单元110的第三端电连接，第一计数器的第二端用于接入时钟信号CLK，第一计数器的第三端与计数电路122的第一端电连接。

其中，第一计数器例如为5位升降计数器。

其中，每个预设时长内，第一计数器可以根据第一数字信号UPL和时钟信号CLK，向上计数或向下计数。在第一数字信号UPL为高电平的情况下，当第25个时钟信号CLK上升沿时，根据第一数字信号UPL的电平密度大于或等于预设密度，第一计数器从初始值100000向上计数一次。在第一数字信号UPL为低电平的情况下，当第25个时钟信号CLK上升沿时，根据第一数字信号UPL的电平密度小于预设密度，第一计数器从初始值100000向下计数一次。

从而，第一计数器可以生成每个预设时长对应的密度信号。

基于上述实施例的基础上，示例性的，计数电路122的一种可能的实现方式。如图4所示，计数电路122可以为第二计数器。

第二计数器的第一端与检测电路121的第三端电连接，第二计数器的第二端与检测电路121的第四端电连接，第二计数器的第三端与第三单元130电连接。

其中，第二计数器例如为6位升降计数器。

其中，第二计数器的初始值为100000，计数的方式与第一计数器类似，此处不再赘述。

下面，结合图5，详细介绍第二单元120基于第一数字信号UPL和指示信号UPH，得到计数结果Qcode的过程。内容如下：

参照图5，图5为本申请一实施例提供的一种第二单元操作的状态示意图。如图5所示，在反馈电压VFB大于参考电压VREF时，第一数字信号UPL为高电平，例如用1表示高电平。在反馈电压VFB小于参考电压VREF时，第一数字信号UPL为低电平，例如用0表示高电平。当第一数字信号UPL为1时，且第25个时钟信号CLK上升沿时，第一计数器从初始值100000往111111的方向，以上溢值为1的间隔进行向上计数。当第一数字信号UPL为0时，且第25个时钟信号CLK上升沿时，第一计数器从初始值100000往000000的方向，以下溢值为1的间隔进行向下计数，生成密度信号Fdiv。

其中，将第一计数器的中间值记为Qmid<4:0>。将第一计数器的最终值记为Q_final<4:0>。

如此，第一计数器向第二计数器发送密度信号Fdiv。进而，第二计数器根据密度信号Fdiv和指示信号UPH，计数得到计数结果Qcode。第二计数器的初始值为100000，计数的方式与第一计数器类似，此处不再赘述。

其中，如果重置值为1，则第一计数器和第二计数器将重新进行计数。

综上，第二单元120可以基于第一数字信号UPL和指示信号UPH，得到计数结果Qcode。

基于上述实施例的基础上，示例性的，第一单元110的一种可能的实现方式。如图4所示，第一单元110为第一比较器111。

第一比较器111的正向输入端用于接入反馈电压VFB，第一比较器111的负向输入端用于接入参考电压VREF，第一比较器111的输出端与第二单元120的第一端电连接。

其中，第一比较器111的正向输入端为第一单元110的第二端，第一比较器111的负向输入端为第一单元110的第一端。

其中，反馈电压VFB通过第一比较器111的正向输入端输入至第一比较器111，参考电压VREF通过第一比较器111的负向输入端输入至第一比较器111。

从而，在反馈电压的电压值大于参考电压的电压值时，第一比较器可以输出第一数字信号为高电平。如此，第一单元能够输出第一数字信号为高电平。

在反馈电压的电压值小于参考电压的电压值时，第一比较器可以输出第一数字信号为低电平。如此，第一单元能够输出第一数字信号为低电平。

作为第一单元110的另一种可能的实现方式，参照图6，图6为本申请一实施例提供的一种第一单元的结构示意图。如图6所示，第一单元110可以包括：第二比较器112和反向器113。

第二比较器112的负向输入端用于接入反馈电压VFB，第二比较器112的正向输入端用于接入参考电压VREF，第二比较器112的输出端与反向器113的第一端电连接，反向器113的第二端与第二单元120的第一端电连接。

其中，第二比较器112的负向输入端为第一单元110的第二端，第二比较器112的正向输入端为第一单元110的第一端。

进而，在反馈电压的电压值大于参考电压的电压值时，第二比较器可以输出第一数字信号为低电平。如此，反向器能够输出第一数字信号为高电平。从而，第一单元能够输出第一数字信号为高电平。

在反馈电压的电压值小于参考电压的电压值时，第二比较器可以输出第一数字信号为高电平。如此，反向器能够输出第一数字信号为低电平。从而，第一单元能够输出第一数字信号为低电平。

基于上述实施例的基础上，示例性的，第三单元130的一种可能的实现方式。如图4所示，第三单元130可以包括：第一电流源I1、第一电阻R1、第二电流源I2和第二电阻R2。

第一电流源I1的第一端和第二电流源I2的第一端均与第二单元120的第三端电连接，第一电流源I1的第二端通过第一电阻R1接地，第二电流源I2的第二端通过第二电阻R2接地。

其中，第一电流源I1和第一电阻R1之间的连接点为第三单元130的第一输出端，第三单元130的第一输出端用于输出第一补偿电压OSP。第二电流源I2和第二电阻R2之间的连接点为第三单元130的第二输出端，第三单元130的第二输出端用于输出第二补偿电压OSN。

第三单元130可以根据计数结果Qcode，控制第一电流源I1和第二电流源I2的导通或关断，以及第一电流源I1和第二电流源I2处于导通状态时，对应的电流大小。

从而，第三单元可以根据计数结果，生成对应电压值的补偿电压。

本申请实施例还提供了一种直流-直流转换装置。其中，直流-直流转换装置可以是电感式直流-直流转换装置。其中，电感式直流-直流转换装置中的储能部件为续流电感L。直流-直流转换装置也可以是电容式直流-直流转换装置。其中，电容式直流-直流转换装置中的储能部件为电容。为了便于理解，本申请实施例以电感式直流-直流转换装置为例进行说明。

参照图7，图7为本申请一实施例提供的一种直流-直流转换装置的结构示意图。如图7所示，直流-直流转换装置可以包括：功率开关模块600、采样电路400、脉宽调制比较器200、控制器300、续流电感L和数字积分器100。

其中，功率开关模块600可以是单个功率管，也可以是多个功率管的组合，本申请实施例对此不作具体限定。

脉宽调制比较器200的第一端与数字积分器100的第二端电连接，脉宽调制比较器200的第二端与数字积分器100的第一端电连接，脉宽调制比较器200的第一端用于接入反馈电压VFB，脉宽调制比较器200的第二端用于接入参考电压VREF，脉宽调制比较器200的第三端与控制器300的第一端电连接，控制器的第二端与功率开关模块的第一端电连接，控制器的第三端与功率开关模块的第二端电连接，功率开关模块的第三端与储能部件的第一端电连接，储能部件的第二端与采样电路的第一端电连接，采样电路的第二端分别与脉宽调制比较器的第二端和数字积分器的第三端电连接，采样电路的第三端接地。

采样电路400可以向数字积分器100和脉宽调制比较器200提供反馈电压VFB。

其中，采样电路400可以向数字积分器100提供反馈电压VFB，使数字积分器100基于反馈电压VFB和参考电压VREF，生成补偿电压OSN-OSP。

如此，数字积分器100可以向脉宽调制比较器200发送补偿电压OSN-OSP，减小脉宽调制比较器200的输入偏差电压，提高脉宽调制比较器200输出信号的精度。

进而，脉宽调制比较器200可以根据参考电压VREF、反馈电压VFB和补偿电压OSN-OSP，生成脉冲宽度调制信号，并向控制器300发送脉冲宽度调制信号。

从而，控制器300可以根据脉冲宽度调制信号，生成控制信号，并通过控制信号控制功率开关模块的导通或关断，使直流-直流转换装置的输出电压VOUT稳定。

基于上述实施例的基础上，示例性的，直流-直流转换装置的一种可能的实现方式。如图7所示，功率开关模块600可以包括：第一功率管HS和第二功率管LS。

第一功率管HS的第一端与控制器300的第二端电连接，第一功率管HS的第二端接入电源电压VIN，第二功率管LS的第一端与控制器300的第三端电连接，第一功率管HS的第三端与第二功率管LS的第二端电连接，续流电感L的第一端电连接于第一功率管HS的第三端和第二功率管LS的第二端之间，第二功率管LS的第三端接地。

基于上述实施例的基础上，示例性的，直流-直流转换装置的一种可能的实现方式。参照图8，图8为本申请一实施例提供的一种直流-直流转换装置的结构示意图。如图8所示，该直流-直流转换装置还可以包括：纹波注入电路500。

纹波注入电路500的第一端与功率开关模块600的第三端电连接，纹波注入电路500的第二端与脉宽调制比较器200的第一端电连接，纹波注入电路500的第三端与脉宽调制比较器200的第二端电连接。

其中，纹波注入电路500的第二端用于输出第一电压CSP，纹波注入电路500的第三端用于输出第二电压CSN。如此，脉宽调制比较器200可以基于第一电压CSP和第二电压CSN，减小脉宽调制比较器200的输入偏差电压，提高脉宽调制比较器200输出信号的精度。

基于上述实施例的基础上，示例性的，脉宽调制比较器200的一种可能的实现方式。如图8所示，脉宽调制比较器200可以包括：第一运放器210、第二运放器220、第三运放器230、第四运放器240、第三电阻R3和第四电阻R4。

第一运放器210的第一端用于接入反馈电压VFB，第一运放器210的第二端用于接入参考电压VREF，第一运放器210的第三端与第二运放器220的第一端电连接，第一运放器210的第四端与第二运放器220的第二端电连接，第二运放器220的第三端与控制器300的第一端电连接，第三运放器230的第一端与纹波注入电路500的第二端电连接，第三运放器230的第二端与纹波注入电路500的第三端电连接，第四运放器240的第一端与数字积分器100的第三端电连接，第四运放器240的第二端与数字积分器100的第四端电连接，第三运放器230的第三端、第四运放器240的第三端和第三电阻R3的第一端均电连接于第一运放器210的第三端和第二运放器220的第一端之间，第三运放器230的第四端、第四运放器240的第四端和第四电阻R4的第一端均电连接于第一运放器210的第四端和第二运放器220的第二端之间，第三电阻R3的第二端和第四电阻R4的第二端均接地。

其中，第三单元130的第一输出端为数字积分器100的第一端，第三单元130的第二输出端为数字积分器100的第二端。

第三运放器230通过第一电压CSP对第一运放器210的第三端的电压进行补偿，以及通过第二电压CSN对第一运放器210的第四端的电压进行补偿，减小参考电压VREF和反馈电压VFB之间的电压差。

第四运放器240通过第一补偿电压OSP对第一运放器210的第三端的电压进行补偿，以及通过第二补偿电压OSN对第一运放器210的第四端的电压进行补偿，减小参考电压VREF和反馈电压VFB之间的电压差。

如此，反馈电压VFB、第一补偿电压OSP和第一电压CSP的求和结果与参考电压VREF、第二补偿电压OSN和第二补偿电压OSN的求和结果相等，可以用公式(1)表示。

VFB+OSP+CSP＝VREF+OSN+CSN (1)

进而，第二运放器的第一端和第二运放器的第二端之间的电压差逐渐减小，使第二运放器的第三端的电压趋于稳定。

从而，减小PWM比较器输出信号的误差，提高脉宽调制比较器输出信号的精度。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数字积分器，其特征在于，所述数字积分器包括：第一单元、第二单元和第三单元；

所述第一单元的第一端用于接入参考电压，所述第一单元的第二端用于接入反馈电压，所述反馈电压用于表示直流-直流转换装置的输出电压的变化情况，所述第一单元的第三端与所述第二单元的第一端电连接，所述第二单元的第二端用于接入时钟信号，所述第二单元的第三端与所述第三单元电连接；

所述第一单元，用于向所述第二单元发送第一数字信号，所述第一数字信号用于表征所述参考电压和所述反馈电压之间的大小关系信息；

所述第二单元，用于在多个预设时长内，基于所述第一数字信号和指示信号，对所述第一数字信号的高电平或低电平进行计数得到计数结果，所述指示信号用于指示计数方式，并向所述第三单元发送所述计数结果，所述多个预设时长的总时长等于所述第一数字信号的持续时长，每个预设时长为所述时钟信号的周期的倍数；

所述第三单元，用于根据所述计数结果，生成对应电压值的补偿电压，所述补偿电压用于减小所述参考电压和所述反馈电压之间的电压差。

2.根据权利要求1所述的数字积分器，其特征在于，所述第二单元，用于针对所述多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，所述第一数字信号的电平密度大于或等于所述预设密度时，所述电平密度是指所述第一数字信号保持为高电平的时长或低电平的时长与所述预设时长的比值，所述第二单元用于在所述指示信号为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果；在所述指示信号为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果；

对于前一个预设时长，所述第一数字信号的电平密度小于所述预设密度时，所述第二单元用于将当前的计数结果确定为后一个预设时长的计数结果。

3.根据权利要求1或2所述的数字积分器，其特征在于，所述第二单元包括：检测电路和计数电路；

所述检测电路的第一端与所述第一单元的第三端电连接，所述检测电路的第二端用于接入所述时钟信号，所述检测电路的第三端与所述计数电路的第一端电连接，所述检测电路的第四端与所述计数电路的第二端电连接，所述计数电路的第三端与所述第三单元电连接；

所述检测电路，用于根据每个预设时长内的所述第一数字信号的电平密度与所述预设密度之间的大小关系，生成每个预设时长对应的密度信号，并向所述计数电路发送所述每个预设时长对应的密度信号；

所述检测电路，还用于生成所述指示信号，并向所述计数电路发送所述指示信号；

所述计数电路，用于针对所述多个预设时长中的相邻两个预设时长而言，

对于前一个预设时长，对应的密度信号表示所述第一数字信号的电平密度大于或等于预设密度时，在所述指示信号为高电平时，向上计数，得到后一个预设时长的计数结果；在所述指示信号为低电平时，向下计数，得到后一个预设时长的计数结果；

对于前一个预设时长，对应的密度信号表示所述第一数字信号的电平密度小于预设密度时，将当前的计数结果确定为后一个预设时长的计数结果；

所述计数电路，还用于向所述第三单元发送所述计数结果。

4.根据权利要求3所述的数字积分器，其特征在于，所述检测电路包括第一计数器；

所述第一计数器的第一端与所述第一单元的第三端电连接，所述第一计数器的第二端用于接入所述时钟信号，所述第一计数器的第三端与所述计数电路的第一端电连接。

5.根据权利要求3所述的数字积分器，其特征在于，所述计数电路为第二计数器；

所述第二计数器的第一端与所述检测电路的第三端电连接，所述第二计数器的第二端与所述检测电路的第四端电连接，所述第二计数器的第三端与所述第三单元电连接。

6.根据权利要求1或2所述的数字积分器，其特征在于，所述第一单元为第一比较器；

所述第一比较器的正向输入端用于接入所述反馈电压，所述第一比较器的负向输入端用于接入所述参考电压，所述第一比较器的输出端与所述第二单元的第一端电连接；

所述第一比较器，用于在所述反馈电压的电压值大于所述参考电压的电压值时，输出所述第一数字信号为高电平；在所述反馈电压的电压值小于所述参考电压的电压值时，输出所述第一数字信号为低电平。

7.根据权利要求1或2所述的数字积分器，其特征在于，所述第一单元包括第二比较器和反向器；

所述第二比较器的负向输入端用于接入所述反馈电压，所述第二比较器的正向输入端用于接入所述参考电压，所述第二比较器的输出端与所述反向器的第一端电连接，所述反向器的第二端与所述第二单元的第一端电连接；

所述第二比较器，用于在所述反馈电压的电压值大于所述参考电压的电压值时，输出所述第一数字信号为低电平；在所述反馈电压的电压值小于所述参考电压的电压值时，输出所述第一数字信号为高电平。

8.根据权利要求1或2所述的数字积分器，其特征在于，所述第三单元包括：第一电流源、第一电阻、第二电流源和第二电阻；

所述第一电流源的第一端和所述第二电流源的第一端均与所述第二单元的第三端电连接，所述第一电流源的第二端通过所述第一电阻接地，所述第二电流源的第二端通过所述第二电阻接地。

9.一种直流-直流转换装置，其特征在于，所述直流-直流转换装置包括：功率开关模块、采样电路、脉宽调制比较器、控制器、储能部件和如权利要求1-8任一项所述的数字积分器；

所述脉宽调制比较器的第一端与所述数字积分器的第二端电连接，所述脉宽调制比较器的第二端与所述数字积分器的第一端电连接，所述脉宽调制比较器的第一端用于接入所述反馈电压，所述脉宽调制比较器的第二端用于接入所述参考电压，所述脉宽调制比较器的第三端与所述控制器的第一端电连接，所述控制器的第二端与所述功率开关模块的第一端电连接，所述控制器的第三端与所述功率开关模块的第二端电连接，所述功率开关模块的第三端与所述储能部件的第一端电连接，所述储能部件的第二端与所述采样电路的第一端电连接，所述采样电路的第二端分别与所述脉宽调制比较器的第二端和所述数字积分器的第三端电连接，所述采样电路的第三端接地；

所述采样电路，用于向所述数字积分器和所述脉宽调制比较器提供所述反馈电压；

所述数字积分器，用于根据所述反馈电压和所述参考电压，向所述脉宽调制比较器发送所述补偿电压；

所述脉宽调制比较器，用于根据所述参考电压、所述反馈电压和所述补偿电压，生成脉冲宽度调制信号，并向所述控制器发送所述脉冲宽度调制信号；

所述控制器，用于根据所述脉冲宽度调制信号，生成控制信号，所述控制信号用于控制所述功率开关模块的导通或关断。

10.根据权利要求9所述的直流-直流转换装置，其特征在于，所述直流-直流转换装置还包括：纹波注入电路；

所述纹波注入电路的第一端与所述功率开关模块的第三端电连接，所述纹波注入电路的第二端与所述脉宽调制比较器的第一端电连接，所述纹波注入电路的第三端与所述脉宽调制比较器的第二端电连接。