用于混合切换模式电源（smps）的转换控制的制作方法

用于混合切换模式电源（smps）的转换控制的制作方法
【专利摘要】用于混合切换模式电源（SMPS）的转换控制的系统及方法。在一些实施例中，混合SMPS可以包括被配置为当所述SMPS以线性模式操作时产生与可变占空比成比例的输出电压的线性电路（301），以及耦合于所述线性电路的迟滞电路（302）。所述迟滞电路被配置为当所述SMPS以迟滞模式操作时使所述占空比采取两个预定值中的一个。所述混合SMPS还可以包括耦合于所述线性电路和所述迟滞电路的转换控制电路（303），所述转换控制电路被配置为响应于所述混合SMPS从所述迟滞模式转换到所述线性模式而旁路所述线性电路的至少一部分。
【专利说明】用于混合切换模式电源(SMPS)的转换控制
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及电子器件，更具体地说，涉及用于混合切换模式电源(SMPS)内的转换控制的系统及方法。
【背景技术】
[0002]“电源”是向电气或电子器件提供能量的电路。在现代电子设备中使用的电源包括电池、直流(DC)电源、交流(AC)电源等等。现代电源的示例是切换模式电源(SMPS)。一般来说，SMPS被用于常常以与SMPS的输入电压不同的电平向负载提供调节的输出电压。
[0003]通常，SMPS包括被配置为以切换方式并且以给定占空比(B卩，接通-断开时间的比率)将电压施加到晶体管的栅极的电路，使得SMPS的占空比调节输出电压。在操作中，由于晶体管将其大部分时间花费在其两个最低功耗状态(“全开”和“全关”)之间的切换，很少能量被浪费。然而，负载扰动仍然会导致SMPS的输出电压以不期望的方式发生改变，其中负载扰动是某些类型的集成电路(例如，微处理器、微控制器等等)的特性。因此，为了试图允许SMPS更迅速地赶上突然的负载变化，已开发了能够以线性和迟滞模式进行操作的混合SMPS。
[0004]在混合SMPS中，当输出电压位于高阈值和低阈值之间时，负载变化通过线性地增加或减小SMPS的占空比来处理。然后，如果输出电压达到高阈值或低阈值，SMPS以迟滞模式操作。具体地，在迟滞模式，当输出电压达到高阈值时，占空比被改变为最低定义值(例如，0%)。相反，当输出电压达到低阈值，SMPS应用其最高定义值(例如，100%)。因此，混合SMPS可以能够在负载扰动之后操纵其输出电压返回到其线性操作范围内的合适值。
[0005]然而，本发明人已确定在混合SMPS中从迟滞模式转换到线性模式可能表现的不是很好。例如，当SMPS在迟滞模式操作之后返回到线性模式时，输出电压可以仍然处于转换状态，并在不久之后可能达到高阈值或低阈值，因此导致线性和迟滞模式之间的持续振荡(被称为迟滞振荡)，这可能会损坏负载或以其它方式导致系统次优化地操作。
【专利附图】

【附图说明】
[0006]本发明通过示例的方式说明并不被附图所限定，在附图中类似的参考符号表示相同的元素。附图中的元素说明是为了简便以及清晰，不一定按比例绘制。
[0007]图1是根据一些实施例的具有一个或多个电子芯片的器件的印刷电路板(PCB)的示例的图表。
[0008]图2是根据一些实施例的混合切换模式电源(SMPS)的示例的电路图。
[0009]图3是根据一些实施例的控制电路的示例的方框图。
[0010]图4是根据一些实施例的控制电路的示例的电路图。
[0011]图5是说明根据一些实施例的转换控制电路的操作的流程图。
[0012]图6示出说明根据一些实施例的转换控制电路的电压选择操作的图。
[0013]图7示出比较根据一些实施例的混合SMPS的操作的图。【具体实施方式】
[0014]本发明公开了用于混合切换模式电源(SMPS)内的转换控制的系统及方法。术语“混合”被用于指SMPS在不同时间以迟滞模式或线性模式的操作能力。在一些实施例中，这些系统及方法可能有助于混合SMPS在负载扰动、输入电压变化、温度改变等等之后从迟滞模式转换回到线性模式。一旦检测到导致混合SMPS以迟滞模式操作的初始过压或欠压发生，下面描述的某些系统及方法可以操作以降低在选定观察时段期间后续过压或欠压发生的可能性。例如，转换控制电路在混合SMPS以最小化或降低过压或欠压情况的方式在迟滞模式和线性模式之间转换期间可以控制混合SMPS的线性电路的操作的各个方面。
[0015]在很多实现中，本发明所公开的系统及方法可以被合并到各种各样的电子器件中，包括例如计算机系统或信息技术(IT)产品，例如服务器、台式机、笔记本电脑、交换机、路由器等等；通讯硬件、消费器件或装置，例如手机、平板电脑、电视机、相机、音响系统等等；科学仪器仪表、工业机器人、医疗或实验室电子器件，例如影像学、诊断或治疗设备等等；运输车辆，例如汽车、公共汽车、卡车、火车、船舶、飞机等等；军事设备等等。更一般地，这些系统及方法可以被合并到具有一个或多个电子部件或组件的任何器件或系统中。
[0016]转到图1，描绘了电子器件100的方框图。在一些实施例中，电子器件100可以是任何上述的电子器件或任何其它电子器件。如图所示，电子器件100包括一个或多个印刷电路板(PCB)lOl，并且至少一个PCBlOl包括一个或多个芯片102。在一些实现中，芯片102内的一个或多个集成电路(IC) 可以实现混合SMPS和/或用于混合SMPS内的转换控制的系统及方法。
[0017]集成电路的示例可以包括例如片上系统(SoC)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、微处理器、控制器、微控制器(MCU)、图形处理单元(GPU)等等。此外或替选地，IC可以包括存储器电路或器件，例如随机存取存储器(RAM)、静态RAM (SRAM)、磁阻RAM (MRAM)、非易失性RAM (NVRAM，例如“闪速”存储器等等)、和/或动态RAM (DRAM)，例如同步DRAM (SDRAM)、双数据速率RAM、可擦可编程ROM(EPR0M)、电可擦可编程只读ROM (EEPROM)等等。此外或替选地，集成电路可以包括一个或多个混合信号或模拟电路，例如模数转换器(ADC)、数模转换器(DAC)、锁相环(PLL)、振荡器、滤波器、放大器等等。此外或替选地，集成电路可以包括或多个微机电系统(MEMS)、纳米机电系统(NEMS)等等。
[0018]因此，芯片102内的IC可以包括多个不同的部分、区或区域。这些不同的部分可以包括一个或多个处理核、高速缓冲存储器、内部总线、定时单元、控制器、模拟部分、机械元件等等。因此，在各种实施例中，IC可以包括被配置为接收两个或更多个电源电压(例如，两个、三个、四个等等)的电路。在一些实现中，电源电压可以是大约loviioisviio1^、
1.2V±10%等等。
[0019]一般来说，芯片102可以包括被配置为通过使用任何合适的封装技术，例如球栅阵列(BGA)封装等等，被安装到PCB101的电子组件封装。在一些应用中，PCB101可以被机械地安装在电子器件100内或固定到电子器件100上。应注意，在某些实现中，PCB101可以采取各种形式和/或除了芯片102外还可以包括多个其它元件或组件。还应注意，在一些实施例中，可以不使用PCB101。[0020]虽然图1的示例以整体形式示出了电子芯片102，应了解，在替代实施例中，本发明所描述的系统及方法可以被实现为离散组件。例如，在一些情况下，一个或多个离散电容器、电感器、晶体管等等可以位于芯片102的外部。而且，这些外部元件的一个或多个组件可以可操作性地耦合于在芯片102内制作的集成电路。
[0021]图2是根据一些实施例的混合SMPS200的示例的电路图。如图所示，电压源202向控制电路201提供参考电压Vref。在某些情况下，例如，电压源202可以是带隙参考电路等等。控制电路201将电压Vgate施加到晶体管203的栅极，其可以是P型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管等等。然而，在其它示例中，可以使用N型MOS (NM0S)。晶体管203的源极与稱合电容器204并联稱合于输入电压Vin。二极管205和电感器或线圈206稱合于晶体管203的漏极。因此，在这种配置中，二极管205、电感器206和电容器207形成网络，其被配置为向电气负载208输出近似恒定、调节的电压VMg。输出电压VMg被反馈到控制电路201的相应插脚。
[0022]在这里，应注意，图2的混合SMPS200被用于实现异步降压DC-DC转换器，但这仅仅是为了说明的目的。在其它实施例中，其它类型的DC-DC转换器可以通过使用混合SMPS200被实现，包括但不限于，升压转换器、降压-升压型转换器、单端初级电感转换器(SEPIC)转换器等等。
[0023]在一些实施例中，负载208可以包括处理器、处理器核、微控制器、存储器件等等。例如，在各种实施例中，负载208可以是实现各种指令集体系结构(ISAs)中的任何一个的通用或嵌入式处理器，例如x86，RISC:?、PowerPC?、ARM ?等等。此外或替选地，负载208可以是专用处理单元，例如GPU、SoC、ASIC、DSP、FPGA、MCU等等。此外或替选地，负载 208 可以包括存储电路，例如 RAM、SRAM、MRAM、NVRAM、FLASH、DRAM、SDRAM、DDR SDRAM、EPROM、EEPROM等等。然而，更一般地，负载208可以是集成的或离散的器件或系统。
[0024]在操作中，控制电路201以转换方式并且利用可调节占空比将Vgate施加到晶体管203的栅极，其随后可以被选定以调节VMg的值。在这里，“占空比”指Vgate是活跃时的(例如，在逻辑高)时间百分比，该时间百分比是所考虑的总时间的一部分。此外，混合SMPS200可以被配置为以线性模式和迟滞模式进行操作。
[0025]当以线性模式操作时，控制电路201监视Vieg的值(通过Vieg插脚)并且调节Vgate的占空比以抵消负载变化，例如，并因此保持所期望的Vreg值。例如，如果负载208在某一个点开始汲取少于之前的电流，Vreg将趋于上升。因此，控制电路201可以减小Vgate的占空比以试图将VMg保持在所期望的值。然后，如果负载208开始汲取大于之前的电流，VMg将趋于下降，并且控制电路201再次增加Vgate的占空比以保持VMg。
[0026]然而，在存在大的和/或突然的负载变化的情况下，混合SMPS200可能以迟滞模式操作。在迟滞模式，当VMg高于高阈值(Vh)时，控制电路201将Vgate的占空比改变为其最低定义值(例如，O % )。相反，当VMg低于低阈值(Vi)时，控制电路201将Vgate的占空比改变为其最高定义值(例如，100%)。因此，控制电路201可以能够在负载扰动之后操纵VMg返回到混合SMPS200的线性操作范围内的合适值。
[0027]在这里，应注意，虽然被称为负载变化或扰动，可能有其它原因使VMg趋于改变。例如，电源电压Vin、环境温度的变化等等也可以导致VMg发生改变，其中所述改变可以类似于本发明所描述的方式被控制电路201纠正。[0028]图3是根据一些实施例的控制电路201的示例的方框图。一般来说，控制电路201包括线性控制块或电路301、迟滞控制块或电路302以及转换控制块或电路303。输入端子Vref和Vreg,以及输出端子Vgate与图2中所示的相同。线性控制块301和迟滞控制块302可以分别实现混合SMPS的线性模式操作和迟滞模式操作。
[0029]转换控制块303进行操作以有助于混合SMPS从迟滞模式返回到线性模式，以降低输出电压在转换之后保持在瞬态的可能性(例如，通过不久之后达到高或低阈值)。因此，转换控制块303进行操作以避免迟滞振荡。正如下面更详细描述的，转换控制块303可以在迟滞模式期间修改线性控制块301的操作。
[0030]图4是根据一些实施例的控制电路201的示例的电路图。正如图3中的，控制电路201再次被分为线性控制电路301、迟滞控制电路302以及转换控制电路303。线性电路301包括误差放大器406，它在其非反相输入接收V,ef以及在其反相输入接收V,eg (通过电阻器403)。误差放大器的输出Vemff通过反馈网络被反馈回放大器406，其中反馈网络包括电阻器405、电容器404、电阻器402、电容器401和电阻器403。此外,Vwra被提供给比较器407的非反相输入，其在其反相输入接收如由斜坡发生器408所生成并且基于参数Vp(最大斜坡电压)和Vm (最小斜坡电压)的斜坡信号。
[0031]在操作中，线性控制电路301本质上将VMg和Vref进行比较。如果如误差放大器406所确定的，Vreg小于VMf，由比较器407输出的信号的占空比将增加。相反，如果VMg大于VMf，由比较器407输出的信号的占空比将减小。然而，如果发生过压或欠压情况，即，如果变得分别大于高阈值电压或小于低阈值电压，那么混合SMPS开始在迟滞模式操作。
[0032]为了有助于转换到迟滞模式，线性控制电路301中的比较器407的输出被提供给迟滞电路302。具体地，或门409接收比较器407的输出以及指示欠压情况(“udvc”)的存在(udvc= “I”)或不存在(udvc= “O”)的信号。指示过压情况(“odvc”)的存在(owe= “I”)或不存在(OVVC= “O”)的信号被输入到逆变器401。关于udvc和ovvc的生成的讨论将在下面更详细地提供。或门409和逆变器410的输出作为输入被提供给与门411。与门411的输出被提供给驱动电路412，其进而输出Vgate。
[0033]在迟滞模式的操作可以解释如下。当检测到欠压情况卿，Vreg小于低电压阈值Vi)时，或门409和逆变器410的输出都处于逻辑高以及与门411的输出也处于逻辑高；因此，驱动器412接收恒定的“I”信号，其导致Vgate具有100%的占空比(或某个其它的预定高值)。另一方面，当检测到过压情况(即，大于高电压阈值Vh)时，逆变器410的输出处于逻辑低以及与门411的输出也处于逻辑低；因此，驱动器412接收恒定的“O”信号，其导致Vgate具有O %的占空比(或某个其它的预定低值)。
[0034]当迟滞模式被触发时，转换控制电路303进行操作，以有助于转换回线性模式并且避免迟滞振荡。具体地，预选电压(例如，一20 mV)通过元件416从参考电压VMf中减去以产生低阈值电压Vi,其耦合于比较器418的非反相输入。另一个预选电压通过元件417被加到参考电压Vref以产生高阈值电压Vh，其进而耦合于比较器419的反相输入。Vreg耦合于比较器418的反相输入，并且耦合于比较器419的非反相输入。
[0035]因此，比较器418充当欠压检测器(即，当Nreg小于V1时，udvc处于逻辑高)而比较器419充当过压检测器(即，当VMg大于V1时，owe处于逻辑高)。这些udvc和ovvc信号然后被提供给转换逻辑414，同时也被提供给迟滞电路302，如前所述的。[0036]当udvc或ovvc信号被检测到，并且电源以迟滞模式操作时，转换逻辑414通过逆变器415将“保持”(保持=“I”)信号施加到线性控制电路401的误差放大器406和开关S1-S3，以短接(shortcut)放大器406的输入以及允许预选电压值V,ef()Ut被施加到放大器406的输出；因此，有效地旁路误差放大器406并且迫使其输出Ve?OT为已知的值。
[0037]为了选择VMf()Ut，转换逻辑414向数字电压转换器413发出“控制字”信号。控制字可以例如是5位字等等(虽然也可以使用任何其它合适数量的位)。数字电压转换器413接收控制字以及Vp和Vm值(由块408所生成的斜坡的最大和最小值)，并输出Vrefout,其然后通过开关S2被施加到放大器406的输出。控制字和VMf()Ut的值可以如图5中所讨论的被选择。一旦udvc或ovvc信号不再被检测到，这指示电源再次以线性模式操作。因此，转换逻辑414停止发出保持信号。
[0038]在一些实现中，转换逻辑414也可以将电源控制为以连续或不连续电流模式操作。简要地回到图2，当通过电感器206的电流具有波形，使得其最小低值高于OV时，电感器206以连续电流模式操作。相反，当通过电感器206的电流要不是存在二极管205的情况下具有低于OV的最小值的波形，电感器206被认为是以不连续电流模式操作。返回参照图4，在连续电流模式，SO将VMfwt耦合于S2，而在非连续电流模式中，SO将VMfmin耦合于S2。例如，V_in可以被选择为导致更适合于以低电流操作的固定占空比(例如，10%)。
[0039]在各种实施例中，图3和图4所示的模块或块可以表示处理电路、逻辑功能、和/或数据结构。虽然这些模块被示为不同的块，在其它实施例中，通过这些模块所执行的至少一些操作可以被组合到更小的块中。相反，图3和图4中的任何给定模块可以被实现为使得其操作被划分在两个或更多个逻辑块之间。虽然以特定配置示出，但是在其它实施例中，这些不同的模块或块可 以以其它适当方式重新安排。
[0040]图5是说明根据一些实施例的转换控制电路303的操作的流程图。在块501，转换控制电路303可以等待指示欠压或过压情况的欠压或过压脉冲或信号，其进而指示电源以迟滞模式操作。在块502，如果检测到欠压情况，控制转到块503，其中转换控制电路301生成数字控制字，其导致数字电压转换器413增加Vrefout的值。在块504，如果检测到过压情况，控制转到块505，其中转换控制电路30生成另一个数字控制字，其导致数字电压转换器413减小Vrefout的值。否则，控制返回到块501。在一些实施例中，如下面所讨论的，也可以使用一些预定控制字值(例如，32个值)因此允许VMfwt采取这些值中的任何一个，其中每一个值对应于以相等增量从O %到100 %的给定占空比。
[0041]在一些实施例中，图5的方法可以在预选时间段期间是活跃的，所述预选时间段也被称为“观察段”。在某些情况下，一旦检测到第一过压或欠压情况，即，当电源从线性模式转换到迟滞模式时，观察段可以开始。观察段可以然后持续选定时间一例如，20 μ S，并且可以通过后续脉冲在观察段延长。在观察段期间，重复的欠压或过压情况可以导致转换控制电路301递增地改变其控制字，使得相应地改变Vreftjut。
[0042]例如，一旦检测到第一过压情况(块504)，第一控制字可以被发出(块505)。如果在相同的观察段期间第二过压再次被检测到，具有低于所述第一控制字的低值的第二控制字可以被发出，等等。然而，如果另一个过压情况仅在观察段期满之后被检测到，用于紧接先前观察段中的相同的控制字可以被使用。相反，一旦检测到第一欠压情况(块502)，第一控制字可以被发出(块503)。如果在相同的观察段期间第二欠压再次被检测到，具有高于所述第一控制字的高值的第二控制字可以被发出，等等。然后，如果又一个欠压情况仅在观察段期满之后被检测到，用于紧接先前观察期中的相同的控制字可以被使用。
[0043]作为另一个示例，考虑以下操作。一旦检测到第一欠压情况(块502)，第一控制字可以被发出(块503)，其具有“16”(例如，在5位的字中)的值。如果然后第二欠压情况(块502)在观察段期满之前被检测到，第二控制字可以被发出(块503)，其具有“17”的值，即增量地高于先前值(假定V_ut (17)大于V_ut (16))。相反，如果过压情况改504)在所述第一欠压情况之后但仍在观察段期满之前被检测到，控制字可以被发出(块505)，其具有“ 15”的值(S卩，增量地小于所述第一值)。
[0044]在一些实现中，在观察段期满之后，可以使用最后存储的值。替选地，最后存储的值可以被递增或递减，这取决于在后续观察段期间欠压或过压情况是否分别被首先检测到。
[0045]图5的方法可以使能SMPS内的迟滞和线性控制模式之间的平滑转换。不是在迟滞期结束时从100%或0%的占空比步进，微妙的转换可以进行，其防止或至少减小了后续过压或欠压情况在预选观察段期间发生。
[0046]应了解，具体是结合图5的本发明所描述的各个操作可以由处理电路或其它硬件组件来实现。给定方法的各个操作所执行的顺序可以被改变，并且本发明所示系统的各个元件可以被添加、重新排序、组合、省略、修改等等。本发明所描述的发明旨在包括所有这些修改和改变，并且因此，上述描述应被认为是是说明性的而非限定性的。
[0047]图6示出说明了根据一些实施例的转换控制电路303的电压选择操作的图。具体地，曲线600A示出由负载作为曲线601汲取的电流。在这种情况下，曲线601在t=200y s从大约0.06A急剧地增大到1.2A，从而创造了欠压情况并触发了迟滞操作。
[0048]曲线600B示出了在不同情况下通过转换控制电路303施加到放大器406的输出节点的不同Vrefout值。具体地，曲线602B示出了 Vrefout大约为0.8V，曲线603B示出了 Vrefwt大约为0.76V，曲线604B示出了 V_ut大约为0.73V，曲线605B示出了 V_ut大约为0.7V以及直到曲线607B，其示出了 Vrefwt大约为0.6V。同时，图600C示出了这些相同的情况中的调节的输出电压teg结果。具体地，曲线602C示出了对应于曲线602B的Vrefout的Nreg,曲线603C示出了对应于曲线603B的VMf()Ut的VMg，等等。也示出了表示Vh (大约在1.27V)和Vi (大约在1.23V)的水平线。
[0049]这里，应注意，如果由控制字所选择的Vrefout值过高(例如，曲线602B)，V,eg在观察段内以后续过压情况的形式弹回(例如，602C)，其在该示例中被设置为20 μ S。相反，如果由控制字所选择的VMf()Ut值过低(例如，曲线608B)，Vreg在观察段内以后续欠压情况的形式弹回(例如，曲线608C)。Vrefout的其它值(例如，曲线604B-606B)产生了从迟滞模式到线性模式(例如，曲线604-606C)的平滑返回。换句话说，在某些情况下，可以存在产生防止观察段内的振荡的VMfwt值的控制字范围；其一个或多个可以在图5的方法中找到。
[0050]图7示出根据一些实施例的比较混合SMPS的操作的图。具体地，曲线701示出了随着时间的推移关于Vh和Vi的V,eg。在这个示例中，迟滞控制电路302和转换控制电路303在时间t=500 μ s之前被关闭并且在这之后被开启。因此，可以能够看出，在t=500y s之前的过压或欠压情况的每一次出现，Vreg701有更大的过压和欠压峰值，并且恢复到仅线性模式(702)花费的时间大于转换控制电路303被开启(703)之后的时间。因此，在某些情况下，转换控制电路303可以不仅平滑了从迟滞模式到线性模式的转换，从而减少或排除了迟滞振荡，而且也可能通过增加SMPS以线性模式操作的总时间量来加速恢复过程。
[0051]在说明性的、非限定性的实施例中，混合SMPS可以包括被配置为当所述SMPS以线性模式操作时产生与可变占空比成比例的输出电压的线性电路和耦合于所述线形电路的迟滞电路，所述迟滞电路被配置为当所述SMPS以迟滞模式操作时使所述占空比采取两个预定值中的一个。所述混合SMPS还可以包括耦合于所述线性电路和所述迟滞电路的转换控制电路，所述转换控制电路被配置为响应于所述混合SMPS从所述迟滞模式转换到所述线性模式而旁路所述线性电路的至少一部分。
[0052]例如，所述迟滞电路可以被配置为响应于输出电压低于低阈值而使所述占空比采取高预定值。此外，所述迟滞电路可以被配置为响应于输出电压高于高阈值而使所述占空比采取低预定值。
[0053]在一些实现中，所述线性电路可以包括被配置为指示参考电压和所述输出电压之间的差值的误差放大器，并且其中所述转换控制电路被配置为控制施加到所述误差放大器的输出节点的电压。而且，所述转换控制电路可以被配置为识别关于所述输出电压的过压或欠压情况。因此，响应于识别了第一过压或欠压情况，所述转换控制电路可以被配置为产生可被数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的第一电压电平的第一控制字。
[0054]然后，响应于在所述第一过压或欠压情况之后以及在观察段期满之前识别了第二过压或欠压情况，所述转换控制电路可以被配置为产生不同于所述第一控制字并且可被所述数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的第二电压电平的第二控制字。此外或替选地，响应于在所述第一过压或欠压情况之后以及在观察段期满之后识别了第二过压或欠压情况，所述转换控制电路可以被配置为产生可被所述数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的所述第一电压电平的第一控制字。
[0055]在一些情况下，响应于确定所述混合SMPS以不连续电流模式操作，所述转换控制电路可以被配置为使由所述数字电压转换器产生的固定电压值施加到所述误差放大器的所述输出节点。
[0056]在另一个说明性的、非限定性的实施例中，一种操作混合切换模式电源(SMPS)的方法可以包括当处于线性操作模式时，产生与占空比成比例的输出电压；进入迟滞操作模式以使所述占空比响应于欠压发生而采取第一预定值或响应于过压发生而采取第二预定值；以及至少部分地通过控制所述占空比返回到所述线性操作模式，以降低在选定时间段期间发生的后续过压或欠压发生的可能性。在一些实施例中，控制所述输出电压可以包括短接所述混合SMPS内的放大器的所述输入，并且向所述放大器的所述输出施加选定电压。
[0057]所述方法还可以包括，响应于所述欠压或过压发生，产生可转换成要施加到所述放大器的所述输出的第一电压电平的第一控制字。然后，响应于在所述选定时间段期满之前发生的后续过压发生，所述方法还可以包括产生不同于所述第一控制字并且可转换成要施加到所述放大器的所述输出的第二电压电平的第二控制字，所述第二电压电平低于所述第一电压电平。
[0058]在一些情况下，响应于在所述选定时间段期满之后发生的后续过压发生，所述方法可以包括保持所述第一控制字。响应于所述欠压或过压发生，所述方法可以包括产生可转换成施加到所述放大器的所述输出的第一电压电平的第一控制字。
[0059]在其它情况下，响应于在所述选定时间段期满之前发生的后续欠压发生，所述方法可以包括产生不同于所述第一控制字并且可转换成要施加到所述放大器的所述输出的第二电压电平的第二控制字，所述第二电压电平高于所述第一电压电平。所述方法可以还包括响应于在所述选定时间段期满之后发生的后续欠压发生，保持所述第一控制字。
[0060]在另一个说明性的、非限定性的实施例中，电子芯片可以包括耦合于混合切换模式电源(SMPS)的线性电路和迟滞电路的转换控制电路，所述转换控制电路被配置为有助于所述混合SMPS从迟滞操作模式转换到线性操作模式。
[0061]例如，线性化电路可以被配置为当所述SMPS以线性模式操作时产生与可变占空比成比例的输出电压，所述迟滞电路可以被配置为当所述SMPS以迟滞模式操作时使所述占空比采取两个预定值中的一个，以及所述转换控制电路可以被配置为在给定观察段期间减少一些后续欠压或过压发生。此外，所述转换控制电路可以被配置为通过将数字选择的电压施加到放大器的输出来旁路线性电路内的放大器。
[0062]虽然本发明的描述参照具体实施例，在不脱离如以下权利要求所阐述的本发明范围的情况下，可以进行各种修改以及变化。因此，说明书以及附图被认为是说明性而不是限制性的，并且所有这些修改旨在包括在本发明范围内。本发明关于具体实施例所描述的任何好处、优点或解决方案都不旨在被解释为任何或所有权利要求的重要的、必需的、或本质特征或元素。
[0063]除非另有说明，使用术语如“第一”以及“第二”是用于任意区分这些术语描述的元素的。因此，这些术语不一定表示时间或这些元素的其它优先次序。术语“耦合”或“可操作性耦合”被定义为连接的，虽然不一定是直接地连接或机械地连接。除非另有说明，术语“一”和“一个”被定义为一个或多个。术语“包括”(以及任何形式的包括)、“具有”、(以及任何形式的包括)、“包含”(以及任何形式的包含)以及“含有”(以及任何形式的含有)都是开放式连接动词。结果，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”一个或多个元件的系统、器件、或装置拥有这些一个或多个元件，但不限定于仅有这些一个或多个元件。同样，“包括”、“具有”、“包含”或“含有”或多个操作的方法拥有这些或多个操作，但不限定于仅有这些或多个操作。
【权利要求】
1.一种混合切换模式电源(SMPS)，包括: 线性电路，所述线性电路被配置为当所述SMPS以线性模式操作时产生与可变占空比成比例的输出电压； 耦合于所述线性电路的迟滞电路，所述迟滞电路被配置为当所述SMPS以迟滞模式操作时使所述占空比采取两个预定值中的一个；以及 耦合于所述线性电路和所述迟滞电路的转换控制电路，所述转换控制电路被配置为响应于所述混合SMPS从所述迟滞模式转换到所述线性模式而旁路所述线性电路的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的混合SMPS，其中所述迟滞电路被配置为响应于所述输出电压下降到低于低阈值而使所述占空比采取高预定值。
3.根据权利要求1所述的混合SMPS，其中所述迟滞电路被配置为响应于所述输出电压上升到高于高阈值而使所述占空比采取低预定值。
4.根据权利要求1所述的混合SMPS，其中所述线性电路包括被配置为指示参考电压和所述输出电压之间的差值的误差放大器，并且其中所述转换控制电路被配置为控制施加到所述误差放大器的输出节点的电压。
5.根据权利要求4所述的混合SMPS，其中所述转换控制电路被配置为识别关于所述输出电压的过压或欠压情况。
6.根据权利要 求5所述的混合SMPS，其中响应于识别了第一过压或欠压情况，所述转换控制电路被配置为产生能被数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的第一电压电平的第一控制字。
7.根据权利要求6所述的混合SMPS，其中响应于在所述第一过压或欠压情况之后并且在观察段期满之前识别了第二过压或欠压情况，所述转换控制电路被配置为产生不同于所述第一控制字并且能被所述数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的第二电压电平的第二控制字。
8.根据权利要求6所述的混合SMPS，其中响应于在所述第一过压或欠压情况之后并且在观察段期满之后识别了第二过压或欠压情况，所述转换控制电路被配置为产生能被所述数字电压转换器转换成要施加到所述误差放大器的所述输出节点的所述第一电压电平的第一控制字。
9.根据权利要求5所述的混合SMPS，其中响应于确定所述混合SMPS以不连续电流模式操作，所述转换控制电路被配置为使由所述数字电压转换器产生的固定电压值施加到所述误差放大器的所述输出节点。
10.一种操作混合切换模式电源(SMPS)的方法，所述方法包括: 当处于线性操作模式时，产生与占空比成比例的输出电压； 进入迟滞操作模式以使所述占空比响应于欠压发生而采取第一预定值或响应于过压发生而采取第二预定值；以及 至少部分地通过控制所述占空比来返回到所述线性操作模式，以降低在选定时段期间发生后续过压或欠压的可能性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中控制所述输出电压包括短接所述混合SMPS内的放大器的所述输入，并且向所述放大器的所述输出施加选定电压。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括:响应于欠压或过压发生，产生能转换成要施加到所述放大器的所述输出的第一电压电平的第一控制字。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括:响应于在所述选定时段期满之前发生后续过压，产生不同于所述第一控制字并且能转换成要施加到所述放大器的所述输出的第二电压电平的第二控制字，所述第二电压电平低于所述第一电压电平。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括:响应于在所述选定时段期满之后发生后续过压，保持所述第一控制字。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括:响应于欠压或过压发生，产生能转换成要施加到所述放大器的所述输出的第一电压电平的第一控制字。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括:响应于在所述选定时段期满之前发生后续欠压，产生不同于所述第一控制字并且能转换成要施加到所述放大器的所述输出的第二电压电平的第二控制字，所述第二电压电平高于所述第一电压电平。
17.根据权利要求15所述的方法，还包括:响应于在所述选定时段期满之后发生后续欠压，保持所述第一控制字。
18.—种电子芯片,包括: 耦合于混合切换模式电源(SMPS)的线性电路和迟滞电路的转换控制电路，所述转换控制电路被配置为有助 于所述混合SMPS从迟滞操作模式转换到线性操作模式。
19.根据权利要求18所述的电子芯片，其中所述线性电路被配置为当所述SMPS以所述线性模式操作时产生与可变占空比成比例的输出电压；并且其中所述迟滞电路被配置为当所述SMPS以所述迟滞模式操作时使所述占空比采取两个预定值中的一个，并且其中所述转换控制电路被配置为降低在给定观察段期间后续欠压或过压发生的数目。
20.根据权利要求18所述的电子芯片，其中所述转换控制电路被配置为通过将数字选定电压施加到所述线性电路内的放大器的输出来旁路所述放大器。
【文档编号】H02M3/156GK104009635SQ201410060314
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2013年2月22日
【发明者】伊万·卡洛斯·里韦罗·纳西门托, 小埃德瓦尔多·佩雷拉·席尔瓦 申请人:飞思卡尔半导体公司