电源控制电路和用于电源控制系统的电路的制作方法

本实用新型整体涉及电子器件，并且更具体地讲，涉及半导体、半导体结构以及形成半导体器件的方法。

背景技术：

过去，电子工业利用各种方法和电路来形成升压型电源控制器。在一些实施方案中，该系统的效率受到该系统中所利用的电感器和其他无源元件的损耗的控制。一些应用在增加频率时使这些元件内出现功率损耗。一些应用在增加电压增益比率或者采用输入电压和输出电压之间的更大差值时也具有功率损耗。这些不期望的损耗导致利用电源控制器的电源的低效操作。

因此，希望拥有形成提高系统的操作效率的电源控制电路的方法。

技术实现要素：

本申请的一个实施方案涉及一种用于电源控制系统的电路。该电路包括：控制电路，所述控制电路经配置以按具有周期的频率操作电源开关以控制流过电感器及流过所述电源开关的电流以向负载提供输出电压，其中所述控制电路以具有周期的频率操作所述电源开关；第一开关，所述第一开关具有第一端子、第二端子和控制端子，所述第一开关的所述第一端子经配置以耦合到所述电感器的第一端子并且耦合到升压电容器的第一端子，所述第一开关的所述第二端子经配置以耦合到电源的第一端子；第二开关，所述第二开关具有第一端子、第二端子和控制端子，所述第二开关的所述第一端子经配置以耦合到所述升压电容器的第二端子，所述第二开关的所述第二端子经配置以耦合到所述电源的第二端子，其中所述控制电路以所述频率操作所述第一开关和所述第二开关并且在所述周期的基本上第一部分内启用所述第一开关和所述第二开关；和第三开关，所述第三开关具有第一端子、第二端子和控制端子，所述第三开关的所述第一端子耦合到所述第二开关的所述第一端子，所述第三开关的所述第二端子耦合到所述第一开关的所述第一端子，其中所述控制电路以所述频率操作所述第三开关并且以与所述第一开关基本上相反的相位操作所述第三开关。

本申请的另一个实施方案涉及一种电源控制电路。该电源控制电路包括：电容性升压电路，所述电容性升压电路具有仅三个开关，所述电容性升压电路经配置以耦合到仅一个升压电容器，其中所述电容性升压电路经配置以从电压源接收输入电压并且形成第一电压以施加到电感器的第一端子；电感器开关电路，所述电感器开关电路用于控制电源开关，所述电源开关经配置以按一定频率切换所述电感器的第二端子以形成负载的输出电压，其中响应于所述输出电压的值而形成所述电源开关的第一占空比；和控制电路，所述控制电路用于以所述频率切换所述三个开关，其中所述控制电路经配置以将所述三个开关中第一开关的第二占空比形成为不同于所述三个开关中第二开关的第三占空比，并且其中所述控制电路经配置以独立于所述输出电压的值来形成所述第二占空比和所述第三占空比。

本申请的另一个实施方案涉及一种用于电源控制系统的电路。该电路包括：电源开关，所述电源开关经配置以耦合到电感器的第一端子并且控制流过电感器的电流并且将输出电压调节到所需值；电容性升压电路，所述电容性升压电路具有仅三个开关和仅一个升压电容器，所述电容性升压电路经配置以接收输入电压并且形成第一电压以施加到所述电感器的第二端子；和控制电路，所述控制电路经配置以按第一频率切换所述电源开关以将所述输出电压调节到所需值，所述控制电路经配置以按基本上所述第一频率切换所述三个开关并且调节所述三个开关的占空比。

附图说明

图1示意性地示出了根据本实用新型的电源控制系统的一部分的实施方案的示例，该电源控制系统形成至负载11的输出电压；

图2是示出根据本实用新型的可在图1的电路的操作期间形成的一些信号的曲线图；

图3示意性地示出了根据本实用新型的控制电路的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为图1的电路的至少一部分的替代实施方案的实施方案；

图4示意性地示出了根据本实用新型的占空比调节电路的实施方案的一部分的示例，该占空比调节电路可为图1或图3的电路的一部分的替代实施方案；

图5示意性地示出了根据本实用新型的控制电路的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为图1或图3的电路的一部分的替代实施方案的实施方案；

图6示意性地示出了根据本实用新型的占空比控制电路的实施方案的一部分的示例，该占空比控制电路可为图1、图3、图5或图7的任一电路的替代实施方案；

图7示意性地示出了根据本实用新型的控制电路的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为图1或图3至图6的电路的一部分的替代实施方案的实施方案；

图8示意性地示出了根据本实用新型的电容器升压电路的实施方案的一部分的示例，该电容器升压电路可具有可为图1或图3至图7的任何电路的替代实施方案的实施方案；并且

图9示出了根据本实用新型的半导体器件的放大平面图，该半导体器件包括至少图1 的至少一些电路。

为使图示清晰且简明，图中的元件未必按比例绘制，一些元件可能为了进行示意性的说明而被夸大，而且除非另外规定，否则不同图中的相同参考标号指示相同的元件。此外，为使描述简单，可省略公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用，载流元件或载流电极意指器件的载送通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极或者二极管的阴极或阳极，而控制元件或控制电极意指器件的控制通过器件的电流的元件，诸如MOS晶体管的栅极或者双极型晶体管的基极。另外，一个载流元件可载送沿一个方向通过器件的电流，诸如载送进入器件的电流，而第二载流元件可载送沿相反方向通过器件的电流，诸如载送离开器件的电流。尽管器件在本文中可以被描述为某些N沟道或P沟道器件或者某些N型或P型掺杂区，但本领域的普通技术人员将理解，根据本实用新型的互补器件也是可以的。本领域的普通技术人员理解，导电类型是指通过其发生传导的机制，诸如通过孔或电子传导，因此，导电类型不是指掺杂浓度而是指掺杂类型，诸如P型或N型。本领域的技术人员应当理解，本文所用的与电路操作相关的术语“在…期间”、“在…同时”和“当…时”并不确切地意指称某个动作在引发动作后立即发生，而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟，诸如各种传播延迟。另外，术语“在…同时”意指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。词语“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期接近陈述值或位置的参数。然而，如本领域所熟知，始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小差异。本领域公认的是，高达至少百分之十(10％)(并且对于包括半导体掺杂浓度的一些元件，高达百分之二十(20％))的偏差是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。在关于信号状态使用时，术语“生效”意指信号的有效状态，而术语“失效”意指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(诸如“1”或“0”)取决于使用的是正逻辑还是负逻辑。因此，如果使用的是正逻辑，则高电压或高逻辑可生效，如果使用的是负逻辑，则低电压或低逻辑可生效；而如果使用的是正逻辑，则低电压或低状态可失效，如果使用的是负逻辑，则高电压或高逻辑可失效。在本文中，使用正逻辑约定，但本领域的技术人员理解，也可以使用负逻辑约定。权利要求书和/或具体实施方式中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如用在元件名称的一部分中)用于区分在类似元件之间，并且不一定描述时间上、空间上、等级上或任何其他方式的顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下可互换，并且本文所述的实施方案能够以除本文所述或举例说明外的其他顺序来操作。提到“一个实施方案”，意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施方案中。因此，在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”，不一定都指同一个实施方案，但在某些情况下，有可能指同一个实施方案。此外，如本领域的普通技术人员所清楚的，在一个或多个实施方案中，具体特征、结构或特性可以任何合适的方式结合。

下文将适当举例说明并描述的实施方案可缺少本文未具体公开的任何元件，并且/或者可在缺少本文未具体公开的任何元件的情况下实施。

具体实施方式

图1示意性地示出了电源控制系统10的一部分的实施方案的示例，该电源控制系统从电压源12接收输入电压(Vi)并且向负载11提供输出电压(Vo)。系统10包括电感器14和二极管17以有助于形成输出电压。在某个实施方案中，二极管17可由同步整流器替换。平滑电容器19在一些实施方案中可与负载11并联连接以有助于向负载11供电。在一些实施方案中，负载11可为一串或多串并联连接的LED。负载11在其他实施方案中可具有其他构型，诸如R.F.无线电发射机等。在负载11为LED串的示例性实施方案中，每串可任选地包括可用于控制LED所发射的光的强度或亮度可调电流源，诸如任选的可调电流源231和/或 232。

电源控制器或电源控制电路25可被配置为调节电感器14的操作并且控制向负载11提供的电感器电流22的值。对于负载11为LED串的示例，电路25可任选地包括可被配置为控制电流源231和232的光控制电路或光电路46。在其他实施方案中，电路46可在电路25的外部。电路25可具有电压输入26和公共回线端子27，该电压输入可被配置为连接到电源 12的端子，该公共回线端子可被配置为耦接到电源12。电路25的输出29可被配置为耦接到电感器14的一个端子并且向电感器14提供电压(Vc)。电路25还可包括端子31和32，所述端子被配置为耦接到升压电容器28的端子。实施方案可包括电容器28，该电容器可在电路25内形成。在一些实施方案中，可省略端子31，使得电容器28的一个端子可连接到输出29。电路25的输出33可被配置为耦接到电感器14的第二端子。电路25的电源开关或电感器开关(示出为晶体管43)可通过输出33耦接到电感器14的第二端子，并且可用于控制流过电感器14的电流22的值。开关电流42可流过晶体管43。在一些实施方案中，晶体管43可在电路25的外部。系统10可具有可包括电流感测电路23的替代实施方案，该电流感测电路形成表示电流22的值的电流感测信号Ic。电路25的电容器升压电路37可具有可被配置为从电源12接收输入电压(Vi)并且向电感器14提供电压Vc的实施方案。电路37可包括第一开关38、第二开关39和第三开关41，所述三个开关全都被配置为耦接到电容器28。控制电路45可具有可被配置为操作晶体管43并且还操作开关38、39和41的实施方案。

在一个实施方案中，电路45可被配置为以一定频率切换晶体管43以有助于形成电流22。电路25可被配置为在输入34上接收表示输出电压(Vo)的值的反馈(FB)信号，并且切换晶体管43以便于将输出电压(Vo)的值调节到所需值或目标值。本领域技术人员将理解，输出电压被调节到目标值附近的值范围内的所需值或目标值。对于负载11为LED的示例性实施方案，目标值可为二十伏(20v)，并且值的范围可为二十伏加或减百分之五(5％)。在另一个示例中，输出电压Vo可被调节为在节点233处形成足以保持电流源231和232操作的电压。电路45的实施方案可被配置为形成操作晶体管43的驱动信号或Ind.接通时间驱动信号 49。电路25或者电路45还可被配置为以与晶体管43相同的频率操作开关38、39和41以便诸如在输出29处向电感器14提供电压Vc。电路45还可被配置为形成操作开关38和39的控制信号或Cap.接通时间控制信号47，并且形成操作开关41的控制信号或Cap.断开时间控制信号48，使得开关41与开关38和39基本上异相操作。实施方案可包括开关38和39可仅在开关41断开或禁用的时间期间闭合或启用，并且开关41可仅在开关38和39断开或禁用的时间期间闭合或启用。在一个实施方案中，电路45可被配置为以基本上固定的频率在电压模式控制中操作晶体管43以便控制输出电压Vo的值。电路45还可具有被配置为以相同的固定频率和基本上固定的占空比来操作开关38、39和41的实施方案。电路45可被配置为在其他实施方案中以可变频率操作晶体管43及开关38、39和41，和/或可具有以非固定的占空比操作开关38、39和41的实施方案。

图2是示出可在电路25的操作期间形成的一些信号的曲线图。横坐标示出时间，并且纵坐标示出所示信号的增加值。标绘图55示出至晶体管43的驱动Ind.接通时间信号49，标绘图56示出至开关41的控制Cap.断开时间信号48，并且标绘图57示出至开关38和39的控制Cap.接通时间信号47。标绘图61示出向电感器14提供的电压Vc的值。标绘图63示出跨电感器14形成的电压或电感器电压15(V15)，并且标绘图65示出流过电感器14的电流22 (I22)的值。此描述参考了图1和图2。

电路45的实施方案可被配置为以具有如标绘图55上的箭头所指示的周期59的频率操作或切换晶体管43。电路45还可以以相同频率和周期操作或切换开关41与38和39。电路 37的占空比(DT)是Cap.断开时间信号48被断言(因此开关41闭合)的周期59的总时间除以周期59的总时间。在一些实施方案中，开关41可在晶体管43的周期期间闭合超过一个时间间隔。Cap.接通时间信号47(因此开关38和39)在开关41断开(因此Cap.断开时间信号48被否定)的周期59的基本上一部分内启用(减去一些时间以便以非重叠方式形成这些信号)。因此，开关38和39的占空比基本上为1减去电路37的占空比(1-DT)。在一个实施方案中，信号47和48被形成为具有非重叠的断言时间并且具有相反的相位。

假定例如刚好在时间T0之前，该系统一直操作，使得晶体管43被禁用；控制Cap.断开时间信号48被否定，使得开关41断开；并且控制Cap.接通时间信号47被断言，使得开关 38和39被启用以将电容器28充电到Vi。启用开关38和39还直接耦接电感器14以诸如通过开关38接收输入电压Vin。电流22可从电压Vc流过电感器14，但电流22的值减小。在时间 T0时，电路45启用晶体管43，并且电流22开始以第一增加速率增加，如标绘图65所示。流过晶体管43的电流42也增加。另外，跨电感器14的电压15(V15)增加到大约电压Vc。电路45随后禁用开关38和39以终止对电容器28充电，之后在时间T1时，电路45启用开关41 以将电容器28与Vi串联连接，从而增加电压Vc的值，如标绘图61所示。将增加的电压Vc 施加到电感器14，从而使电流22以大于第一增加速率的第二增加速率增加，如在时间T1 时开始的标绘图65所示。因此，在晶体管43被启用的时间的至少一部分期间，开关48也被启用以便以增加的值形成电压Vc。

假定在时间T3时输出电压已达到所需值，并且电路45否定Ind.接通时间信号49以禁用晶体管43，如标绘图55所示。禁用晶体管43会使电流42开始减小。禁用晶体管43也会使电流22开始以第一减小速率减小，如标绘图65所示。然而，Vc的值仍然较高，大约为电压Vi的值加上来自电容器28的电压，因此，电流22继续流动，但以第一减小速率减小。在时间T4时，电路45禁用Cap.断开时间信号48以断开开关41，并且刚好在T4之后断言Cap. 接通时间信号47以启用开关38和38，因此，Vc的值减小到大约Vi，如标绘图61所示。减小的Vc值将电流22的速率减小到第二减小速率，如时间T4之后的标绘图65所示。

在一些实施方案中，电流22可继续减小并且可在周期59的一部分内变负，诸如刚好在时间T5之前或在时间T5期间所示。在电流22为负的周期59的部分期间，由于电容器19 (图1)上的电压大于电压Vi，功率将从电容器19恢复，从而有助于提高效率。在时间T5 时，电路45再次断言Ind.接通时间信号49以启用晶体管43，并且该循环重复。时间T1至T5 所示的序列继续重复。

已发现，电路25或者另选电路45的操作出现了出乎意料的结果。例如，将电路25配置为在晶体管43的周期期间控制电流22使之具有超过一个增加速率或者超过一个减小速率或者两者兼有，可提供提高功率从电源12输送到负载11的效率的出乎意料的结果。在晶体管43的周期的至少一部分内增加的电压Vc值允许改变电流22的平均值在晶体管43的周期期间聚积的速率，从而提供了提高效率的出乎意料的结果。例如，电流22的平均值可响应于电流22的第一增加速率而以第一速率聚积，且可响应于电流22的第二增加速率而以第二速率聚积，并且类似地可响应于两种不同减小速率而以两种不同速率聚积。这两种速率使得电感器14在晶体管43的循环的较长部分内从Vin而不是从电容器28汲取电流。将电路25配置为从Vin而不是从电容器28汲取更多电流22以对电感器14充电，可提高效率。这与本领域技术人员的预期不同。电路25的实施方案可被配置为在晶体管43被启用的时间的一部分内增加电压Vc的值，从而可有助于提高效率。在一个实施方案中，可在晶体管43的周期内减小电流22的总平均值，从而提高效率。在晶体管43的周期内减小电流22 的总平均值，允许降低操作晶体管43的频率以将设定量的功率输送到负载11，从而也提高效率。电流22的不同增加速率或者不同减小速率允许电路25提高功率从电源12输送到负载11的效率。本领域技术人员将理解，电路37的占空比的变化允许改变晶体管43的启用时间与增加的电压Vc值之间的关系，从而改变效率。

为了有利于前述操作，开关38的第一端子共同连接到开关41的第一端子和输入26以接收输入电压Vi。开关38的第二端子共同连接到输出29和端子31，该端子31被配置用于连接到电容器28的第一端子。开关41的第二端子共同连接到开关39的第一端子和端子 32，该端子32被配置用于连接到电容器28的第二端子。开关39的第二端子连接到端子 27。开关38和39的控制输入连接到电路45的输出以接收Cap.接通时间信号47。开关41的控制输入连接到电路45的另一个输出以接收Cap.断开时间信号48。电路45的另一个输出连接到晶体管43的栅极以向栅极施加Ind.接通时间信号49。晶体管43的源极连接到端子27，并且晶体管43的漏极连接到输出33，该输出配置为连接到电感器14的第二端子。电路45 的FB输入34连接到输入34以接收FB信号。

图3示意性地示出了控制电路70的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为电路45的替代实施方案的实施方案。电路70包括电感器控制电路83和占空比控制电路 71，该电感器控制电路被配置为形成Ind.接通时间驱动信号49以操作晶体管43，并且该占空比控制电路被配置为控制电路37或者开关41的占空比。

在一个实施方案中，电路83可被配置为作为电压模式控制电路操作。在其他实施方案中，电路83可被配置为作为电流模式控制或作为双重电压和电流模式控制电路操作。尽管电路83被示出为前沿控制电路，但其在其他实施方案中可为后沿控制电路。电路83 的实施方案可包括振荡器85，该振荡器被配置为形成时钟信号87和斜坡信号86，该斜坡信号具有与信号87基本上相同的频率，并且使用信号87的上升沿或下降沿复位。电路83 还包括PWM比较器84和PWM锁存器89。时钟信号87使锁存器89置位以断言Ind.接通时间信号49，诸如如时间T0时的标绘图55所示。实施方案可包括信号87可以以电路25的频率切换。Ind.接通时间信号49保持被断言，直到反馈信号增加到足够大而迫使比较器84的输出变为高并使锁存器89复位，诸如如时间T2时的标绘图55所示。在示例性实施方案中，电路83可包括基准发生器电路或Ref.237、误差放大器238和求和电路239。Ref.237、放大器238和电路239可被配置为形成经调节的FB信号240，该经调节的FB信号表示FB信号并且用于使锁存器89复位并否定Ind.接通时间信号49。本领域技术人员将理解，在其他实施方案中，可省略Ref.237、放大器238和电路239中的一些或全部，并且可使用FB信号的其他组合来使锁存器89复位。

电路71被配置为响应于在电路70的Cap.控制输入35上接收到的信号，而将电路37或者开关41的占空比形成为基本上固定的值。电路71的数模转换器(DAC)电路73在Cap.控制输入35上接收数字字，并且将该数字字转换为模拟信号74，该模拟信号表示开关41或者电路37的所需占空比。该数字字在一个实施方案中可表示开关41将被启用或闭合的周期59 的百分比。电路73从Ref.72的基准发生器接收基准电压。在其他实施方案中，Cap.控制输入35上的信号可为模拟的，并且可省略电路73。开关75和76接收相应控制信号48和47，并且在放大器80的反相输入处形成与开关41的占空比成比例的信号。放大器80是积分器 81的一部分，该积分器可对从开关75和76接收到的信号的值进行积分。例如，当开关41 的占空比增加时，放大器80的反相输入处的信号的值增加，反之亦然。放大器80在放大器80的输出上形成误差信号(ES)，该误差信号表示开关41的占空比(因此Cap.断开时间信号48)的所需值与实际值之间的差值。

占空比调节电路51在输入52上接收误差信号(ES)，并且在电路51的输出上形成占空比 Cap.时钟53。Cap.时钟53以晶体管43的频率切换。电路51响应于误差信号的值而增加或减小Cap.时钟53的占空比。非重叠(NOV)电路82接收Cap.时钟53并且形成非重叠控制信号47 和48。在一个实施方案中，Cap.断开时间信号48的占空比可与Cap.时钟53的占空比基本上相同。电路70允许电路25的用户利用电路25外部的部件(诸如在Cap.控制输入35上接收到的信号)来调节电路37的占空比。因此，占空比可被调节到一定值，并且针对用于电感器14的电感器的值和用于电容器28的电容器的值进行优化以便为电路25的操作提供最佳效率。本领域技术人员将理解，最佳效率可根据电感器14和电容器28的值和类型而变化。

返回参见图2，本领域技术人员将理解，改变开关41(因此电路37)的占空比，可改变Cap.断开时间信号48被断言以闭合开关41的周期59内相对于Ind.接通时间信号49的位置，并且还可改变Cap.接通时间信号47被断言以闭合开关38和39的周期内相对于Ind.接通时间信号49的位置。因此，图2所示Ind.接通时间信号49与信号47和48之间的时序关系或者相对于彼此的位置是对于Cap.断开时间信号48的一个特定占空比而言的，因此对于电路 37的其他占空比而言，开关41及与其的关系可改变。

为了有利于上述特征，比较器84的非反相输入连接到输入34，并且比较器84的输出连接到锁存器89的复位输入。比较器84的反相输入被连接以从振荡器85接收斜坡信号 86。锁存器89的置位输入被连接以从振荡器85接收时钟信号87。锁存器89的Q输出共同连接到电路51的输入和电路82的输入以形成Ind.接通时间信号49。电路73的输入被连接以在 Cap.控制输入35上接收信号。电路73的输入连接到Ref.72的输出和开关75的第一端子。电路73的输出被配置为形成信号74，并且连接到放大器80的非反相输入。放大器80的反相输入共同连接到电容器79的第一端子和电阻器78的第一端子。电阻器78的第二端子共同连接到开关75的第二端子和开关76的第一端子。开关76的第二端子连接到端子27。开关76的控制输入被连接以接收Cap.接通时间信号47，并且开关75的控制输入被连接以接收控制Cap.断开时间信号48。放大器80的输出共同连接到电容器79的第二端子和电路51的输入52。电路51的输出连接到电路82的输入。电路82的第一输出被配置为形成Cap.接通时间信号48，并且第二输出被配置为形成Cap.断开时间信号48。

图4示意性地示出了占空比调节电路106的实施方案的一部分的示例，该占空比调节电路可为电路51(图3)的替代实施方案。电路106包括斜坡发生器电路107，该斜坡发生器电路与驱动Ind.接通时间信号49同步。在一个实施方案中，电路107可响应于Ind.接通时间信号49的上升沿而引发斜坡信号的生成。比较器109将在输入52上接收到的误差信号与斜坡信号进行比较，并且在比较器109的输出上形成占空比Cap.时钟53。

在电路106的实施方案中，比较器109的反相输入连接到输入52。比较器109的非反相输入连接到斜坡电路107的斜坡输出。电路107的输入被连接以接收Ind.接通时间信号49。比较器109的输出连接到电路51的输出。

图5示意性地示出了控制电路93的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为电路45或者电路70(图3)的一部分的替代实施方案的实施方案。电路93包括占空比控制电路94，该占空比控制电路可为电路45(图1)或电路71(图3)的一部分的替代实施方案。电路93的实施方案可被配置为调节电路37或开关41的占空比(DT)以形成具有基本上恒定的峰值的Vc电压，该峰值响应于从电路25外部接收到的信号来控制。

电路93可被配置为响应于在电路93的Cap.控制输入35上接收到的信号而形成一定值的占空比(DT)。电路93在Cap.控制输入35上接收数字字，并且将该数字字转换为模拟信号100，该模拟信号表示电压Vc的所需值。积分器102诸如从电阻器95和96的电阻分压器接收表示电压Vc的信号。积分器102还接收表示电压Vc的所需值的模拟信号100，并且形成误差信号(EV)，该误差信号表示电压Vc的所需值与实际值之间的差值。电路51接收误差信号(EV)并且调节Cap.断开时间信号48(因此电路37)的占空比(DT)，以保持电压Vc的值为基本上恒定的。例如，当电压Vc的值减小时，EV信号增加，这会增加开关41和电路 37的占空比(DT)，从而增加电压Vc的值。

电路94的实施方案可包括电路99的输入可连接到Cap.控制输入35，并且电路99的输出可被配置为形成信号100并连接到放大器103的非反相输入。放大器103的反相输入可共同连接到电阻器97的第一端子和电容器98的第一端子。电阻器97的第二端子可共同连接到电阻器95的第一端子和电阻器96的第一端子。电阻器95的第二端子可连接到节点36。电阻器96的第二端子可连接到端子27。电容器98的第二端子可共同连接到放大器103的输出和电路51的输入52。

图6示意性地示出了占空比控制电路150的实施方案的一部分的示例，该占空比控制电路可为电路45的一部分的替代实施方案、或电路71(图3)或94(图5)或者下文将进一步解释的电路145(图7)中任何一者的替代实施方案。电路150的实施方案可被配置为调节电路37的占空比(DT)，使得在晶体管43的周期期间电源12所提供的电流153(图1) 的值不大于在晶体管43的前一周期期间电流153的值。电路150可具有这样的实施方案，该实施方案包括在晶体管43的当前周期内调节占空比(DT)，使得当前周期内的电流153的值不大于来自晶体管43的紧邻的前一周期的值。电路150的实施方案包括输入，该输入被连接以从电流感测电路152(图1)接收电流感测信号151，该电流感测信号表示电流153 的值。电路150可包括积分器电路154，该积分器电路将电流153的值对晶体管43的周期积分并且形成信号155，该信号表示在晶体管43的该特定周期期间电流153所输送的总电流。实施方案可包括电路154形成信号155以表示电流153所输送的总电荷。存储电路156 可被配置为存储电流153的值或表示该值的信号。电路156可具有可被配置为在晶体管43 的周期结束时存储信号155的值的实施方案。电路156的实施方案可为电容器，该电容器被配置为由开关响应于Ind.接通时间信号49而切换到信号155。比较器158可被配置为将表示在前一周期期间电流153的值的存储值与表示当前周期期间的值的信号155进行比较并且形成信号159，如果电流153在当前周期中大于前一周期，则该信号具有断言值，而如果电流153在当前周期中小于前一周期，则该信号被否定。求和电路161可被配置为对晶体管43的多个周期内的信号159的值进行求和并且形成误差信号162，该误差信号表示电流153已从前一值增加或减小多少。电路150的实施方案可向电路51的输入52施加信号162。因此，电路150改变电路37的占空比以使电源12所提供的电流最小化，从而提高系统10的效率。

例如，在一个实施方案中，负载11可为一串或多串LED。在这种实施方案中，系统的稳态操作本会向负载11提供基本上恒定的电流。如果负载11或环境条件出现微小变化，则有利的是使这种变化引起的电流153的任何变化最小化。

如图6的虚线框所示，电路161的实施方案可包括数字计数器，该数字计数器响应于信号159的断言或否定状态，而在晶体管43的每个周期内递增计数或递减计数。计数器所形成的数字字可由数模转换器接收以形成信号162。在其他实施方案中，比较器158和电路161可为模拟电路。

图7示意性地示出了控制电路120的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为电路45或电路70或电路93的一部分的替代实施方案的实施方案。电路120包括电感器控制电路121和占空比控制电路145。电路145可为电路71或94或者电路150中的任何一者。

电路121的实施方案被配置为控制晶体管43以便以准谐振操作模式操作电路25或者系统10(图1)。在准谐振操作模式的实施方案中，可在晶体管43的周期期间响应于电流22 变为零或基本上为零而启用晶体管43，并且响应于流过晶体管43的电流42的峰值达到所需值而禁用晶体管43。因此，切换晶体管43的频率可根据负载11(图1)的操作而变化。开关38、39和41的频率与晶体管43基本上相同。电路121包括PWM锁存器141、被配置为检测电流22(图1)的过零的过零检测(ZCD)电路126、以及控制流过晶体管43的电流42的峰值的峰值电流控制电路128。电路128被配置为接收来自输入34的反馈(FB)信号、来自电流感测电路44(图1)的表示电流42的值的电流感测(CS)信号。电路126在一个实施方案中也可被配置为接收表示电流22的值的电感器电流感测(Ic)信号，并且检测电流22的值何时基本上为零或者接近零，且作为响应，使锁存器141置位以断言Ind.接通时间信号49 并启用晶体管43。电路128被配置为接收电流感测(CS)信号和反馈(FB)信号，并且响应于电流42的峰值而使锁存器141复位，从而否定信号149并禁用晶体管43。

为了有利于前述操作，电路121的第一输入被连接以接收FB信号并且连接到放大器 130的非反相输入，该放大器的反相输入被连接以从基准发生器或Ref 129接收基准电压。放大器130的输出131连接到比较器134的非反相输入，该比较器的输出连接到锁存器141 的复位输入。比较器134的反相输入连接到求和电路139的输出。电路139的第一输入连接到斜坡电路136的输出以接收斜坡信号，并且电路139的第二输入连接到电路121的输入 123以接收CS信号。电路139可具有被配置为将斜坡信号添加到CS信号的实施方案。锁存器141的Q输出被配置为形成Ind.接通时间信号49，并且还连接到斜坡电路136的输入和电路145的输入。

图8示意性地示出了电容器升压电路200的实施方案的一部分的示例，该控制电路可具有可为电路37(图1)的替代实施方案的实施方案。电路200包括P沟道MOS晶体管 202，该P沟道MOS晶体管被配置为以与电路37的开关38类似的方式操作。电路200的P沟道MOS晶体管203被配置为以与电路37的开关41类似的方式操作。沟道MOS晶体管205被配置为以与电路37的开关39类似的方式操作。晶体管202的源极共同连接到输入26和晶体管203的源极。晶体管202的漏极连接到输出29，并且被配置为连接到电感器14的端子和电容器28的端子。晶体管203的漏极共同连接到晶体管205的漏极和端子32。晶体管205的源极连接到端子27。晶体管205的栅极共同连接到晶体管202的栅极并且接收Cap.接通时间信号47。晶体管203的栅极被连接以接收Cap.断开时间信号48。

图9示出了形成于半导体管芯216上的半导体器件或集成电路215的实施方案的一部分的放大平面图。在一个实施方案中，电路25及电路70、93、150或120中的任何一者可形成于管芯216上。为了使图看起来简单，管芯216还可包括未在图9中示出的其他电路。可通过本领域的技术人员公知的半导体制造技术将电路和器件或集成电路215形成于管芯 216上。

根据所有前述内容，本领域技术人员将理解，电源控制系统的电路的实施方案包括：

控制电路(诸如电路45)，该控制电路被配置为以具有周期的频率操作电源开关(诸如开关43)以控制流过电感器(诸如电感器14)以及流过该电源开关的电流(诸如电流 22)，以向负载提供输出电压，其中该控制电路以具有周期的频率操作电源开关；

第一开关(诸如开关38)，该第一开关具有第一端子、第二端子和控制端子，该第一开关的第一端子被配置为耦接到电感器的第一端子并耦接到升压电容器(诸如电容器 28)的第一端子，该第一开关的第二端子被配置为耦接到电源(诸如电源12)的第一端子；

第二开关(诸如开关39)，该第二开关具有第一端子、第二端子和控制端子，该第二开关的第一端子被配置为耦接到升压电容器的第二端子，该第二开关的第二端子被配置为耦接到电源的第二端子，其中该控制电路以该频率操作第一开关和第二开关并且在该周期的基本上第一部分内启用第一开关和第二开关；和

第三开关(诸如开关41)，该第三开关具有第一端子、第二端子和控制端子，该第三开关的第一端子耦接到第二开关的第一端子，该第三开关的第二端子耦接到第一开关的第一端子，其中该控制电路以该频率操作该第三开关并且以与第一开关基本上相反的相位操作该第三开关。

在替代实施方案中，在第一开关闭合的时间的至少一部分内，第三开关的控制端子可被启用以闭合第三开关。

另一个实施方案可包括控制电路被配置为独立于输出电压来调节第一开关、第二开关和第三开关的占空比。

实施方案可包括控制电路被配置为操作第一开关、第二开关、第三开关和电源开关。

在一个实施方案中，电源开关的第一端子可被配置为耦接到电感器的第二端子，电源开关的第二端子被配置为耦接到电源的第二端子，并且电源开关的控制端子被配置为由控制电路操作。

实施方案可包括电源开关是MOS晶体管。

另一个实施方案可包括控制电路可被配置为调节第一开关、第二开关和第三开关的占空比以在电感器的第一端子处保持基本上固定的电压。

在一个实施方案中，控制电路可被配置为调节第一开关、第二开关和第三开关的占空比，使得该频率的第一周期期间来自电源的电流的值基本上不大于紧邻的前一周期。

实施方案可包括控制电路可被配置为将该频率形成为基本上固定的，并且响应于外部控制信号的值而将第一开关、第二开关和第三开关的占空比形成为基本上固定的第一占空比。

该电路可具有这样的实施方案，其中该控制电路可被配置为调节电源开关的频率和占空比以响应于负载的值而改变。

本领域技术人员将理解，形成电源控制电路的方法可包括：

形成具有仅三个开关的电容性升压电路，诸如电路37，这三个开关被配置为耦接到仅一个升压电容器，其中电容性升压电路被配置为从电压源接收输入电压并且形成第一电压以施加到电感器的第一端子；

形成具有电源开关的电感器开关电路，该电源开关被配置为以一定频率切换电感器的第二端子以形成负载的输出电压，其中响应于该输出电压的值而形成电源开关的第一占空比；以及

形成控制电路以便以该频率切换三个开关，其中该控制电路被配置为将三个开关中的第一开关的第二占空比形成为不同于三个开关中的第二开关的第三占空比，其中该控制电路被配置为独立于输出电压的值来形成第二占空比和第三占空比。

该方法还可具有这样的实施方案，该实施方案可包括将控制电路配置为响应于从电压源接收到的输入电流来调节第二占空比和第三占空比。

该方法的实施方案可包括将控制电路配置为调节第二占空比和第三占空比，使得在该频率的第一循环内从电压源接收到的输入电流基本上不大于该频率的紧邻的前一循环。

另一个实施方案还可包括将电感器开关电路配置为以准谐振模式操作。

实施方案可包括将控制电路配置为调节第二占空比和第三占空比，使得在输入电压变化的情况下第一电压的峰值在该频率的两个或更多个循环内为基本上恒定的。

本领域技术人员还将理解，电源控制系统的电路的实施方案可包括：

电源开关，该电源开关被配置为耦接到电感器的第一端子并且控制流过电感器的电流并且将输出电压调节到所需值；

电容性升压电路，该电容性升压电路具有仅三个开关和仅一个升压电容器，该电容性升压电路被配置为接收输入电压并且形成第一电压以施加到电感器的第二端子；和

控制电路，该控制电路被配置为以第一频率切换电源开关以便将输出电压调节到所需值，该控制电路被配置为以基本上该频率切换三个开关并且调节三个开关的占空比。

在另一个实施方案中，该控制电路可被配置为响应于输出电压的值而形成电源开关的占空比，并且独立于输出电压的值来调节三个开关的占空比。

实施方案可包括控制电路可被配置为调节三个开关的占空比以在输入电压变化的情况下将第一电压形成为基本上恒定的。

在一个实施方案中，该控制电路可被配置为调节三个开关的占空比以将在第一频率的第一循环内从输入电压接收到的电流形成为不大于来自紧邻的前一循环的值。

该控制电路可包括这样的实施方案，该实施方案可被配置为独立于输出电压的值来调节三个开关的占空比。

本领域技术人员还将理解，电源控制电路的实施方案可包括：

电容性升压电路，该电容性升压电路具有仅三个开关，该电容性升压电路被配置为耦接到仅一个升压电容器，其中该电容性升压电路被配置为从电压源接收输入电压并且形成第一电压以施加到电感器的第一端子；

电感器开关电路，该电感器开关电路用于控制电源开关，该电源开关被配置为以一定频率切换电感器的第二端子以便形成负载的输出电压，其中响应于该输出电压的值而形成电源开关的第一占空比；和

控制电路，该控制电路用于以该频率切换三个开关，其中该控制电路被配置为将三个开关中的第一开关的第二占空比形成为不同于三个开关中的第二开关的第三占空比，并且其中该控制电路被配置为独立于输出电压的值来形成第二占空比和第三占空比。

另一个实施方案可包括控制电路调节第二占空比和第三占空比，使得在输入电压变化的情况下第一电压的峰值在该频率的两个或更多个循环内为基本上恒定的。

鉴于上述全部内容，很明显公开了一种新颖的器件和方法。形成电源控制电路以便以与电感器控制电路的电感器开关相同的频率操作电容器升压控制电路的开关，有利于控制电感器开关的接通时间与向电感器施加的电压的升压值之间的关系以便于提高操作效率。形成电容器升压电路以便在电感器开关的周期过程中的电感器开关的接通时间的至少一部分期间以大于输入电压的值形成至电感器的电压，提高了效率。另外，形成电源控制电路以便在电感器开关的接通时间期间以两种增加速率形成电感器电流并且通过调节电容器升压电路的占空比来调节这两种不同速率的持续时间，也提高了效率。此外，形成电源控制电路以便以两种不同减小速率形成电感器电流并且通过调节电容器升压电路的占空比来调节这两种不同速率的持续时间，也提高了效率。

虽然通过特定优选的实施方案和示例性实施方案描述了本说明书的主题，但本说明书的前述附图和描述仅仅描绘了主题的实施方案的典型非限制性示例，因此并不将前述附图和描述视为限制其范围，对本领域技术人员而言，许多备选方案和变型都将是显而易见的。如本领域技术人员将理解，系统10及电路45、70、93、106、150和120的示例性形式用作媒介解释以相同频率操作电感器开关和电容器升压开关的操作方法，同时相对于电感器开关的周期来改变电容器升压开关的占空比。或者，作为媒介解释以相同频率操作电感器开关和电容器升压开关，同时在电感器开关的周期期间改变向电感器施加的升高电压。本领域技术人员还将理解，将LED用作电路25的负载的示例仅是解释电路25向电感器施加两种不同电压以提高效率或者解释被配置为将电流22形成为具有上升时间的两种不同速率或者下降时间的两种不同速率的电路的媒介。本领域技术人员将理解，本文所述的任何电路或方法可用于形成可基本上不含极点和零点的滤波器电路，诸如电源控制回路的滤波器或补偿电路。例如，从滤波器减少或基本上消除极点和零点。

如下文的诸项权利要求所反映，本实用新型的各方面具有的特征可少于前文公开的单个实施方案的所有特征。所以，下文表述的诸项权利要求特此明确地并入具体实施方式中，且每项权利要求本身都代表本实用新型的独立实施方案。此外，尽管本文描述的一些实施方案包含其他实施方案中包含的一些特征，却未包含其中包含的其他特征，但本领域技术人员应当理解，不同实施方案的特征的组合意在属于本实用新型的范围，而且意在形成不同的实施方案。