专利名称：负载调整补偿电路及开关型电压转换电路的制作方法
负载调整补偿电路及开关型电压转换电路技术领域
本公开的实施例涉及功率变换器，尤其涉及功率变换器中的负载调整补偿电路。
背景技术：
开关型电压转换电路在各种工业电子设备及消费电子设备等中得到了广泛应用。开关型电压转换电路通常通过控制开关单元的周期性开关切换以将输入电压转换为合适且稳定的输出电压提供给负载。
大多数开关型电压转换电路中，用于控制其开关单元的控制电路与该开关单元集成在同一芯片上，并被封装在一起。集成于芯片上的控制电路和开关单元均以芯片的内部参考地为参考地电势，该内部参考地通常通过阻性连接元件，例如焊线(bondwire)等连接至芯片的封装接地引脚。在开关单元的周期性开关切换过程中，会产生开关切换电流，该切换电流经连接内部参考地和接地引脚的阻性连接元件流至接地引脚，将导致芯片的内部参考地和其接地引脚之间具有偏移电压。该偏移电压会导致开关型电压转换电路的负载调整率变差，直接对该开关型电压转换电路根据其负载的变化调节其输出电压的精确性和稳定性造成不良的影响。开关型电压转换电路的负载调整率通常指当该电压转换电路的负载电流变化时其输出电压相应的变化情况，通常以输出电流从零变化到额定最大电流时，输出电压的变化量和输出电压的百分比值来表示，是衡量电压转换电路的稳压性能的一项重要指标。
通常，开关型电压转换电路中的控制电路基于反映其输出电压的反馈信号和表征其输出电压期望值的参考信号控制开关单元的开关切换，以根据负载变化对输出电压进行及时调整。该参考信号通常由集成于开关型电压转换电路芯片内部的电路提供，因而是以内部参考地为参考地电势的，相对于接地引脚具有所述偏移电压。当开关型电压转换电路的负载电流变化时，开关单元的切换电流随即变化，从而引起所述偏移电压变化，那么用于为调节输出电压作基准的参考信号相对于接地引脚也在变化，使开关型电压转换电路的负载调整率变差。
因而，希望对参考信号相对于接地引脚的偏移电压进行补偿，从而使参考信号相对于接地引脚的该偏移电压实质上基本被抵消，以实现对开关型电压转换电路的负载调整补偿，使开关型电压调节器的负载调整率基本不受负载电流变化引起的该偏移电压变化的影响。发明内容
针对现有技术中的一个或多个问题，本公开的实施例提供一种负载调整补偿电路及开关型电压转换电路。
在本公开的一个方面，提出了一种负载调整补偿电路，用于开关型电压转换电路，其中所述开关型电压转换电路包括开关单元，并基于该开关单元的切换动作将输入电压转换为输出电压，所述开关型电压转换电路具有内部参考地，该内部参考地通过阻性连接元件耦接至接地引脚并相对于所述接地引脚具有偏移电压，所述偏移电压由来自开关单元的切换电流流过所述阻性连接元件产生，所述负载调整补偿电路包括:电流采样单元，检测所述切换电流，并提供表征该切换电流的采样信号；第一滤波电路，接收所述采样信号，并对该采样信号进行滤波，以提供表征该采样信号平均值的第一平均信号；增益电路，接收所述第一平均信号，并对该第一平均信号施加第一增益，以提供补偿信号；以及叠加单元，接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号和所述补偿信号，并采用所述补偿信号对所述第二参考信号进行补偿，以提供第一参考信号，使所述第一参考信号相对于所述接地引脚的所述偏移电压实质上被抵消。在本公开的再一方面，提出了一种开关型电压转换电路，包括:输入端，用于接收输入电压；输出端，用于提供输出电压及输出电流；内部参考地，通过阻性连接元件耦接至接地引脚并相对于所述接地引脚具有偏移电压；开关单元，耦接所述输入端、所述输出端和所述内部参考地，并且接收控制信号，基于该控制信号进行导通和关断切换以将所述输入电压转换为所述输出电压，其中该开关单元的切换产生切换电流，该切换电流流过所述阻性连接元件产生所述偏移电压；负载调整单元，接收表征所述输出电压的反馈信号以及表征所述输出电压期望值的第一参考信号，基于该反馈信号和该第一参考信号产生表征该反馈信号和该第一参考信号之差值的差值放大信号，并将该差值放大信号与锯齿波信号比较产生方波信号，基于该方波信号触发计时器产生导通时间恒定的所述控制信号，控制所述开关单元进行导通时间恒定的导通和关断切换；以及负载调整补偿单元，接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号，并检测所述切换电流，基于所述切换电流对所述第二参考信号进行补偿，以提供所述第一参考信号，使所述第一参考信号相对于所述接地引脚的所述偏移电压实质上被抵消。利用上述方案，根据本公开实施例的负载调整补偿电路使用作开关型电压转换电路负载调整基准信号的第一参考信号以接地引脚为参考时不受偏移电压的影响，从而负载调整率得以改良。并且该负载调整电路实现简单，便于集成，生产成本较低。包括该负载调整电路的开关型电压转换电路具有良好的负载调整率，并且无需为开关单元设置独立于电路中的其它电路单元的接地引脚的接地引脚，电路尺寸和成本均得以降低。
下面的附图有助于更好地理解接下来对本公开不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本公开一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本公开的一些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。图1示出了根据本公开一个实施例的开关型电压转换电路100的电路架构示意图；图2示出了根据本公开一个实施例的开关型电压转换电路200的电路架构示意图；图3示出了根据本公开一个实施例的开关型电压转换电路300的电路架构示意图；图4示出了根据本公开一个实施例的开关型电压转换电路400的电路架构示意图。
具体实施方式
下面将详细说明本公开的一些实施例。在接下来的说明中，一些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体参数，都用于对本公开的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少一些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本公开的实施例也可以被实现。
在本公开的说明书中，提及“一个实施例”时均意指在该实施例中描述的具体特征、结构或者参数、步骤等至少包含在根据本公开的一个实施例中。因而，在本公开的说明书中，若采用了诸如“根据本公开的一个实施例”、“在一个实施例中”等用语并不用于特指在同一个实施例中，若采用了诸如“在另外的实施例中”、“根据本公开的不同实施例”、“根据本公开另外的实施例”等用语，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的实施例中。本领域的技术人员应该理解，在本公开说明书的一个或者多个实施例中公开的各具体特征、结构或者参数、步骤等可以以任何合适的方式组合。另外，在本公开的说明书及权利要求中，“耦接”一词意指通过电气或者非电气的方式实现直接或者间接的连接。“一个”并不用于特指单个，而是可以包括复数形式。“在……中”可以包括“在……中”和“在……上”的含义。除非特别明确指出，“或”可以包括“或”、“和”及“或/和”的含义，并不用于特指只能选择几个并列特征中的一个，而是意指可以选择其中的一个或几个或其中某几个特征的组合。除非特别明确指出，“基于”一词不具有排它性，而是意指除了基于明确描述的特征之外，还可以基于其它未明确描述的特征。“电路”意指至少将一个或者多个有源或无源的元件耦接在一起以提供特定功能的结构。“信号”至少可以指包括电流、电压、电荷、温度、数据、压力或者其它类型的信号。若“晶体管”的实施例可以包括“场效应晶体管”或者“双极结型晶体管”，则“栅极/栅区”、“源极/源区”、“漏极/漏区”分别可以包括“基极/基区”、“发射极/发射区”、“集电极/集电区”，反之亦然。本领域的技术人员应该理解，以上罗列的对本公开中描述用语的解释仅仅是示例性的，并不用于对各用语进行绝对的限定。
图1示出了根据本公开一个实施例的开关型电压转换电路100的电路架构示意图。该开关型电压转换电路100包括:输入端IN，用于接收输入电压Vin ;输出端0UT，用于提供恒定的输出电压Vo以为负载105供电，并向负载105提供输出电流1 ;内部参考地PGND，通过阻性连接 元件Rpgnd连接至接地引脚GND ;开关单元101，耦接所述输入端IN、所述输出端OUT和所述内部参考地PGND，并且接收控制信号(例如，图1中示意的第一控制信号DRl和第二控制信号DR2)，基于该控制信号进行导通和关断切换以将所述输入电压Vin转换为所述输出电压Vo ;负载调整单元102，接收表征输出电压Vo的反馈信号VFB，以及表征所述输出电压期望值的第一参考信号REFl，基于该反馈信号Vfb和该第一参考信号REFl提供控制信号(例如，图1中示意的第一控制信号DRl和第二控制信号DR2)至控制单元101，采用导通时间恒定的控制模式控制所述开关单元进行导通时间恒定的导通和关断切换，从而实现对输出电压Vo的调整。例如，当电压转换电路100的负载变化时，比如需要为负载105提供的输出电流1增大或者减小,则输出电压Vo会瞬时变化,而负载调整单元102检测输出电压Vo的变化(例如，通过反馈信号Vfb)，并基于输出电压Vo与其期望值之间的变化量(例如，通过该反馈信号Vfb和第一参考信号REFl反映)对开关单元101进行控制，从而达到调整输出电压Vo至其期望值的目的。图1所示的实施例中，开关单元101示例性地包括串联耦接于输入端IN和内部参考地PGND之间的高侧开关Mhs和低侧开关M&并且高侧开关Mhs和低侧开关Μ。的公共耦接点形成切换电压输出端SW，通过诸如滤波单元103耦接至输出端OUT。通常滤波单元103用于将切换电压输出端SW处的切换电压Vsw进行滤波以提供平滑的输出电压Vo。图1所示的示例性实施例中，滤波单元103包括感性储能元件Lo和容性储能元件Co,该感性储能元件的第一端耦接切换电压输出端SW以接收切换电压Vsw，其第二端耦接至输出端0UT，该容性储能元件Co的第一端耦接输出端0UT，其第二端耦接至接地引脚GND。图1所示的示例性实施例中，高侧开关Mhs和低侧开关Mu的耦接方式构成降压型拓扑，因而本示例中的开关型电压转换电路100可以称为开关型降压电压转换电路。高侧开关Mhs可以看作开关单元101中的主开关，通常可以将主开关(例如，图1中示意的高侧开关Mhs)的导通与关断切换看作开关单元101的导通与关断切换。负载调整单元102控制低侧开关Mu进行与主开关(高侧开关Mhs)互补的导通和关断切换。在图示的实施例中，负载调整单元102的一个输入端接收表征输出电压Vo的反馈信号VFB，另一输入端接收表征所述输出电压Vo的期望值的第一参考信号REFl，基于该反馈信号Vfb和该第一参考信号REFl产生表征该反馈信号Vfb和该第一参考信号REFl之差值的差值放大信号V.，并将该差值放大信号V.与锯齿波信号Vkmp比较产生方波信号PWM，基于该方波信号PWM触发计时器Timer计时以产生导通时间恒定的控制信号DRl和DR2，分别控制所述高侧开关Mhs和所述低侧开关Μ。的切换，其中控制信号DRl驱动高侧开关Mhs (主开关)以恒定的导通时间进行导通和关断切换。在图1示意的示例性实施例中，负载调整单元102以控制开关单元101中的主开关Mhs进行导通时间恒定的导通和关断切换的方式对输出电压Vo进行调整，即采用导通时间恒定的控制模式。在一个示例性的实施例中，参考图1示意，开关型电压转换电路100还包括反馈电路，该反馈电路示例性地包括第一反馈电阻Rfb和第二反馈电阻Rref串联耦接于输出端OUT和接地引脚GND之间，该第一反馈电阻Rfb和第二反馈电阻Rref的公共连接端作为反馈输出端，提供所述反馈信号VFB。根据本公开的一个实施例，参考图1的示例，负载调整单元102可以包括:负载调整运算放大器1021，比较器1022，以及计时器1023和逻辑电路1024。负载调整运算放大器1021具有第一调整输入端、第二调整输入端和调整输出端，该第一调整输入端用于接收所述反馈信号Vfb，该第二调整输入端用于接收所述第一参考信号REF1，该负载调整运算放大器1021用于对所述反馈信号Vfb和第一参考信号REFl进行运算处理以在其调整输出端提供表征所述反馈信号Vfb和第一参考信号REFl之差值的调整信号V.。比较器1022具有第一比较输入端、第二比较输入端和比较输出端，该第一比较输入端用于接收所述调整信号V.，该第二比较输入端用于接收锯齿波信号Veamp,该比较器1022用于将调整信号V.和锯齿波信号Veamp进行比较以在其比较输出端提供方波信号PWM，该方波信号PWM携带有所述调整信号V.的信息并受该调整信号V.调整。计时器1023具有计时控制端和计时输出端，该计时控制端用于接收所述方波信号，该计时器1023由所述方波信号触发并进行恒定时间Ton的计时，以在其计时输出端提供表征该恒定时间Ton的计时信号VT。逻辑电路1024具有逻辑输入端和逻辑输出端，该逻辑输入端用于接收所述计时信号VT，该逻辑电路1024基于该计时信号VT在其逻辑输出端提供所述控制信号，用于控制开关单元101以导通时间恒定的模式进行导通和关断切换，其中导通时间为所述恒定时间T,例如，参考图1示意，逻辑电路1024的逻辑输出端可以包括第一逻辑输出端和第二逻辑输出端分别用于提供第一控制信号DRl和第二控制信号DR2，即所述控制信号包括该第一控制信号DRl和该第二控制信号DR2。该第一控制信号DRl和该第二控制信号DR2分别用于驱动开关单元101中的主开关Mhs和低侧开关Mu进行互补地导通和关断切换，并且第一控制信号DRl使主开关Mhs的导通时间恒定为所述恒定时间Ton。
在开关型电压转换电路100中开关单元101的导通与关断切换将产生切换电流，例如高侧开关Mhs和低侧开关Μ。的导通与关断切换分别产生高侧电流Ihs和低侧电流L。开关单元101产生的切换电流流经内部参考地PGND与接地引脚GND之间的阻性连接元件Rpgnd使该内部参考地PGND和接地引脚GND之间产生偏移电压Voffset。例如图1中示意的开关型降压电压转换电路100中，偏移电压Voffset由低侧开关Mu产生的低侧电流L流经所述阻性连接元件Rpgnd产生。该偏移电压Voffset随切换电流(例如图1示例中的低侧电流IJ变化而变化，也就是说该偏移电压Voffset会随提供给负载的输出电流(也可称为负载电流)1变化。因此，该偏移电压Voffset会对负载调整单元102根据负载变化(例如负载电流1的变化)对输出电压Vo进行负载调整的能力产生不良影响。这是因为负载调整单元102进行负载调整的参考基准是所述的第一参考信号REF1，而该第一参考信号REFl通常基于开关型电压转换电路100内部集成的基准电压产生电路(例如，本领域技术人员熟知的带隙基准电压产生电路等其他基准电压产生电路)提供，因而是以内部参考地PGND为参考地电势的。偏移电压Voff set会导致以内部参考地PGND为参考地电势的第一参考信号REFl相对于接地引脚GND也具有该偏移电压Voffset，而该接地引脚GND才是开关型电压转换电路100及其负载实际的参考地。因而第一参考信号REFl相对于接地引脚GND的偏移电压Voffset会影响负载调整单元102的负载调整能力，使开关型电压转换电路100的负载调整率变差。
根据本公开的一个实施例，为改善开关型电压转换电路100的负载调整能力，该开关型电压转换电路100还可以包括负载调整补偿单元104，用于将第一参考信号REFl相对于接地引脚GND的偏移电压Voffset基本上补偿抵消。负载调整补偿单元104接收相对于所述内部参考地PGND具有带隙基准电压的第二参考信号REF2，并检测流过阻性连接元件Rpgnd的切换电流，基于该切换电流对第二参考信号REF2进行补偿，以提供所述第一参考信号REFl，使所述第一参考信号REFl相对于接地引脚GND的偏移电压Voffset实质上被抵消。通常在采用导通时间恒定控制模式的开关型电压转换电路中，例如图1示意的电路100，负载调整单元102不具有电流检测电路，对开关单元101的控制也不采用切换电流或者负载电流信息，因而负载调整单元102并不能提供表征切换电流或者负载电流的信号。
根据图1示意的示例性实施例，开关型降压电压转换电路100中，流过阻性连接元件Rpgnd的切换电流包括由开关单元101中的低侧开关Mu产生的低侧电流L。在开关单元101的切换过程中，高侧开关Mhs以恒定的导通时间进行导通和关断切换，低侧开关I以与高侧开关Mhs互补的方式进行导通和关断切换，通常将高侧开关Mhs的导通时间占整个导通和关断切换周期的比例称为占空比D，则低侧电流L流过阻性连接元件Rpgnd的时间占整个切换周期的比例为1-D。在这种情况下，希望负载调整补偿单元104将由低侧电流L在占每个切换周期比例为1-D的时间内流过阻性连接元件Rpgnd引起的Voffset从以接地引脚GND为参考时的第一参考信号REFl中补偿抵消。根据本公开的一个实施例，负载调整补偿单元104可以包括:电流采样单元1041，检测流过阻性连接元件Rpgnd的切换电流，并提供表征该切换电流的采样信号VS ;第一滤波电路1042，接收所述采样信号VS，并对该采样信号VS进行滤波，以提供表征该采样信号VS的平均值的第一平均信号VAl ;增益电路1043，接收所述第一平均信号VA1，并对该第一平均信号VAl施加第一增益，以提供补偿信号VCP ;以及叠加单元1044，接收所述第二参考信号REF2和所述补偿信号VCP，并采用所述补偿信号VCP对所述第二参考信号REF2进行补偿，以提供第一参考信号REW，使所述第一参考信号REFl相对于所述接地引脚GND的所述偏移电压Voffset实质上被抵消。例如，图1示意的开关型降压电压转换电路100中，电流采样单元1041需要检测的切换电流为由低侧开关Mu产生的低测电流L。根据本公开的一个实施例，负载调整补偿单元104通过直接检测低侧电流L的方式提供所述采样信号VS，以用于对第二参考信号REF2进行补偿。这样，参考图1所示，电流采样单元1041可以包括:低侧电流采样电路，耦接至所述低侧开关1， 检测所述低侧电流Iw并提供表征该低侧电流L的低侧采样信号作为所述采样信号VS。在一个实施例中，所述低侧采样电路可以包括:采样电阻，与所述低侧开关Mu串联耦接；和低侧电流检测放大器，具有第一检测端、第二检测端和检测输出端，该第一检测端耦接所述采样电阻的第一端，该第二检测端耦接所述采样电阻的第二端，该检测输出端提供表征所述低侧电流L的低侧采样信号作为所述采样信号VS。根据本公开的一个实施例，所述低侧电流采样电路具有低侧采样增益I，那么所述低侧采样电路提供的低侧采样信号作为所述采样信号VS可以表示为VS =根据本公开的一个示例性实施例，如图1示意，所述第一滤波电路1042可以包括:第一电阻R1，具有电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端用于接收所述采样信号VS;第一电容Cl，具有电容第一端和电容第二端，所述电容第一端耦接所述电阻第二端，所述电容第二端耦接所述内部参考地PGND ;和第二电阻R2，具有电阻第三端和电阻第四端，所述电阻第三端耦接所述电阻第二端，所述电阻第四端用于提供所述第一平均信号VA1。对于图1示意的开关型降压电压转换电路100，所述采样信号VS为表征流过阻性连接元件Rpgnd的低侧电流L的采样信号，则该第一平均信号VAl为表征该低侧电流L的平均值的平均信号，可以表示为VAl = 10*(l-D)*l。其中1表示所述输出电流，而输出电流1是高侧电流Ihs和低侧电流L之和在一个切换周期内的平均值。根据本公开的一个示例性实施例，如图1示意，所述增益电路1043可以包括:所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和第三电阻R3，其中所述第三电阻R3具有电阻第五端和电阻第六端，该电阻第五端耦接所述电阻第四端，该电阻第六端耦接所述内部参考地PGND，该增益电路1043在所述电阻第五端提供所述补偿信号VCP。图1示意的开关型降压电压转换电路100中，由于低侧电流I。的流向为从接地引脚GND至内部参考地PGND，因而该内部参考地PGND以所述接地引脚GND为参考时，相对于接地引脚GND的偏移电压Voffset为负，并可以表示为Voffset = 1* (1-D) ^Rpgnd0希望负载调整补偿单元104中的所述叠加单元1044将所述补偿信号VCP与表征所述第二参考信号REF2的信号(包括该第二参考信号本身)进行加运算，以抵消所述偏移电压Voffset。根据本公开的一个示例性实施例，所述叠加单元1044可以包括加运算电路，接收所述补偿信号VCP和所述第二参考信号REF2，并将所述补偿信号VCP与表征所述第二参考信号REF2的信号实施加运算，以输出所述第一参考信号REF1。在一个示例性的实施例中，如图1示意，所述叠加单元1044可以包括:所述第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，其中所述第四电阻R4具有电阻第七端和电阻第八端，所述第五电阻R5具有电阻第九端和电阻第十端，所述电阻第七端耦接所述电阻第五端，所述电阻第八端耦接所述电阻第九端形成所述叠加单元1044的叠加输出端，所述电阻第十端接收所述第二参考信号REF2，所述叠加输出端用于提供所述第一参考信号REF1。在图1中示意的示例性叠加单元1044中，可以选择设定第三电阻R3的阻值远远小于第一电阻R1、第二电阻R2、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值。这样该第一参考信号REFl以接地引脚GND为参考地电势时可以表示为:
权利要求
1.一种负载调整补偿电路，用于开关型电压转换电路，其中所述开关型电压转换电路包括开关单元，并基于该开关单元的切换动作将输入电压转换为输出电压，所述开关型电压转换电路具有内部参考地，该内部参考地通过阻性连接元件耦接至接地引脚并相对于所述接地引脚具有偏移电压，所述偏移电压由来自开关单元的切换电流流过所述阻性连接元件产生，所述负载调整补偿电路包括: 电流采样单元，检测所述切换电流，并提供表征该切换电流的采样信号； 第一滤波电路，接收所述采样信号，并对该采样信号进行滤波，以提供表征该采样信号平均值的第一平均信号； 增益电路，接收所述第一平均信号，并对该第一平均信号施加第一增益，以提供补偿信号；以及 叠加单元，接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号和所述补偿信号，并采用所述补偿信号对所述第二参考信号进行补偿，以提供第一参考信号，使所述第一参考信号相对于所述接地引脚的所述偏移电压实质上被抵消。
2.根据权利要求1的负载调整补偿电路，其中: 所述开关单元包括串联耦接 于所述输入电压和所述内部参考地之间的高侧开关和低侧开关，并基于该高侧开关和该低侧开关的互补性导通和关断切换提供所述输出电压，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述低侧电流； 所述电流采样单元包括低侧采样电路，耦接所述低侧开关，检测所述低侧电流，并提供表征该低侧电流的低侧采样信号作为所述采样信号。
3.根据权利要求1的负载调整补偿电路，其中: 所述开关单元包括串联耦接于所述输入电压和所述内部参考地之间的高侧开关和低侧开关，并基于该高侧开关和该低侧开关的互补性导通和关断切换提供所述输出电压，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述低侧电流； 所述电流采样单元包括: 闻侧米样电路，I禹接所述闻侧开关，检测所述闻侧电流，并提供表征所述闻侧电流的闻侧采样信号； 第一开关元件，具有开关第一端和开关第二端，该开关第一端接收所述高侧采样信号，该第一开关元件与所述高侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述高侧采样信号在该高侧开关导通时传输至该开关第二端； 第二滤波电路，具有滤波输入端和滤波输出端，该滤波输入端耦接所述开关第二端以在所述高侧开关导通时间内接收所述高侧采样信号，该第二滤波电路对所述高侧开关导通时间内的所述高侧采样信号进行滤波，在其滤波输出端提供表征所述高侧电流和所述低侧电流之和的平均值的第二平均信号； 第二开关元件，具有开关第三端和开关第四端，该开关第三端接收所述第二平均信号，该第二开关元件与所述低侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述第二平均信号在所述低侧开关导通时传输至该开关第四端以提供所述采样信号。
4.根据权利要求3的负载调整补偿电路，其中，所述电流采样单元还包括:电压缓冲器，耦接于所述第二滤波电路的滤波输出端和所述开关第三端之间，接收所述第二平均信号，并增加该第二平均信号的电流驱动能力，以输出电流驱动能力增大的该第二平均信号至所述开关第三端。
5.根据权利要求2或3或4的负载调整补偿电路，其中: 所述第一滤波电路包括:第一电阻，具有电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端用于接收所述采样信号；第一电容，具有电容第一端和电容第二端，所述电容第一端耦接所述电阻第二端，所述电容第二端耦接所述内部参考地；和第二电阻，具有电阻第三端和电阻第四端，所述电阻第三端耦接所述电阻第二端，所述电阻第四端用于提供所述第一平均信号; 所述增益电路包括:所述第一电阻、所述第二电阻和第三电阻，其中所述第三电阻具有电阻第五端和电阻第六端，该电阻第五端耦接所述电阻第四端，该电阻第六端耦接所述内部参考地，该增益电路在所述电阻第五端提供所述补偿信号； 所述叠加单元包括:所述第三电阻、第四电阻和第五电阻，其中所述第四电阻具有电阻第七端和电阻第八端，所述第五电阻具有电阻第九端和电阻第十端，所述电阻第七端耦接所述电阻第五端，所述电阻第八端耦接所述电阻第九端形成所述叠加单元的叠加输出端，所述电阻第十端接收所述第二参考信号，所述叠加输出端用于提供所述第一参考信号。
6.根据权利要求1所述的负载调整补偿电路，其中: 所述开关单元包括高侧开关和低侧开关，该高侧开关耦接于所述开关型电压转换电路的输入端和所述内部参考地之间，该低侧开关耦接于所述开关型电压转换电路的输入端和输出端之间，该开关单元基于所述高侧开关和所述低侧开关的互补性导通和关断切换提供所述输出电压，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述高侧电流； 所述电流采样单元包括高侧采样电路，耦接所述高侧开关，检测所述高侧电流，并提供表征所述高侧电流的高侧采样信号作为所述采样信号。
7.根据权利要求1所述的负载调整补偿电路，其中: 所述开关单元包括高侧开关和低侧开关，该高侧开关耦接于所述开关型电压转换电路的输入端和所述内部参考地之间，该低侧开关耦接于所述开关型电压转换电路的输入端和输出端之间，该开关单元基于所述高侧开关和所述低侧开关的互补性导通和关断切换提供所述输出电压，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述高侧电流； 所述电流采样单元包括: 低侧采样电路，耦接所述低侧开关，检测所述低侧电流，并提供表征所述低侧电流的低侧采样信号； 第三开关元件，具有开关第五端和开关第六端，该开关第五端接收所述低侧采样信号，该第三开关元件与所述低侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述低侧采样信号在该低侧开关导通时传输至该开关第六端: 第三滤波电路，具有滤波输入端和滤波输出端，该滤波输入端耦接所述开关第六端以在所述低侧开关导通时间内接收所述低侧采样信号，该第三滤波电路对所述低侧开关导通时间内的所述低侧采样信号进行滤波，在其滤波输出端提供表征所述高侧电流和所述低侧电流之和的平均值的第三平均信号； 第四开关元件，具有开关第七端和开关第八端，该开关第七端接收所述第三平均信号，该第四开关元件与所述高侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述第三平均信号在所述高侧开关导通时传输至该开关第八端以提供所述采样信号。
8.根据权利要求6所述的负载调整补偿电路，其中，所述电流采样单元还包括: 电压缓冲器，耦接于所述第三滤波电路的滤波输出端和所述开关第七端之间，接收所述第三平均信号，并增加该第三平均信号的电流驱动能力，以输出电流驱动能力增大的该第三平均信号至所述开关第七端。
9.根据权利要求6或7或8所述的负载调整补偿电路，其中: 所述第一滤波电路包括:第一电阻，具有电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端用于接收所述采样信号；和第一电容，具有电容第一端和电容第二端，所述电容第一端耦接所述电阻第二端，所述电容第二端耦接所述内部参考地；所述电阻第二端用于提供所述第一平均号； 所述增益电路包括:放大器、晶体管和第三电阻；其中，所述放大器具有正相输入端、反相输入端和放大输出端，其正相输入端耦接所述电阻第四端以接收所述第一平均信号；所述晶体管具有控制端、晶体管第一端和晶体管第二端，其控制端耦接所述放大输出端；所述第三电阻具有电阻第五端和电阻第六端，该电阻第五端耦接所述放大器的反相输入端和所述晶体管第一端，该电阻第六端耦接所述内部参考地；所述晶体管第二端提供所述补偿信号; 所述叠加单元包括:第四电阻，具有电阻第七端和电阻第八端；和第五电阻，具有电阻第九端和电阻第十端；其中所述电阻第七端耦接所述内部参考地，所述电阻第八端耦接所述电阻第九端形成所述叠加单元的叠加输出端，所述电阻第十端接收所述第二参考信号，所述叠加输出端用于提供所述第一参考信号。
10.一种开关型电压转换电路，包括: 输入端，用于接收输 入电压； 输出端，用于提供输出电压及输出电流； 内部参考地，通过阻性连接元件耦接至接地引脚并相对于所述接地引脚具有偏移电压； 开关单元，耦接所述输入端、所述输出端和所述内部参考地，并且接收控制信号，基于该控制信号进行导通和关断切换以将所述输入电压转换为所述输出电压，其中该开关单元的切换产生切换电流，该切换电流流过所述阻性连接元件产生所述偏移电压； 负载调整单元，接收表征所述输出电压的反馈信号以及表征所述输出电压期望值的第一参考信号，基于该反馈信号和该第一参考信号产生表征该反馈信号和该第一参考信号之差值的差值放大信号，并将该差值放大信号与锯齿波信号比较产生方波信号，基于该方波信号触发计时器产生导通时间恒定的所述控制信号，控制所述开关单元进行导通时间恒定的导通和关断切换；以及 负载调整补偿单元，接收相对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号，并检测所述切换电流，基于所述切换电流对所述第二参考信号进行补偿，以提供所述第一参考信号，使所述第一参考信号相对于所述接地引脚的所述偏移电压实质上被抵消。
11.根据权利要求10所述的开关型电压转换电路，其中，所述负载调整单元包括: 负载调整运算放大器，用于接收所述反馈信号和所述第一参考信号，并提供表征所述反馈信号和所述第一参考信号之差值的调整信号； 比较器，用于接收所述调整信号及锯齿波信号，将该调整信号和该锯齿波信号进行比较以提供方波信号； 所述计时器，用于接收该方波信号，并由该方波信号触进行恒定时间的计时，以提供表征该恒定时间的计时信号；以及 逻辑电路，用于接收该计时信号，并基于该计时信号提供所述控制信号至所述开关单元，其中该开关单元的导通时间为所述恒定时间。
12.根据权利要求10所述的开关型电压转换电路，其中，所述负载调整补偿单元包括: 电流采样单元，检测所述切换电流，并提供表征该切换电流的采样信号； 第一滤波电路，接收所述采样信号，并对该采样信号进行滤波，以提供表征该采样信号平均值的第一平均信号； 增益电路，接收所述第一平均信号，并对该第一平均信号施加第一增益，以提供补偿信号；以及 叠加单元，接收相 对于所述内部参考地具有带隙基准电压的第二参考信号和所述补偿信号，并采用所述补偿信号对所述第二参考信号进行补偿，以提供第一参考信号，使所述第一参考信号相对于所述接地引脚的所述偏移电压实质上被抵消。
13.根据权利要求12所述的开关型电压转换电路，其中该开关型电压转换电路是开关型降压电压转换电路， 所述开关单元包括串联耦接于所述输入端和所述内部参考地之间的高侧开关和低侧开关，所述控制信号控制该高侧开关和该低侧开关互补地导通和关断切换，并控制该高侧开关的导通时间恒定，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流；流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述低侧电流； 所述电流采样单元包括低侧采样电路，耦接所述低侧开关，检测所述低侧电流，并提供表征该低侧电流的低侧采样信号作为所述采样信号。
14.根据权利要求12所述的开关型电压转换电路，其中该开关型电压转换电路是开关型降压电压转换电路， 所述开关单元包括串联耦接于所述输入端和所述内部参考地之间的高侧开关和低侧开关，所述控制信号控制该高侧开关和该低侧开关的互补地导通和关断切换，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述低侧电流； 所述电流采样单元包括: 闻侧米样电路，I禹接所述闻侧开关，检测所述闻侧电流，并提供表征所述闻侧电流的闻侧采样信号； 第一开关元件，具有开关第一端和开关第二端，该开关第一端接收所述高侧采样信号，该第一开关元件与所述高侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述高侧采样信号在该高侧开关导通时传输至该开关第二端； 第二滤波电路，具有滤波输入端和滤波输出端，该滤波输入端耦接所述开关第二端以在所述高侧开关导通时间内接收所述高侧采样信号，该第二滤波电路对所述高侧开关导通时间内的所述高侧采样信号进行滤波，在其滤波输出端提供表征所述高侧电流和所述低侧电流之和的平均值的第二平均信号； 第二开关元件，具有开关第三端和开关第四端，该开关第三端接收所述第二平均信号，该第二开关元件与所述低侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述第二平均信号在所述低侧开关导通时传输至该开关第四端以提供所述采样信号。
15.根据权利要求13或14所述的开关型电压转换电路，其中， 所述第一滤波电路包括:第一电阻，具有电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端用于接收所述采样信号；第一电容，具有电容第一端和电容第二端，所述电容第一端耦接所述电阻第二端，所述电容第二端耦接所述内部参考地；和第二电阻，具有电阻第三端和电阻第四端，所述电阻第三端耦接所述电阻第二端，所述电阻第四端用于提供所述第一平均信号; 所述增益电路包括:所述第一电阻、所述第二电阻和第三电阻，其中所述第三电阻具有电阻第五端和电阻第六端，该电阻第五端耦接所述电阻第四端，该电阻第六端耦接所述内部参考地，该增益电路在所述电阻第五端提供所述补偿信号； 所述叠加单元包括:所述第三电阻、第四电阻和第五电阻，其中所述第四电阻具有电阻第七端和电阻第八端，所述第五电阻具有电阻第九端和电阻第十端，所述电阻第七端耦接所述电阻第五端，所述电阻第八端耦接所述电阻第九端形成所述叠加单元的叠加输出端，所述电阻第十端接收所述第二参考信号，所述叠加输出端用于提供所述第一参考信号。
16.根据权利要求12所述的开关型电压转换电路，其中该开关型电压转换电路是开关型升压电压转换电路， 所述开关单元包括耦接于所述输入端和所述内部参考地之间的高侧开关和耦接于所述输入端和所述输出端之间的低侧开关，所述控制信号控制该高侧开关和该低侧开关互补地导通和关断切换，并控制该高侧开关的导通时间恒定，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接 元件的切换电流包括所述高侧电流； 所述电流采样单元包括高侧采样电路，耦接所述高侧开关，检测所述高侧电流，并提供表征所述高侧电流的高侧采样信号作为所述采样信号。
17.根据权利要求12所述的开关型电压转换电路，其中该开关型电压转换电路是开关型升压电压转换电路， 所述开关单元包括耦接于所述输入端和所述内部参考地之间的高侧开关和耦接于所述输入端和所述输出端之间的低侧开关，所述控制信号控制该高侧开关和该低侧开关互补地导通和关断切换，并控制该高侧开关的导通时间恒定，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流，该高侧开关和该低侧开关的切换分别产生高侧电流和低侧电流； 流过所述阻性连接元件的切换电流包括所述高侧电流； 所述电流采样单元包括: 低侧采样电路，耦接所述低侧开关，检测所述低侧电流，并提供表征所述低侧电流的低侧采样信号； 第三开关元件，具有开关第五端和开关第六端，该开关第五端接收所述低侧采样信号，该第三开关元件与所述低侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述低侧采样信号在该低侧开关导通时传输至该开关第六端； 第三滤波电路，具有滤波输入端和滤波输出端，该滤波输入端耦接所述开关第六端以在所述低侧开关导通时间内接收所述低侧采样信号，该第三滤波电路对所述低侧开关导通时间内的所述低侧采样信号进行滤波，在其滤波输出端提供表征所述高侧电流和所述低侧电流之和的平均值的第三平均信号； 第四开关元件，具有开关第七端和开关第八端，该开关第七端接收所述第三平均信号，该第四开关元件与所述高侧开关进行同步的导通和关断切换，用于将所述第三平均信号在所述高侧开关导通时传输至该开关第八端以提供所述采样信号。
18.根据权利要求16或17所述的开关型电压转换电路，其中: 所述第一滤波电路包括:第一电阻，具有电阻第一端和电阻第二端，所述电阻第一端用于接收所述采样信号；和第一电容，具有电容第一端和电容第二端，所述电容第一端耦接所述电阻第二端，所述电容第二端耦接所述内部参考地；所述电阻第二端用于提供所述第一平均号;; 所述增益电路包括:放大器、晶体管和第三电阻；其中，所述放大器具有正相输入端、反相输入端和放大输出端，其·正相输入端耦接所述电阻第四端以接收所述第一平均信号；所述晶体管具有控制端、晶体管第一端和晶体管第二端，其控制端耦接所述放大输出端；所述第三电阻具有电阻第五端和电阻第六端，该电阻第五端耦接所述放大器的反相输入端和所述晶体管第一端，该电阻第六端耦接所述内部参考地；所述晶体管第二端提供所述补偿信号; 所述叠加单元包括:第四电阻，具有电阻第七端和电阻第八端；和第五电阻，具有电阻第九端和电阻第十端；其中所述电阻第七端耦接所述内部参考地，所述电阻第八端耦接所述电阻第九端形成所述叠加单元的叠加输出端，所述电阻第十端接收所述第二参考信号，所述叠加输出端用于提供所述第一参考信号。
全文摘要
本发明提出了一种负载调整补偿电路及开关型电压转换电路。该开关型电压转换电路以第一参考信号为基准，通过控制开关单元的导通和关断切换对输出电压进行调整，该开关单元产生切换电流使该电压转换电路的内部参考地和接地引脚之间有偏移电压。负载调整补偿电路检测引起该偏移电压的切换电流，基于切换电流对第二参考信号进行补偿，提供第一参考信号，使第一参考信号相对于接地引脚的偏移电压实质上被抵消。该负载调整补偿电路使用作开关型电压转换电路负载调整基准信号的第一参考信号以接地引脚为参考时不受偏移电压的影响，从而负载调整率得以改良。
文档编号H02M3/157GK103151926SQ20131011895
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者李磊, 李伊珂 申请人:成都芯源系统有限公司