CN210669892U - 降压开关模式电源和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及降压开关模式电源和电子设备。一种降压开关模式电源包括：输出级，包括功率晶体管，所述功率晶体管被配置为由第一控制信号周期性地导通；以及处理电路，被配置为基于所述降压开关模式电源的输出电压和基准电压生成误差电压，并且在脉冲宽度调制模式中，对所述第一控制信号施加第一延迟，所述第一延迟被确定为以便减小所述误差电压和所述基准电压之间的差。由此，可以实现对开关模式电源的输出电压的更精确控制。

Description

降压开关模式电源和电子设备
技术领域
本公开总体上涉及降压开关模式电源和电子设备。
背景技术
降压开关模式电源的PWM或PFM操作模式通常根据在开关模式电源的输出处递送的输出电流和经调节的输出电压水平来确定。
通常，这种开关模式电源包括串联在电源和地之间的被称为“高侧”的第一晶体管和被称为“低侧”的第二晶体管或二极管(本领域技术人员将其称为续流二极管)。
由第一控制信号使第一高侧晶体管周期性地导通，并且由第二控制信号使第二低侧晶体管周期性地导通。
在脉冲宽度调制模式中，由第一和第二控制信号使第一和第二晶体管交替导通。
在脉冲频率调制模式中，根据第一和第二控制信号，可以附加地使第一晶体管和第二晶体管同时不导通。
当响应于电源的负载需要高输出电流时，电源以脉冲宽度调制模式操作，并且因此控制信号的周期/频率是固定的。
在该脉冲宽度调制模式中，电源被配置为经由电源的信号生成器电路，根据输出电压和基准电压生成误差电压，并且经由斜坡生成电路生成从零增加到误差电压的斜坡电压，以便确定控制信号的第一状态的持续时间。
在轻负载期间(即，将低输出电流提供给负载)，开关模式电源以脉冲频率调制模式操作，并且因此，控制信号的频率是可变的。
在该脉冲频率调制模式中，电源被配置为生成斜坡电压并根据经由比较器进行的斜坡电压与基准电压之间的比较来变化控制信号的周期/频率。
本领域技术人员知晓，在从脉冲宽度调制模式到脉冲频率调制模式的转换或从脉冲频率调制模式到脉冲宽度调制模式的转换的时刻，如果此时的误差电压和基准电压不相等，则电源的输出电压强烈地振荡。
因此，需要提出一种技术解决方案，该技术解决方案的复杂度低且成本低，并且提供软化脉冲宽度调制模式和脉冲频率调制模式之间的转换并改善开关模式电源的性能。
实用新型内容
本公开至少解决了源的输出电压强烈地振荡并且复杂度和成本高的问题。
根据本公开的第一方面，提出了一种降压开关模式电源，包括：输出级，包括功率晶体管，所述功率晶体管被配置为由第一控制信号周期性地导通；以及处理电路，被配置为基于所述降压开关模式电源的输出电压和基准电压生成误差电压，并且在脉冲宽度调制模式中，对所述第一控制信号施加第一延迟，所述第一延迟被确定为以便减小所述误差电压和所述基准电压之间的差。
在一些实施例中，所述处理电路包括第一信号生成器电路，所述第一信号生成器电路被配置为在脉冲宽度调制模式中，基于所述误差电压和斜坡电压生成第一中间信号，所述第一信号生成器电路具有第一本征传播时间，其中所述第一延迟大约等于所述第一本征传播时间。
在一些实施例中，降压开关模式电源还包括被配置为生成所述斜坡电压的斜坡生成器。
在一些实施例中，所述处理电路还被配置为在脉冲频率调制模式中，对所述第一控制信号施加第二延迟。
在一些实施例中，所述处理电路包括第二信号生成器电路，所述第二信号生成器电路被配置为在所述脉冲频率调制模式中，基于所述基准电压和斜坡电压生成第二中间信号，所述第二信号生成器电路具有第二本征传播时间，其中所述第二延迟大约等于所述第二本征传播时间。
在一些实施例中，所述第一延迟和所述第二延迟大约相等。
在一些实施例中，降压开关模式电源还包括控制电路，所述控制电路被配置为使所述开关模式电源从脉冲频率调制模式改变为所述脉冲宽度调制模式。
在一些实施例中，所述输出级还包括被配置为经由中间节点而被耦合到功率电感器的同步晶体管，所述中间节点被耦合到所述功率晶体管，其中电感电流被配置为流过所述功率电感器，其中所述处理电路还包括检测电路，所述检测电路被配置为检测所述电感电流在预先确定的方向上穿过零，并且将所述输出电压和所述基准电压进行比较，其中所述控制电路被配置为：当所述电感电流在预先确定的方向上穿过零并且基于所述输出电压的第一电压低于所述基准电压时，使所述降压开关模式电源从脉冲频率调制改变为脉冲宽度调制。
在一些实施例中，降压开关模式电源还包括控制电路，所述控制电路被配置为使所述降压开关模式电源从所述脉冲宽度调制模式改变为脉冲频率调制模式。
在一些实施例中，所述输出级还包括被配置为经由中间节点而被耦合到功率电感器的同步晶体管，所述中间节点被耦合到所述功率晶体管，其中电感电流被配置为流过所述功率电感器，其中所述处理电路还包括检测电路，所述检测电路被配置为检测所述电感电流在预先确定的方向上穿过零，其中所述控制电路被配置为：当所述电感电流在预先确定的方向上穿过零并且所述第一控制信号处于使所述功率晶体管导通的状态时，使所述降压开关模式电源从所述脉冲宽度调制模式改变为所述脉冲频率调制模式。
在一些实施例中，所述预先确定的方向与所述电感电流从正值到零的穿过相对应。
根据本公开的第二方面，提供了一种电子设备，包括：输出级，被配置为生成输出电压，并且包括功率晶体管，所述功率晶体管被配置为由第一控制信号周期性地导通；控制电路，被配置为接收时钟信号和延迟时钟信号，并且被配置为基于第一中间信号或第二中间信号来生成所述第一控制信号；以及处理电路，包括：斜坡生成器，被配置为生成斜坡电压，第一信号生成器电路，包括放大器，所述放大器被配置为在脉冲宽度调制模式中，基于所述输出电压和基准电压生成误差电压，所述第一信号生成器电路被配置为在所述脉冲宽度调制模式中，基于所述误差电压和所述斜坡电压生成所述第一中间信号，所述第一信号生成器电路具有第一本征传播时间，第二信号生成器电路，被配置为在脉冲频率调制模式中，基于所述基准电压和所述斜坡电压生成所述第二中间信号，所述第二信号生成器电路具有第二本征传播时间，以及延迟电路，被配置为接收所述时钟信号，并且在所述脉冲宽度调制模式中，生成相对于所述时钟信号具有第一延迟的所述延迟时钟信号，所述第一延迟大约等于所述第一本征传播时间，其中所述控制电路被配置为在脉冲宽度调制模式中将所述第一控制信号延迟所述第一延迟。
在一些实施例中，所述延迟电路还被配置为在所述脉冲频率调制模式中，生成相对于所述时钟信号具有第二延迟的所述延迟时钟信号，所述第二延迟大约等于所述第二本征传播时间。
在一些实施例中，所述电子设备是微控制器。
本实用新型的实施方式和实施例涉及开关模式电源(SMPS)，更具体地涉及旨在以脉冲宽度调制(PWM)模式或以脉冲频率调制(PFM)模式操作的降压(“buck”)开关模式电源。
由于信号在电源内部的本征传播时间(对于误差电压和斜坡电压之间的比较是显著的)，斜坡电压始终比没有本征传播时间的电源理想情况更早达到误差电压。
应当注意，开关模式电源作为闭环操作，并且被配置为生成第一控制信号的良好的占空比值，以便使输出电压等于基准电压，而无论开关模式电源的输入电压如何。
而且，误差电压和基准电压之间存在明显的差异，该差异是开关模式电源的输入电压的函数。该输入电压越大，误差电压与基准电压之间的差就越大。
当电源以脉冲宽度调制模式操作时，在第一控制信号上施加第一延迟有利地提供了在使功率晶体管导通之前开始生成斜坡电压，以便补偿本征传播时间，并且减小误差电压与基准电压之间的差，并且减小甚至消除输入电压对脉冲频率调制模式和脉冲宽度调制模式之间的转换的质量的影响。
如此，脉冲宽度调制模式和脉冲频率调制模式之间的转换变得更加稳定，并且在输出电压上产生更少的振荡。
而且，误差电压也变得更加稳定，并且可以实现对开关模式电源的输出电压的更精确控制，这对于控制包括这种开关模式电源的微控制器的能耗至关重要。
根据一个实施例，电源被配置为：在脉冲宽度调制模式中，根据误差电压和斜坡电压生成第一中间信号。在一个实施例中，第一延迟等于第一中间信号的生成的持续时间。
应当注意，在脉冲宽度调制模式中，电源的本征传播时间例如主要与比较器链接，该比较器旨在接收误差电压和斜坡电压并且被配置为生成第一中间信号。
因此，所施加的第一延迟对应于该传播时间。
根据另一个实施例，方法附加地包括在脉冲频率调制模式中，在第一控制信号上施加第二延迟。
电源可以例如被配置为：在脉冲频率调制模式中，根据基准电压和斜坡电压生成第二中间信号。在一个实施例中，第二延迟等于第二中间信号的生成的持续时间。
有利地，在脉冲频率调制模式中，也可以对第二延迟进行补偿，该第二延迟与另一个比较器的本征传播时间相对应，该另一个比较器旨在接收基准电压和斜坡电压并且被配置为生成第二中间信号。
作为非限制性指示，例如，第一延迟和第二延迟可以相等。
根据另一个实施例，方法包括当满足第一转换条件时，从脉冲频率调制模式转换为脉冲宽度调制模式。
电源通常附加地包括同步晶体管和功率电感器，该功率电感器既耦合到功率晶体管又耦合到同步晶体管，并且被配置为递送流过功率电感器的电感电流。
而且，根据一个实施例，所满足的第一转换条件包括检测到电感电流在预先确定的方向上穿过零，以及检测到输出电压低于基准电压。
根据又一个实施例，方法包括当满足第二转换条件时，从脉冲宽度调制模式转换为脉冲频率调制模式。
所满足的第二转换条件包括例如检测到电感电流在预先确定的方向上穿过零，以及检测到第一控制信号处于使功率晶体管导通的状态。
预先确定的方向可以例如对应于电感电流从其正值穿过零。
根据另一方面，提出了一种降压开关模式电源，其被配置为递送输出电压，并且包括被配置为由第一控制信号周期性地导通的功率晶体管。
电源旨在以脉冲宽度调制模式或脉冲频率调制模式操作。
电源包括处理电路，该处理电路被配置为根据输出电压和基准电压生成误差电压，并且在脉冲宽度调制模式中，在控制信号上施加第一延迟，确定第一延迟以便减小误差电压和基准电压之间的差，特别是在脉冲宽度调制模式和脉冲频率调制模式之间转换时。
根据一个实施例，处理电路包括旨在接收误差电压和斜坡电压的第一信号生成器电路。
第一信号生成器电路具有第一本征传播时间。第一延迟等于第一本征传播时间。
根据另一个实施例，处理电路附加地被配置为：在脉冲频率调制模式中，在第一控制信号上施加第二延迟。
处理电路可以例如包括第二信号生成器电路，该第二信号生成器电路被配置为：在脉冲频率调制模式中，根据基准电压和斜坡电压生成第二中间信号。
第二信号生成器电路具有第二本征传播时间，并且第二延迟等于第二本征传播时间。
第一延迟和第二延迟可以相等。
根据另一个实施例，电源附加地包括控制电路，该控制电路被配置为：当满足第一转换条件时，使电源从脉冲频率调制模式改变为脉冲宽度调制模式。
如上面所指示的，电源通常包括同步晶体管和功率电感器，功率电感器既耦合到功率晶体管又耦合到同步晶体管，并且被配置为递送流过功率电感器的电感电流。
根据一个实施例，处理电路附加地包括检测电路，检测电路被配置为检测电感电流在预先确定的方向上穿过零，并且比较输出电压和基准电压。
所满足的第一转换条件包括检测到电感电流在预先确定的方向上穿过零，以及检测到输出电压(或基于输出电压的第一电压，诸如输出电压的缩放版本)低于基准电压。
根据又一个实施例，控制电路附加地被配置为当满足第二转换条件时，使电源从脉冲宽度调制模式改变为脉冲频率调制模式。
所满足的第二转换条件包括例如检测电感电流在预先确定的方向上穿过零，以及检测到第一控制信号处于使功率晶体管导通的状态。
预先确定的方向可以例如对应于电感电流从其正值穿过零。
根据另一方面，提出了一种电源管理单元，该电源管理单元包括至少一个如上所述的降压开关模式电源。
根据又一方面，提出了一种微控制器，该微控制器包含如上面所定义的电源管理单元。
根据又一方面，提出了一种电子装置(诸如连接式对象)，该电子设备包含至少一个如上所述的微控制器。
通过检查实施方式和实施例的详细描述，本实用新型的其他优点和特征将变得更加清楚，这些实施方式和实施例完全不是限制性的。
附图说明
为了更完整地理解本实用新型及其优点，现在参考以下结合附图的描述，其中：
图1至图6示意性地图示了本实用新型的实施方式和实施例。
具体实施方式
图1中的附图标记AE表示电子装置，在这种情况下，例如是连接式温控器类型AE的连接式智能装置。
连接式温控器AE包括：检测级1，被配置为检测诸如温控器AE周围的环境温度和环境湿度的环境参数；处理电路2，耦合到检测级1并且被配置为处理由检测级1检测到的参数；以及通信电路3，耦合到处理电路2，并且被配置为经由因特网网络与另一个连接式对象或服务器通信。
处理电路2包括微控制器4，在这种情况下例如是可从STMicroelectronics公司商购的STM32微控制器。
微控制器4包括电源管理单元5，电源管理单元5被配置为动态地管理各种电源，并且包括至少一个振荡器6、有限状态机(FSM)7和至少一个开关模式电源8，该至少一个开关模式电源8被配置为递送一个或多个更稳定的内部供电电压。
为简化起见，此处仅图示了一个降压(或“buck”)开关模式电源8，其旨在以本领域技术人员已知的脉冲宽度调制PWM模式或脉冲频率调制PFM模式操作。
现在参考图2，以更详细地说明开关模式电源8的一个示例实施例。
如图2中所示，开关模式电源8包括：斩波器9；处理电路，包括第一信号生成器电路10a、第二信号生成器电路10b、检测电路11、斜坡生成级12和延迟级14；以及控制电路13。
斩波器9包括：耦合在供电电压(例如，输入电压Vin)和中间节点NI之间的功率晶体管TP(例如，P型MOS晶体管)、耦合在中间节点NI和地GND之间的晶体管TS(例如，N型MOS晶体管)。功率电感器LP耦合在中间节点NI与输出端子BS之间，并且电容器C耦合在输出端子BS与地GND之间。
斩波器9被配置为在输出端子BS上递送输出电压Vout和流过功率电感器LP的电感电流IL。
功率晶体管TP的栅极旨在接收第一控制信号SC1，而晶体管TS的栅极旨在接收第二控制信号SC2。
在脉冲宽度调制PWM模式中，当第一控制信号SC1处于第一状态(使功率晶体管TP导通)时，晶体管TS(由第二控制信号SC2控制)处于其阻挡状态。
相反，在PWM模式中，当第一控制信号SC1处于第二状态(使得功率晶体管TP不导通)时，晶体管TS处于其导通状态。
在一个实施例中，在PWM模式中，晶体管TS由与控制功率晶体管TP的控制信号相同的控制信号SC1控制，并且当功率晶体管TP处于导通状态时，晶体管TS处于阻挡状态，反之亦然。晶体管TS由“同步”晶体管的名称表示，这是本领域技术人员众所周知的。
然而，在PFM模式中，除了针对PWM模式描述的两种情况之外，第一控制信号SC1和第二控制信号SC2都可以处于使功率晶体管TP和晶体管TS不导通的状态。
晶体管TS仍然保留“同步晶体管”的名称。
检测电路11耦合到斩波器9，并且旨在接收电感电流IL、输出电压Vout和基准电压Vref。
检测电路11被配置为检测电感电流IL在预先确定的方向上穿过零(例如在这种情况下，从其正值穿过零)，并且递送表示检测的结果的第一检测信号SD1。
作为示例，当电感电流IL的值降到零时，第一检测信号SD1处于高状态(“1”)。
检测电路11附加地被配置为比较输出电压Vout和基准电压Vref。基准电压Vref例如是期望的输出电压Vout的值。
为此，检测电路11被配置为递送第二检测信号SD2，第二检测信号SD2的值表示比较的结果。
例如，当输出电压Vout低于基准电压时，第二检测信号SD2可以处于高状态(“1”)，而当输出电压Vout高于基准电压Vref时，第二检测信号SD2可以处于低状态(“0”)。
斜坡生成级12包括：斜坡晶体管TR(例如，N型)，具有耦合到附加控制信号SCC的栅极；电流源SrcI，耦合在电源VCC与斜坡晶体管TR的漏极之间，并且被配置为递送偏置电流Ip；以及斜坡电容器LR，由偏置电流Ip充电并且耦合在斜坡晶体管TR的漏极与地GND之间。
当附加控制信号SCC处于使斜坡晶体管TR导通的高状态(“1”)时，斜坡晶体管TR处于导通状态，以便将斜坡晶体管TR的漏极连接到地GND。如此，斜坡晶体管TR的漏极上的电压(换句话说，斜坡电压Vr)降回到零。
当附加控制信号SCC处于使斜坡晶体管TR不导通的低状态(“0”)时，斜坡晶体管TR处于阻挡状态，并且偏置电流Ip开始对斜坡电容器LR充电，以便增加斜坡电压Vr。
第一信号生成器电路10a包括运算放大器AO以及耦合到运算放大器AO的反馈电路CR，运算放大器AO具有旨在接收基准电压Vref的第一输入EAO1和旨在接收输出电压Vout的第二输入EAO2。
为简化起见，在此图示了简化的反馈电路CR，其包括在第一输入EAO1和输出SAO之间并联耦合的反馈电阻器RCR和反馈电容器CCR。
运算放大器AO和相关联的反馈电路CR被配置为放大输出电压Vout和基准电压Vref之间的差，以便在运算放大器AO的输出SAO处生成误差电压Verror。
第一信号生成器电路10a附加地包括第一比较器COMP1，其第一输入E1COMP旨在接收误差电压Verror，并且其第二输入E2COMP耦合到斜坡生成级12并旨在接收斜坡电压Vr。
第一比较器COMP1被配置为根据误差电压Verror和斜坡电压Vr，在输出SCOMP1处生成第一中间信号SI1。
作为指示，当斜坡电压Vr低于误差电压Verror时，第一中间信号SI1处于高状态，并且当斜坡电压Vr高于误差电压Verror时，第一中间信号SI1处于低状态。
第一中间信号SI1的高状态的持续时间对应于斜坡电压Vr的上升时段，该斜坡电压Vr根据误差电压Verror而可变。
由于误差电压Verror是根据基准电压Vref和输出电压Vout之间的差而生成的，所以第一中间信号SI1的高状态的该持续时间也是基准电压Vref和输出电压Vout的函数。
因此，第一中间信号SI1是周期信号，并且其占空比取决于基准电压Vref和输出电压Vout之间的差。
由于第一信号生成器电路10a包括第一比较器COMP1，第一比较器COMP1包括多个晶体管，这相对于时钟信号CLK的周期带来相对显著的处理时间，因此第一信号生成器电路10a具有第一本征传播时间TPI1，换句话说，信号在第一信号生成器电路10a内传播所需的时间。
应当注意，第一信号生成器电路10a被配置为在脉冲宽度调制PWM模式中使用，而第二信号生成器电路10b被配置为在脉冲频率调制PFM模式中使用。
第二信号生成器电路10b包括第二比较器COMP2，第二比较器COMP2具有旨在接收基准电压Vref的第一输入E1COMP2和旨在接收斜坡电压Vr的第二输入端E2COMP2。
第二信号生成器电路10b被配置为根据基准电压Vref和斜坡电压Vr，在其输出SCOMP2处生成第二中间信号SI2。
第二比较器COMP2也包括几个晶体管，其为第二信号生成器电路10b生成第二本征传播时间TPI2。
作为变型，当电源8以脉冲频率调制PFM模式操作时，也可以补偿该附加的第二本征传播时间TPI2。
但是，由于用于与斜坡电压Vr比较的基准电压Vref是固定电压，因此补偿第二本征传播时间TPI2是可选的。
应当注意，第一中间信号SI1由针对脉冲宽度调制PWM模式的第一信号生成器电路10a递送，并且第二中间信号SI2由针对脉冲频率调制PFM模式的第二信号生成器电路10b递送。
作为示例，第一比较器COMP1和第二比较器COMP2可以相同，并且第一和第二本征传播时间TPI1、TPI2可以相等。
控制电路13可以是例如数字控制器(例如有限状态机(FSM)类型)，并且旨在接收第一即时信号SI1和第二即时信号SI2、第一检测信号SD1和第二检测信号SD2、时钟信号CLK和延迟时钟信号CLKr。
延迟级14旨在接收时钟信号CLK并且被配置为递送延迟时钟信号CLKr，延迟时钟信号CLKr具有用于脉冲宽度调制PWM模式的第一延迟R1和用于脉冲频率调制PFM模式的第二延迟R2，第一延迟R1等于第一信号生成器电路10a的第一本征传播时间TPI1，第二延迟R2等于第二信号生成器电路10b的第二本征传播时间TPI2。
对于第一本征传播时间TPI1和第二本征传播时间TPI2相等的情况，第一延迟R1和第二延迟R2也相等。
例如，可以在采样阶段中预先测量第一本征传播时间TPI1和第二本征传播时间TPI2。
图3图示了针对第一延迟R1和第二延迟R2相等的情况的延迟级14的一个示例实施例。
延迟级14包括反相器INV，该反相器INV具有在供电电压VCC和地GND之间串联耦合的P型MOS晶体管和N型MOS晶体管。
P型和N型MOS晶体管的栅极耦合在一起，以便形成输入端子BEINV。
P型和N型MOS晶体管的漏极耦合在一起，以便形成输出端子BSINV。
延迟级14附加地包括施密特触发器BSCH和附加的电容器CS，施密特触发器BSCH的输入耦合到输出端子BSINV，附加的电容器CS耦合在输出端子BSINV和地GND之间。
通过适当选择反相器INV的晶体管的尺寸，延迟级14在施密特触发器BSCH的输出生成延迟时钟信号CLKr，延迟时钟信号CLKr相对于时钟信号CLK的延迟接近或甚至等于第一本征传播时间TPI1或第二本征传播时间TPI2。
作为变型，延迟级14可以例如包括与第一信号生成器电路10a或第二信号生成器电路10b相同的结构，以便更精确地再现相同的第一本征传播时间TPI1或第二本征传播时间TPI2。
控制电路13被配置为根据第一中间信号SI1和第二中间信号SI2生成第一控制信号SC1和第二控制信号SC2。
当开关模式电源8以脉冲频率调制PFM模式操作时，第一控制信号SC1和第二控制信号SC2例如不同并且与时钟信号CLK不同步。
在该PFM模式中，可以对第一控制信号SC1的频率和周期进行调制，以便对斩波器9的输出端子BS处的低输出电流做出响应。
在那种情况下，例如可以使开始生成斜坡电压Vr和使功率晶体管TP导通同步。
图4图示了以脉冲频率调制PFM模式操作的开关模式电源8的时序图。
图4的上部图示了输出电压Vout的改变以及基准电压Vref。
当输出电压Vout低于基准电压Vref时，第二检测信号SD2在第二预先确定的延迟RP2之后处于高状态，第二预先确定的延迟RP2对应于由检测电路11执行的输出电压Vout与基准电压Vref的比较的持续时间，以便触发第一控制信号SC1和附加控制信号SCC的每个周期。
当第一控制信号SC1处于低状态时，使P型功率晶体管TP导通并且电感电流IL增加。
在相同的时段内，附加控制信号SCC也处于低状态，并且斜坡电压Vr增加，以便超过基准电压Vref。
第二信号生成器电路10b还具有第二本征传播时间TPI2。第二中间信号SI2在与斜坡电压Vr超过基准电压Vref的瞬时增加第二延迟R2的相对应的瞬间处于高状态，第二延迟R2等于第二本征传播时间TPI2。
第二中间信号SI2触发控制信号SC1和附加控制信号SCC切换到高状态。
在这些切换之后，电感电流IL下降并且斜坡电压Vr被重置为零。
检测电路11被配置为：在与电感电流IL向下穿过零(变为负)的瞬时增加预先确定的第一延迟RP1相对应的瞬间，生成处于高状态的第一检测信号SD1，第一延迟RP1对应于由检测电路11执行的电感电流IL和零值之间的比较的持续时间。
控制电路13附加地被配置为根据电感电流IL穿过零的检测以及输出电压Vout和基准电压Vref之间的比较，使电源8从脉冲频率调制PFM模式改变为脉冲宽度调制PWM模式。
现在参考图5以说明从PFM模式到PWM模式的这种转换的一个示例实施方式的时序图。
可以观察到，在图5的左手侧部分中，电源8以脉冲频率调制PFM模式操作，并且在图5的右手侧部分中，电源8以脉冲宽度调制PWM模式操作。
当检测到电感电流IL从其正值穿过零并且输出电压Vout低于基准电压Vref时，控制电路13被配置为：在时钟信号CLK的下一个上升沿，使电源8从脉冲频率调制PFM模式改变为脉冲宽度调制PWM模式。
在图5中可以观察到，在脉冲宽度调制PWM模式期间，第一控制信号SC1和附加控制信号SCC的频率和周期是恒定的，并且第一控制信号SC1相对于附加控制信号SCC延迟的持续时间等于第一信号生成器电路10a的第一本征传播时间TPI1。
现在将更具体地参考图6来描述从PWM模式到PFM模式的转换。
控制电路13被配置为根据第一检测信号SD1和第二检测信号SD2，使电源8从脉冲宽度调制PWM模式改变为脉冲频率调制PFM模式。
图6图示了从PWM模式到PFM模式的这种转换的一个示例实施方式的时序图。
可以观察到，在图6的左手侧部分中，电源8以脉冲宽度调制PWM模式操作，并且在图6的右手侧部分中，电源8以脉冲频率调制PFM模式操作。
当检测到电感电流IL从其正值穿过零时(换句话说，第一检测信号SD1处于高状态)，并且当由控制电路13检测到第一控制信号SC1的低状态(换句话说，使功率晶体管TP导通)时，控制电路13被配置为：在第二检测信号SD2的下一个上升沿，使电源8从脉冲宽度调制PWM模式改变为脉冲频率调制PFM模式。
在图6中可以观察到，在脉冲频率调制PFM模式期间，第一控制信号SC1和附加控制信号SCC的频率和周期是可变的，并且第一控制信号SC1相对于附加控制信号SCC没有延迟。
应当注意，在PFM和PWM模式期间，还可以在第一控制信号SC1和附加控制信号SCC之间施加等于第一信号生成器电路10a的第一本征传播时间TPI1的第一延迟R1。
如此，在脉冲宽度调制PWM模式中补偿了至少第一信号生成器电路10a的第一本征传播时间TPI1，以便稳定误差电压Verror(特别是在转换为PWM和PFM模式中的一个或另一个的瞬间)以及更精确地控制开关模式电源8的输出电压Vout。

Claims (14)

1.一种降压开关模式电源，其特征在于，包括：
输出级，包括功率晶体管，所述功率晶体管被配置为由第一控制信号周期性地导通；以及
处理电路，被配置为基于所述降压开关模式电源的输出电压和基准电压生成误差电压，并且在脉冲宽度调制模式中，对所述第一控制信号施加第一延迟，所述第一延迟被确定为以便减小所述误差电压和所述基准电压之间的差。
2.根据权利要求1所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述处理电路包括第一信号生成器电路，所述第一信号生成器电路被配置为在脉冲宽度调制模式中，基于所述误差电压和斜坡电压生成第一中间信号，所述第一信号生成器电路具有第一本征传播时间，其中所述第一延迟大约等于所述第一本征传播时间。
3.根据权利要求2所述的降压开关模式电源，其特征在于，还包括被配置为生成所述斜坡电压的斜坡生成器。
4.根据权利要求1所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述处理电路还被配置为在脉冲频率调制模式中，对所述第一控制信号施加第二延迟。
5.根据权利要求4所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述处理电路包括第二信号生成器电路，所述第二信号生成器电路被配置为在所述脉冲频率调制模式中，基于所述基准电压和斜坡电压生成第二中间信号，所述第二信号生成器电路具有第二本征传播时间，其中所述第二延迟大约等于所述第二本征传播时间。
6.根据权利要求4所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述第一延迟和所述第二延迟大约相等。
7.根据权利要求1所述的降压开关模式电源，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路被配置为使所述开关模式电源从脉冲频率调制模式改变为所述脉冲宽度调制模式。
8.根据权利要求7所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述输出级还包括被配置为经由中间节点而被耦合到功率电感器的同步晶体管，所述中间节点被耦合到所述功率晶体管，其中电感电流被配置为流过所述功率电感器，其中所述处理电路还包括检测电路，所述检测电路被配置为检测所述电感电流在预先确定的方向上穿过零，并且将所述输出电压和所述基准电压进行比较，其中所述控制电路被配置为：当所述电感电流在预先确定的方向上穿过零并且基于所述输出电压的第一电压低于所述基准电压时，使所述降压开关模式电源从脉冲频率调制改变为脉冲宽度调制。
9.根据权利要求1所述的降压开关模式电源，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路被配置为使所述降压开关模式电源从所述脉冲宽度调制模式改变为脉冲频率调制模式。
10.根据权利要求9所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述输出级还包括被配置为经由中间节点而被耦合到功率电感器的同步晶体管，所述中间节点被耦合到所述功率晶体管，其中电感电流被配置为流过所述功率电感器，其中所述处理电路还包括检测电路，所述检测电路被配置为检测所述电感电流在预先确定的方向上穿过零，其中所述控制电路被配置为：当所述电感电流在预先确定的方向上穿过零并且所述第一控制信号处于使所述功率晶体管导通的状态时，使所述降压开关模式电源从所述脉冲宽度调制模式改变为所述脉冲频率调制模式。
11.根据权利要求10所述的降压开关模式电源，其特征在于，所述预先确定的方向与所述电感电流从正值到零的穿过相对应。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
输出级，被配置为生成输出电压，并且包括功率晶体管，所述功率晶体管被配置为由第一控制信号周期性地导通；
控制电路，被配置为接收时钟信号和延迟时钟信号，并且被配置为基于第一中间信号或第二中间信号来生成所述第一控制信号；以及
处理电路，包括：
斜坡生成器，被配置为生成斜坡电压，
第一信号生成器电路，包括放大器，所述放大器被配置为在脉冲宽度调制模式中，基于所述输出电压和基准电压生成误差电压，所述第一信号生成器电路被配置为在所述脉冲宽度调制模式中，基于所述误差电压和所述斜坡电压生成所述第一中间信号，所述第一信号生成器电路具有第一本征传播时间，
第二信号生成器电路，被配置为在脉冲频率调制模式中，基于所述基准电压和所述斜坡电压生成所述第二中间信号，所述第二信号生成器电路具有第二本征传播时间，以及
延迟电路，被配置为接收所述时钟信号，并且在所述脉冲宽度调制模式中，生成相对于所述时钟信号具有第一延迟的所述延迟时钟信号，所述第一延迟大约等于所述第一本征传播时间，其中所述控制电路被配置为在脉冲宽度调制模式中将所述第一控制信号延迟所述第一延迟。
13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述延迟电路还被配置为在所述脉冲频率调制模式中，生成相对于所述时钟信号具有第二延迟的所述延迟时钟信号，所述第二延迟大约等于所述第二本征传播时间。
14.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备是微控制器。
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