CN117707267A - 切换电压调节器的控制设备以及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及切换电压调节器的控制设备以及控制方法。一种用于具有切换电路的切换电压调节器的控制设备接收测量信号集合，该测量信号集合包括指示切换电压调节器的输出电压的第一测量信号。突发模式控制器被配置成：相对于第一阈值和高于第一阈值的第二阈值来监测输出电压，并且作为响应而提供突发信号。驱动信号生成级被配置成：基于突发信号和测量信号集合，提供用于切换电路的至少一个切换控制信号。驱动信号生成级具有反馈模块，反馈模块被配置成：基于突发信号和误差信号来提供控制信号，误差信号指示第一测量信号和基准信号之间的差异。

Description

切换电压调节器的控制设备以及控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2022年09月13日提交的意大利申请号102022000018672的优先权，该申请在此通过引用并入于此。
技术领域
本公开涉及一种用于具有减少的音频噪声的切换电压调节器的控制设备，并且涉及一种控制方法。
背景技术
众所周知，切换电压调节器能够使用不同的操作方案将直流输入电压转换为直流输出电压，并且可以使用不同的拓扑来获得。
图1示出了切换电压调节器1，切换电压调节器1包括四开关非反相切换电路(在下文中，被指示为切换电路3)和控制设备5。
切换电路3由第一半桥7、第二半桥9和电感器10形成。
第一半桥7由第一高侧开关11和第一低侧开关13形成，在此为两个N-MOS晶体管，它们串联耦合在输入端子15和共用节点17之间。
共用节点17经由分流电阻器19被耦合到基准电位线(地)18。
相对于地18的输入电压VIN被施加到输入端子15。
第二半桥9由第二高侧开关20和第二低侧开关22形成，在此也为两个N-MOS晶体管，它们串联耦合在输出节点24和共用节点17之间。
输出电压VOUT跨输出节点24和地18之间的输出电容器25下降，并且被施加到负载26。
电感器10被耦合在第一半桥7的中间节点和第二半桥9的中间节点之间。
通过适当地控制第一半桥7和第二半桥9的切换，可以使输出电压VOUT与输入电压VIN的值无关地保持在例如由用户根据特定应用选择的期望值。
根据输入电压VIN和输出电压VOUT之间的比率，切换电压调节器1在三种操作模式中的一种操作模式下工作，三种操作模式也被称为降压模式(如果VIN>VOUT)、升压模式(如果VIN<VOUT)以及降压-升压模式(如果VIN≈VOUT)。
为了将输出电压VOUT调节到期望值，控制设备5包括控制电路30和驱动电路31，控制电路30提供作为输出电压VOUT的函数的脉冲宽度调制信号PWM，驱动电路31接收信号PWM，并且分别为第一高侧开关11、第一低侧开关13、第二高侧开关20和第二低侧开关22提供四个开关控制信号T1、T2、T3和T4。
同样已知的是，将控制设备5设计为使得调节器1将在低能耗模式下工作，其中期望尽可能地减少切换电路3的开关的切换事件。
根据一种方法，控制设备5将第二高侧开关20保持在打开状态，并且控制设备5通过控制开关11、13和22的切换来调节输出电压VOUT。
在该模式中，如图1中所指示的，第二高侧开关20在电气上表现得像二极管33。因此，在使用中，电流可以通过电感器10流向输出节点24，但不能从输出节点24流向电感器10。
这意味着，在使用中，特别是在轻负载操作条件下，即，当通过负载26的负载电流具有低值(例如小于几十毫安)时，输出电压VOUT趋向于增长超过期望的调节值。
为了保证输出电压VOUT在基准间隔内的适当调节，控制设备5以被称为突发模式的模式操作，如图2中所示。
具体地，控制电路30将输出电压VOUT与高输出阈值Vth,H和低输出阈值Vth,L进行比较。
当输出电压VOUT达到高输出阈值Vth,H时，调节器1进入禁用切换步骤，在该步骤中，控制电路30禁用开关11、13、20、22的切换(信号PWM在时间上恒定)。
在禁用切换步骤期间，输出电容器25在负载26上放电，从而引起输出电压VOUT的减小。
当输出电压VOUT达到低输出阈值Vth,L时，调节器1进入启用切换步骤，在该步骤中，控制电路30重新启用开关11、13、20、22的切换。
在启用切换步骤期间，控制电路31控制信号PWM在高值和低值之间的振荡，使得输出电压VOUT朝着高输出阈值Vth,H增加。
发明内容
根据本公开的各个实施例，提供了一种用于切换电压调节器的控制设备、切换电压调节器，以及用于切换电压调节器的控制方法。
在至少一个实施例中，提供了一种用于切换电压调节器的控制设备。切换电压调节器包括切换电路。控制设备包括突发模式控制器，突发模式控制器被配置成：接收包括第一测量信号的测量信号集合，第一测量信号指示切换电压调节器的输出电压，并且相对于第一阈值和高于第一阈值的第二阈值，监测输出电压。突发模式控制器被配置成：响应于相对于第一阈值和第二阈值而对输出电压的监测，生成突发信号。驱动信号生成电路装置包括有，并且被配置成：基于突发信号和测量信号集合，生成用于切换电路的至少一个切换控制信号。驱动信号生成电路装置包括反馈电路，反馈电路被配置成：基于突发信号和误差信号来生成控制信号。误差信号指示第一测量信号和基准信号之间的差异。
在至少一个实施例中，提供了一种切换电压调节器，该切换电压调节器包括控制设备和切换电路。控制设备包括突发模式控制器，突发模式控制器被配置成：接收包括第一测量信号的测量信号集合，第一测量信号指示切换电压调节器的输出电压，并且相对于第一阈值和高于第一阈值的第二阈值来监测输出电压。突发模式控制器被配置成：响应于相对于第一阈值和第二阈值而对输出电压的监测，生成突发信号。控制设备还包括驱动信号生成电路装置，驱动信号生成电路装置被配置成：基于突发信号和测量信号集合，生成至少一个切换控制信号。驱动信号生成电路装置包括反馈电路，反馈电路被配置成：基于突发信号和误差信号来生成控制信号。误差信号指示第一测量信号和基准信号之间的差异。切换电路被配置成接收至少一个切换控制信号。切换电路包括被配置成由至少一个切换控制信号控制的至少一个开关，并且具有输入节点和输出节点，输入节点被配置成接收输入电压，输出节点被配置成基于输入电压来提供输出电压。
在至少一个实施例中，提供了一种用于切换电压调节器的控制方法，切换电压调节器包括切换电路和控制设备。控制方法包括：接收包括第一测量信号的测量信号集合，第一测量信号指示切换电压调节器的输出电压；相对于第一阈值和高于第一阈值的第二阈值，监测输出电压；响应于相对于第一阈值和第二阈值而对输出电压的监测，生成突发信号；以及基于突发信号和测量信号集合，生成用于切换电路的至少一个切换控制信号。生成至少一个切换控制信号包括：基于突发信号和误差信号来生成控制信号，并且误差信号指示第一测量信号和基准信号之间的差异。
附图说明
为了更全面地理解本公开的一个或多个实施例及其优点，现在结合附图参考以下说明，在附图中：
图1示出了已知切换电压调节器的电路图；
图2示出了图1的已知电压调节器在使用中的波形；
图3示出了根据本公开的一个或多个实施例的具有切换电路和控制设备的电压调节器的框图；
图4示出了根据一个或多个实施例的图3的切换电路的详细电路图；
图5示出了根据一个或多个实施例的图3的控制设备的详细电路图；
图6示出了根据一个或多个实施例的图4的电压调节器在使用中的波形的示例；以及
图7示出了根据一个或多个实施例的图4的电压调节器在使用中的波形的示例。
具体实施方式
本申请人已经注意到，相对于关于图1描述的已知切换电压调节器1，在启用切换时段期间，流过电感器10的电流IL趋于上升，并且可能达到高值(例如，甚至高达20A)，即便通过负载26的负载电流低，例如，即使它具有几毫安的平均值。这可能引起切换调节器的故障，甚至损坏。
此外，本申请人已经注意到，切换电压调节器1生成不期望的音频噪声，这对于用户(例如对于包含已知切换电压调节器的电子装置的用户)可能是麻烦的。
本公开的一个或多个实施例克服或至少部分地克服了例如参考图1描述的现有技术的缺点。
图3示出了切换电压调节器50的框图，切换电压调节器50在下文中也被简称为调节器50，调节器50包括相互耦合的切换电路53和控制设备55。
调节器50具有输入节点51和输出节点54，调节器50从输入节点51接收输入电压VIN，调节器50向输出节点54提供输出电压VOUT。
负载58被耦合到调节器50的输出节点54。
调节器50还具有第一阈值节点60和第二阈值节点61，调节器50从第一阈值节点60接收高阈值电压(在下文中，也被称为高输出阈值Vth,H)，调节器50从第二阈值节点61接收低阈值电压(在下文中，也被称为低输出阈值Vth,L)。高输出阈值Vth,H和低输出阈值Vth,L可以例如由用户根据特定应用来选择。
调节器50是切换类型的DC-DC转换器，该DC-DC转换器被配置成：从输入电压VIN开始，生成输出电压VOUT，以使输出电压VOUT等于例如由用户选择的期望值。
具体地，调节器50被配置成将输出电压VOUT维持在低输出阈值Vth,L和高输出阈值Vth,H之间。
实际上，调节器50被配置成以突发模式操作，如下文详细描述的。
切换电路53和控制设备55可以被集成在相同裸片中，或者被形成在不同裸片中。
图4详细示出了切换电路53的一个实施例的电路图，在此为四开关非反相电路。
根据输入电压VIN是否分别大于、小于和近似等于输出电压VOUT，切换电路53可以在降压模式、升压模式或降压-升压模式下操作。
具体地，切换电路53由第一半桥64和第二半桥65形成。
第一半桥64由第一高侧开关68和第一低侧开关69形成，在此为两个N-MOS晶体管，它们串联耦合在输入节点51和共用节点72之间。
具体地，第一高侧开关68被耦合在输入节点51和第一半桥64的中间节点74之间，并且第一低侧开关69被耦合在第一半桥64的中间节点74和共用节点72之间。
输入节点51相对于基准电位线(地)78处于输入电压VIN。
共用节点72经由具有电阻RS的分流电阻器80被耦合到地78。
第二半桥65由第二高侧开关82和第二低侧开关83形成，在此也为两个N-MOS晶体管，它们串联耦合在输出节点54和共用节点72之间。
具体地，第二高侧开关82被耦合在输出节点54和第二半桥65的中间节点85之间，并且第二低侧开关83被耦合在第二半桥65的中间节点85和共用节点72之间。
输出节点54相对于地78处于输出电压VOUT。
切换电路53还包括电感器87和输出电容器88，电感器87具有电感L并且被耦合在第一半桥64的中间节点74和第二半桥65的中间节点85之间，输出电容器88被耦合在输出节点54和地78之间。
第一高侧开关68、第一低侧开关69、第二高侧开关82和第二低侧开关83各自由控制设备55提供的相应开关控制信号T1、T2、T3、T4控制。
再次参考图3，控制设备55被耦合到输出节点54、第一阈值节点60和第二阈值节点61，控制设备55从输出节点54接收输出电压VOUT，从第一阈值节点60接收高输出阈值Vth,H，并且从第二阈值节点61接收低输出阈值Vth,L。
此外，在所示的实施例中，控制设备55还接收指示在使用中流过电感器87的电流IL的信号。
因此，控制设备55可以实施切换电路53的电流控制，例如峰值类型或谷值类型的电流控制。
控制设备55包括环路或反馈控制电路92、PWM调制器94、逻辑控制电路95、驱动电路96和突发控制电路(或突发模式控制器)97。环路控制电路92、PWM调制器94、逻辑控制电路95和驱动电路96可以被统称为驱动信号生成级或驱动信号生成电路装置。
下面参考图5中所示的实施例来详细描述控制设备55。
反馈电路92根据误差信号VE来提供环路控制信号，在此为控制电流IC，误差信号VE指示输出电压VOUT与基准或标称电压VREF之间的差异。
实际上，反馈电路92实现或具有误差信号VE和控制电流IC之间的传递函数。
此外，反馈电路92从逻辑控制电路95接收增益信号G和周期信号D，逻辑控制电路95被配置成：在根据误差信号VE提供控制电流IC时，修改反馈电路92的传递函数，如下文详细讨论的。
反馈电路92包括基准生成器100，基准生成器100从逻辑控制电路95接收基准控制信号REF，并且作为响应，生成基准电压VREF，如下文详细讨论的。
反馈电路92还包括补偿电路装置101(本文中可以被称为补偿模块)和电压-电流转换电路装置102(在本文中可以被称为电压-电流模块)，补偿电路装置101被耦合到输出节点54，接收基准电压VREF，并且根据误差信号VE提供控制电压VC；电压-电流转换电路装置102根据控制电压VC提供控制电流IC。
具体地，补偿模块101包括误差放大器(在此为具有输出106的运算跨导放大器(OTA)105)，并且包括耦合到输出106的补偿网络108。
OTA 105接收增益信号G，增益信号G被配置成设置OTA 105的增益值。
例如，调节器50可以被配置成在突发模式(如下文详细描述)，和正常模式(其中突发模式控制器97被禁用)两者下工作。在该情况下，相对于调节器50在正常模式下工作时的OTA 105的增益值，逻辑控制电路95可以减小调节器50在突发模式下工作时的OTA 105的增益。例如，当调节器50进入突发模式时，逻辑控制电路95可以减小OTA 105的增益。
在该实施例中，补偿模块101还包括耦合在输出节点54和地78之间的分压器110。
具体地，分压器110具有处于反馈电压VFB的中间节点111，并且由串联电路形成，该串联电路在此具有两个电阻器113，两个电阻器113在中间节点111处相互耦合。
OTA 105具有耦合到基准生成器100的输出的第一输入，并且具有耦合到分压器110的中间节点111的第二输入。
实际上，在该实施例中，OTA 105根据电阻器113的电阻值而将基准电压VREF与输出电压VOUT的一部分进行比较。然而，OTA 105可以被配置成将基准电压VREF直接与输出电压VOUT进行比较。
在该实施例中，补偿网络108是二阶，并且被耦合在OTA 105的输出106和地78之间。
具体地，补偿网络108是并联电路，该并联电路被耦合在输出节点106和地78之间，并且由第一支路和第二支路形成，第一支路包括由补偿电阻器115和第一补偿电容器116形成的串联电路，第二支路包括第二补偿电容器117。
然而，根据补偿模块101所需的特定传递函数，即，根据控制电压VC作为误差信号VE的函数的行为，补偿网络108可以由数目和类型不同的电气元件形成。例如，补偿网络108可以是与二阶不同的阶数；例如，它可以是一阶、三阶或更高阶。
反馈电路92还包括周期控制电路120，周期控制电路120被耦合到OTA 105的输出节点106，并且被配置成不管输出电压VOUT的值和基准电压VREF的值如何，在使用中设置控制电压VC的定义值。
具体地，在该实施例中，周期控制电路120包括由第一晶体管122和第二晶体管123(这里是两个N型的MOSFET)形成的串联电路。
第一晶体管122具有耦合到OTA 105的输出106的漏极端子，并且具有耦合到第二晶体管123的漏极端子的源极端子。
第一晶体管122在栅极端子处接收周期信号D，周期信号D控制其接通和关断。
第二晶体管123的源极端子被耦合到地78。第二晶体管123的栅极端子和漏极端子被耦合在一起。
电压-电流转换模块102由第一镜像支路130和第二镜像支路131形成。
第一镜像支路130是串联电路，该串联电路被耦合在地与处于供电电压VCC的供电节点133之间，并且包括第一晶体管135(这里是N型的MOSFET)、第二晶体管136(这里是P型的MOSFET)和控制电阻器137。
第一晶体管135的栅极端子被耦合到OTA 105的输出106；即，它处于控制电压VC。
第二晶体管136具有耦合到供电节点133的源极端子，并且具有耦合到漏极端子的栅极端子。
第一镜像支路130根据控制电压VC生成中间控制电流I’C。
第二镜像支路131包括晶体管139(在此为P型的MOSFET)，晶体管139的栅极端子耦合到第一镜像支路130的第二晶体管136的栅极端子，并且晶体管139的源极端子耦合到供电节点133。
第一镜像支路130和第二镜像支路131具有1:N的电流镜比率，使得晶体管139提供等于N·I’C的电流。
电压-电流转换模块102的第一镜像支路130和第二镜像支路131之间的比率1：N可以通过使晶体管136、139的性质变化来进行修改，例如通过在设计阶段适当地缩放晶体管136、139。
在该实施例中，补偿模块102还包括校正电路，在此，校正电路由生成斜坡电流Islope的斜坡生成器141形成。
反馈电路92包括加法器节点142，加法器节点142接收由晶体管139输出的电流N·I’C和斜坡电流Islope，并且在输出处提供控制电流IC。
斜坡电流Islope在使用中可以是有用的，例如，可以用于抑制可能由电感器电流IL的扰动引起的次谐波振荡现象。
PWM调制器94将指示控制电流IC的量与指示电感器电流IL的量进行比较，并且作为响应，提供比较信号COMP。
在该实施例中，PWM调制器94被直接耦合到分流电阻器80。
具体地，PWM调制器94包括比较器145、第一电阻器146和第二电阻器147，第一电阻器146具有电阻RA，被耦合在比较器145的正输入和分流电阻器80的第一端子149之间(在此，第一端子149连接到切换电路53的共用节点72)；并且第二电阻器147具有电阻RB，被耦合在比较器145的负输入和分流电阻器80的第二端子150之间(在此，第二端子150连接到地78)。
控制电流IC可以远低于电感器电流IL，并且第一电阻器146和第二电阻器147的电阻RA、RB可以远高于分流电阻器80的电阻RS。
例如，控制电流IC可以是几微安的量级，电感器电流IL可以是几安培的量级，第一电阻器146和第二电阻器147的电阻RA、RB可以是几千欧的量级，并且分流电阻器80的电阻RS可以是几毫欧的量级。
在所示的实施例中，例如当调节器50在降压模式下操作时，反馈电路92将控制电流IC提供到比较器145的正输入。
实际上，在降压模式下，比较器145可以将第一电阻器146上的电压降IC·RA与分流电阻器80上的电压降IL·RS进行比较。
然而，例如当调节器50在升压模式下操作时，控制电流IC可以被提供给比较器145的负输入。
实际上，在升压模式下，比较器145可以将第二电阻器147上的电压降IC·RB与分流电阻器80上的电压降IL·RS进行比较。
突发控制电路97向逻辑控制电路95提供突发信号BURST_M，突发信号BURST_M指示输出电压VOUT相对于低输出阈值Vth,L和高输出阈值Vth,H的值和/或趋势。实际上，突发控制电路97相对于低输出阈值Vth,L和高输出阈值Vth,H来监测输出电压VOUT。
具体地，突发控制电路97包括比较器152，比较器152具有耦合到反馈电路92的分压器110的中间节点111的正输入，并且具有耦合到阈值开关153的负输入。
阈值开关153被耦合到比较器152的输出，并且被配置成：根据突发信号BURST_M，将比较器152的负输入耦合到高输出阈值Vth,H或耦合到低输出阈值Vth,L。
实际上，在所示的实施例中，比较器152将高输出阈值Vth,H或低输出阈值Vth,L与反馈电压VFB(即，与输出电压VOUT的一部分)进行比较。如果分压器110的电阻器113的值已知，则突发控制电路97能够监测输出电压VOUT。
此外，根据具体应用，比较器152可以将高输出阈值Vth,H或低输出阈值Vth,L直接与输出电压VOUT进行比较。
突发信号BURST_M指示输出电压VOUT是否具有随时间增加的趋势，特别是它是否从低输出阈值Vth,L向高输出阈值Vth,H增加，或者指示输出电压VOUT是否具有随时间减小的趋势，特别是它是否从高输出阈值Vth,H向低输出阈值Vth,L减小。
在该实施例中，例如如图6的波形中所示，突发信号BURST_M是逻辑信号，该逻辑信号在输出电压VOUT增加时具有低逻辑值‘0’，并且在输出电压VOUT减小时具有高逻辑值‘1’。
具体地，比较器152被配置成：当输出电压VOUT达到高输出阈值Vth,H时，将突发信号BURST_M切换到高逻辑值，并且当输出电压VOUT达到低输出阈值Vth,L时，将突发信号BURST_M切换到低逻辑值。
参考图6，当突发信号BURST_M具有高逻辑值时，调节器50处于具有持续时间TOFF的禁用切换步骤155。当突发信号BURST_M具有低逻辑值时，调节器50处于具有持续时间Tswitch的启用切换步骤156。
再次参考图5，阈值开关153被配置成：响应于突发信号BURST_M切换到高逻辑值，将比较器152的负输入耦合到低输出阈值Vth,L，并且响应于突发信号BURST_M切换到低逻辑值，将比较器152的负输入耦合到高输出阈值Vth,H。
逻辑控制电路95接收来自PWM调制器94的比较信号COMP和来自突发控制电路97的突发信号BURST_M，并且作为响应，提供调制信号PWM。
以本身已知的方式，驱动电路96从调制信号PWM开始，根据调节器50的当前操作模式(例如根据调节器50是处于降压模式、升压模式还是降压-升压模式，以及根据所使用的特定控制模式(例如，峰值类型或谷值类型的电流控制))，来提供开关控制信号T1、T2、T3、T4。
如图6中所示，当调节器50处于禁用切换步骤155时，调制信号PWM随时间具有恒定值。
当调节器50处于启用切换步骤156时，调制信号PWM随时间在高值和低值之间振荡。
在启用切换步骤156中，调制信号PWM是具有固定周期和可变占空比的方波信号。
具体地，以本身已知的方式，逻辑控制电路95根据比较信号COMP来修改调制信号PWM的占空比。
在禁用切换步骤155期间，第一高侧开关68和第二高侧开关82以及第一低侧开关69和第二低侧开关83不在断开状态和闭合状态之间切换。换句话说，在禁用切换步骤155期间，第一高侧开关68和第二高侧开关82以及第一低侧开关69和第二低侧开关83的状态随时间保持恒定。
在禁用切换步骤155期间，输出电压VOUT减小，因为电容器88中的电荷可以通过负载58放电。换句话说，在禁用切换步骤155期间，可以被动地调节输出电压VOUT，即，没有由于调节器50的能量消耗。
相反，在启用切换步骤156期间，第一高侧开关68和第二高侧开关82以及第一低侧开关69和第二低侧开关83可以根据相应开关控制信号T1-T4，在断开状态和闭合状态之间切换。实际上，在启用切换步骤期间，输出电压VOUT可以由控制设备55主动调节，从而具有能量消耗。
在使用中，逻辑控制电路95提供基准控制信号REF，以使基准电压VREF随时间可变。
具体地，如图6中所示，逻辑控制电路95被配置成：在最小值VREF,min和最大值VREF,max之间调节基准电压VREF。
最小值VREF,min可以高于或等于低输出阈值Vth,L，特别是高于低输出阈值Vth,L。最大值VREF,max可以高于或等于高输出阈值Vth,H，特别是高于高输出阈值Vth,H。
例如，基准电压VREF的最大值VREF,max可以比高输出阈值Vth,H高大约5％。
在启用切换步骤156开始时(图6中的时刻t2)，逻辑控制电路95控制基准生成器100，以使基准电压VREF等于最小值VREF,min。
在启用切换步骤156期间，逻辑控制电路95控制基准生成器100，以使基准电压VREF随时间增加直至最大值VREF,max。
在图6的实施例中，基准电压VREF具有从最小值VREF,min到最大值VREF,max的非减单调行为，特别是线性行为。
此外，在图6的实施例中，逻辑控制电路95控制基准生成器100，以使基准电压VREF在禁用切换步骤155期间具有最小值VREF,min，特别是响应于突发信号BURST_M从低值切换到高值(图6的时刻t1)。
参考图6，在启用切换步骤156期间，逻辑控制电路95从启用切换步骤156的开始(时刻t2)直到时刻t*，将周期信号D保持在高值，例如，时刻t*可以由用户在调节器50的初始化或校准步骤期间选择。
在时刻t2和时刻t*之间，周期控制电路120的第一晶体管122导通；因此，OTA 105的输出106经由晶体管123被直接耦合到地78。因此，控制电压VC具有固定值，而不管反馈电压VFB的值和基准电压VREF的值如何。具体地，控制电压VC具有最小值。
例如，当周期信号D具有高逻辑值时，控制电压VC保持处于周期控制电路120的第二晶体管123的栅极-源极电压，例如大约0.7V。
不管输出电压VOUT和基准电压VREF如何，控制电压VC都维持固定值的事实，使得在间隔t2-t*中，调制信号PWM的占空比保持在最小值，而不管输出电压VOUT和基准电压VREF如何。
在图6的实施例中，逻辑控制电路95响应于突发信号BURST_M切换到高值(时刻t1)，即，在禁用切换步骤155开始时，将周期信号D切换到高值。
此外，这里，周期信号D针对禁用切换步骤155的整个持续时间维持高逻辑值。这允许避免使用附加计时信号来控制周期信号D到高值的切换，并且因此简化了控制设备55的设计。
实际上，反馈电路装置92(在本文中可以被称为反馈模块)根据误差信号VE和突发信号BURST_M两者，提供控制电压VC。
更具体地，基准电压VREF和/或反馈电路92的传递函数可以是突发信号的函数。
在使用中，控制设备55通过将启用切换步骤156和禁用切换步骤155交替而在低输出阈值Vth,L和高输出阈值Vth,H之间调节输出电压VOUT的事实，允许调节器50具有低能耗，并且即使在通过负载58的负载电流低(例如，小于几十毫安)时也能正确操作。
例如，调节器50可以在节能模式下操作，其中在启用切换步骤156期间，控制设备55仅控制第一高侧开关68以及第一低侧开关69和第二低侧开关83的切换。实际上，如在图4中由虚线十字表示的，在启用切换步骤156期间，第二高侧开关82可以始终保持在断开状态。在该情况下，从电气角度来看，第二高侧开关82表现为二极管160(由图4中的虚线表示)，二极管160使得电流仅从电感器87传递到输出节点54，而不从输出节点54传递到电感器87。
控制电压VC是误差信号VE和突发信号BURST_M两者的函数的事实，允许控制设备55准确地控制电感器电流IL的行为；例如，它允许在启用切换步骤156期间将电感器电流IL维持成低于期望的最大值，期望的最大值例如在设计阶段根据具体应用来进行选择。
具体地，申请人已经发现，在启用切换步骤156期间对基准电压VREF的调节和/或修改反馈电路92的传递函数的可能性(特别是经由增益信号G修改OTA 105的增益的可能性，以及通过周期控制电路120设置控制电压VC的固定值的可能性)，允许在使用中避免电感器电流IL中出现高峰值，即使在通过负载58的负载电流低(例如低于几十毫安)时。
申请人已经发现，这使得能够减小调节器50在音频带中生成噪声的可能性。
申请人实际上已经注意到，电感器电流IL的高峰值可能例如由于磁致伸缩现象而引起电感器87中的振动，并且因此导致音频噪声的生成。
实际上，与已知的调节器相比，调节器50可以具有低能耗和在音频带中生成噪声的减小的可能性。
图7示出了在使用中的调节器50的波形的另外示例。根据图7的实施例，基准电压VREF在启用切换步骤(在此由201表示)期间具有在最小值VREF,min和最大值VREF,max之间的台阶状行为。
具体地，基准生成器100可以提供在最小值VREF,min和最大值VREF,max之间的多个离散电压值，在此为四个电压值。
在该实施例中，基准控制信号REF是计数器信号，该计数器信号选择基准生成器100可以提供的电压值中的一种电压值。
此外，在图7的实施例中，基准控制信号REF以规则的间隔修改基准电压VREF的值。实际上，基准电压VREF的每个台阶具有持续时间Tstep，持续时间Tstep可以例如根据特定应用、台阶的数目以及调制信号PWM的切换频率在设计阶段进行选择。
然而，根据特定应用，基准电压VREF的台阶可以具有彼此不同的持续时间。
时刻t2和t*之间的时间间隔T*(在该时间间隔T*期间，周期信号D维持高逻辑值)可以具有根据持续时间Tstep选择的持续时间。例如，间隔T*可以比持续时间Tstep短，特别是等于持续时间Tstep的一半。以该方式，在启用切换步骤201的初始步骤期间，可以保证调制信号PWM的占空比保持处于最小值。这有助于在启用切换步骤201期间获得电感器电流IL的逐渐增加。
具体地，在基准电压VREF的台阶具有彼此不同的持续时间的情况下，时间间隔T*可以等于时刻t2之后的基准电压VREF的第一台阶的一半。
图7中图示的台阶状行为允许在启用切换步骤201期间避免电感器电流IL的峰值，如参考图6讨论的，并且同时允许简化控制设备55的设计。
最后，清楚的是，可以对本文描述和图示的控制设备55和调节器50进行修改和变化，而不脱离本公开的范围。
例如，增益信号G可以根据调节器50是处于启用切换步骤156还是处于禁用切换步骤155来调制补偿模块101的增益值，特别是OTA 105的增益值。附加地或作为备选，增益信号G可以在启用切换步骤156期间调制补偿模块101的增益值。
实际上，逻辑控制电路95可以根据调节器50的操作模式，特别是根据突发信号BURST_M来修改反馈模块92的增益。
例如，切换电路53可以具有与图4中图示的拓扑不同的拓扑；例如，切换电路可以是异步类型的两开关电路，该两开关电路被配置成仅在降压模式或仅在升压模式下操作，或者被配置成：当在不连续电流模式(DCM)下操作时，检测电感器电流的反转。
调节器50可以是被配置成仅在降压模式或仅在升压模式下操作的切换电压调节器，或者可以是不同类型的切换调节器。
例如，调节器50可以在可变频率模式下操作，其中调制信号PWM在启用切换步骤中不具有固定周期。
例如，反馈电路92的电压-电流转换模块102可以包括限流镜，以便在输出处提供的控制电流IC低于或等于最大值，该最大值可以根据通过切换电路53的期望最大电流来进行选择。
例如，控制设备可以直接从切换电路的开关中的一个开关检测电感器电流IL，特别是在控制设备和切换电路被集成在相同裸片中的情况下。实际上，在该方案中，切换电路可以不包括专用分流电阻器，并且PWM调制器可以使用切换电路的开关中的一个开关的导通状态电阻作为电阻元件，检测在切换电路中流动的电流，特别是流过电感器的电流。这实现了本调节器的能量消耗的进一步减少。
备选地，控制设备可以被配置成执行切换电路的电压控制。在该配置中，反馈电路不包括电压-电流转换模块，并且控制设备被配置成：响应于输出电压VOUT和内部基准电压之间的比较，直接从控制电压VC开始，修改调制信号PWM的占空比。
反馈电路92、PWM调制器94、逻辑控制电路95、驱动电路96和突发控制电路97是可以被提供为模拟电路、数字电路或混合信号电路的电路(或电路模块)。此外，这些模块可以经由专用计算机程序，全部或部分地使用软件解决方案来获得。
本文描述和所示的实施例可以被组合以形成另外的解决方案。

Claims (20)

1.一种用于切换电压调节器的控制设备，所述切换电压调节器包括切换电路，所述控制设备包括：
突发模式控制器，所述突发模式控制器被配置成：
接收包括第一测量信号的测量信号集合，所述第一测量信号指示所述切换电压调节器的输出电压，并且相对于第一阈值和高于所述第一阈值的第二阈值，监测所述输出电压，并且
响应于相对于所述第一阈值和所述第二阈值而对所述输出电压的所述监测，生成突发信号；以及
驱动信号生成电路装置，被配置成：基于所述突发信号和所述测量信号集合，生成用于所述切换电路的至少一个切换控制信号，所述驱动信号生成电路装置包括反馈电路，所述反馈电路被配置成：基于所述突发信号和误差信号来生成控制信号，所述误差信号指示所述第一测量信号和基准信号之间的差异。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述突发信号，修改所述基准信号。
3.根据权利要求2所述的控制设备，其中所述驱动信号生成电路装置被配置成：响应于所述输出电压达到所述第一阈值，将所述基准信号从最小值修改为最大值。
4.根据权利要求3所述的控制设备，其中所述基准信号是介于所述最小值和所述最大值之间的非减单调信号。
5.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述反馈电路装置实现所述误差信号和所述控制信号之间的传递函数，所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述突发信号，修改所述反馈电路装置的所述传递函数。
6.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述反馈电路装置包括补偿电路装置，所述补偿电路装置被配置成：基于所述误差信号来生成控制电压，并且具有增益，所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述切换电压调节器的操作模式，修改所述补偿电路装置的所述增益。
7.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述反馈电路装置包括周期控制电路，所述周期控制电路被配置成：不管所述误差信号如何，响应于所述输出电压达到所述第一阈值而将所述控制信号设置为起始值。
8.根据权利要求1所述的控制设备，其中所述测量信号集合包括第二测量信号，所述第二测量信号指示在所述切换电路中流动的电流，并且其中所述控制信号是控制电流，所述驱动信号生成电路装置还包括调制器，所述调制器被配置成：将所述控制信号与所述第二测量信号进行比较，并且作为响应而生成比较信号，所述至少一个切换控制信号基于所述突发信号和所述比较信号。
9.一种切换电压调节器，包括：
控制设备，包括：
突发模式控制器，被配置成：接收包括第一测量信号的测量信号集合，第一测量信号指示所述切换电压调节器的输出电压，并且相对于第一阈值和高于所述第一阈值的第二阈值来监测所述输出电压，所述突发模式控制器被配置成：响应于相对于所述第一阈值和所述第二阈值而对所述输出电压的所述监测，生成突发信号；以及
驱动信号生成电路装置，被配置成：基于所述突发信号和所述测量信号集合，生成至少一个切换控制信号，所述驱动信号生成电路装置包括反馈电路，所述反馈电路被配置成：基于所述突发信号和误差信号来生成控制信号，所述误差信号指示所述第一测量信号和基准信号之间的差异；以及
切换电路，被配置成：接收所述至少一个切换控制信号，所述切换电路包括至少一个开关，所述至少一个开关被配置成：由所述至少一个切换控制信号控制，并且具有输入节点和输出节点，所述输入节点被配置成接收输入电压，所述输出节点被配置成基于所述输入电压来提供所述输出电压。
10.根据权利要求9所述的切换电压调节器，其中所述切换电压调节器是降压型、升压型或降压-升压型中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的切换电压调节器，其中所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述突发信号来修改所述基准信号。
12.根据权利要求11所述的切换电压调节器，其中所述驱动信号生成电路装置被配置成：响应于所述输出电压达到所述第一阈值，将所述基准信号从最小值修改为最大值。
13.根据权利要求12所述的切换电压调节器，其中所述基准信号是介于所述最小值和所述最大值之间的非减单调信号。
14.根据权利要求9所述的切换电压调节器，其中所述反馈电路装置实现所述误差信号和所述控制信号之间的传递函数，所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述突发信号，修改所述反馈电路装置的所述传递函数。
15.根据权利要求9所述的切换电压调节器，其中所述反馈电路装置包括补偿电路装置，所述补偿电路装置被配置成：基于所述误差信号来生成控制电压，并且具有增益，所述驱动信号生成电路装置被配置成：基于所述切换电压调节器的操作模式，修改所述补偿电路装置的所述增益。
16.一种用于切换电压调节器的控制方法，所述切换电压调节器包括切换电路和控制设备，所述控制方法包括：
接收包括第一测量信号的测量信号集合，所述第一测量信号指示所述切换电压调节器的输出电压；
相对于第一阈值和高于所述第一阈值的第二阈值，监测所述输出电压；
响应于相对于所述第一阈值和所述第二阈值而对所述输出电压的所述监测，生成突发信号；以及
基于所述突发信号和所述测量信号集合，生成用于所述切换电路的至少一个切换控制信号，
其中生成所述至少一个切换控制信号包括：基于所述突发信号和误差信号来生成控制信号，所述误差信号指示所述第一测量信号和基准信号之间的差异。
17.根据权利要求16所述的控制方法，其中生成所述控制信号包括以下中的至少一种：基于所述突发信号来修改所述基准信号，或者基于所述突发信号来修改所述控制信号和所述误差信号之间的传递函数。
18.根据权利要求17所述的控制方法，其中基于所述突发信号来修改所述基准信号包括：响应于所述输出电压达到所述第一阈值，将所述基准信号从最小值修改为最大值。
19.根据权利要求17所述的控制方法，其中修改所述控制信号和所述误差信号之间的所述传递函数包括：不管所述误差信号如何，响应于所述输出电压达到所述第一阈值，修改所述传递函数的增益值或者将所述控制信号设置为起始值中的至少一种。
20.根据权利要求16所述的控制方法，其中所述切换电路包括由所述至少一个切换控制信号控制的至少一个开关，所述至少一个切换控制信号被配置成：响应于所述输出电压达到所述第一阈值，启用所述至少一个开关的切换，并且响应于所述输出电压达到所述第二阈值，禁止所述至少一个开关的切换。
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