专利名称：Dc/dc变换装置和dc/dc变换方法
技术领域：
本发明涉及DC/DC变换装置和DC/DC变换方法。
背景技术：
DC/DC变换装置通常通过对供应电压进行上变换或对供应电压进行下变换来提供 输出电压。DC/DC变换装置应用在例如供移动通信使用的设备和数码相机中。使用降压操 作模式的DC/DC变换器用于对供应电压进行下变换，而使用升压操作模式的DC/DC变换器 用于对供应电压进行上变换。如果供应电压几乎与输出电压相同，则可以使用降压-升压 操作模式。文献EP1804368A1示出具有降压操作模式、升压操作模式和降压_升压操作模式 的DC/DC变换器。$ [JB 自 Unitrode & 目白勺 Unitrode Application Note U-97 白勺 “Modelling， Analysis and Compensation of the Current-Mode Converter(电、流型变换器的建模、分 析和补偿)”中描述了具有斜坡补偿的降压型变换器。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有高稳定性的DC/DC变换装置和DC/DC变换方法。由根据权利要求1的DC/DC变换装置和根据权利要求15的DC/DC变换方法来实 现此目的。在各个从属权利要求中提供了优选的实施例。在一个实施例中，DC/DC变换装置包括输入端、输出端、以及将输入端耦合到输出 端的开关装置。开关装置包括线圈和至少两个开关。另外，DC/DC变换装置包括耦合到开 关装置的电流检测电路。另外，DC/DC变换装置包括比较器。比较器的第一输入端耦合到 所述输出端。进一步地，比较器的第二输入端耦合到电流检测电路的输出。比较器的输出 端耦合到开关装置。此外，DC/DC变换装置包括斜坡发生器，斜坡发生器耦合到比较器的第 一输入端或耦合到比较器的第二输入端。供应电压施加到输入端子。通过开关装置，在输出端子处提供输出电压。通过对 供应电压进行降压-升压变换，开关装置的线圈和至少两个开关产生输出电压。由电流检 测电路检测线圈电流。基于比较器执行的比较结果来控制开关装置的开关中的至少一个开关。有利地，斜坡发生器提供开关装置的降压_升压变换的稳定化。有利地，通过缩短 线圈电流以大斜率上升的开关阶段，可以实现线圈电流的稳定化。在实施例中，在可以是降压-升压操作模式和升压操作模式中的一个操作模式 下，在某时间点，包括线圈和至少两个开关的开关装置提供输出电压。可替换地，在某时间 点，开关装置处于一个操作模式，该操作模式是降压-升压操作模式或降压操作模式。优选 地，在某时间点，开关装置处在来自于包含降压-升压操作模式、降压操作模式以及升压操 作模式的组中的操作模式。
DC/DC变换装置适于提供三种不同的操作模式，即降压_升压操作模式、降压操作 模式和升压操作模式。如果开关装置处于降压_升压操作模式，则DC/DC变换装置处于降 压_升压操作模式。类似地，如果DC/DC变换装置处于降压操作模式或升压操作模式，则开 关装置也分别处于降压操作模式或升压操作模式。在实施例中，斜坡发生器产生斜坡信号，使得斜坡信号的斜率取决于DC/DC变换 装置的操作模式。因此，提高了电压变换的稳定性。在实施例中，电流检测电路产生电流信号。线圈电流是流经线圈的电流。在实施例中，斜坡发生器提供斜坡形式的斜坡信号。周期性地产生斜坡信号。在 时钟周期内，斜坡信号包括一个斜坡。优选地，在时钟周期内，斜坡信号包括最多一个斜坡。 比较器基于输出电压、电流信号和斜坡信号来提供比较信号。优选地，在降压-升压操作模式的多个开关阶段中的开关阶段期间，斜坡信号上 升，以及在降压-升压操作模式的多个开关阶段中的至少另外的开关阶段期间，斜坡信号 是恒定的。因此，可以降低DC/DC变换装置的功耗。在实施例中，在降压-升压操作模式的多个开关阶段中的一个开关阶段中，斜坡 信号具有不为0的斜率。在降压-升压操作模式的多个开关阶段中的另外的开关阶段中， 斜坡信号具有恒定值。在降压操作模式的一个开关阶段中和在升压操作模式的一个开关阶 段中，斜坡信号可具有不为0的斜率。进一步地，在降压操作模式的另外的开关阶段中和升 压操作模式的另外的开关阶段中，斜坡信号具有恒定值。由于在时间周期内，斜坡信号并非 在不同阶段的所有开关阶段中都增加，故可以有利地减少功耗。在周期内的具有可控持续时间的开关阶段中，斜坡信号的斜率可以不为0。斜坡信 号可以在周期内的至少一个开关阶段中具有恒定值。在具有预定持续时间的开关阶段中， 斜坡信号可以具有恒定值。该恒定值可以为0。因此，在DC/DC变换装置的不同开关阶段， 斜坡信号可以不在每一个开关阶段中都具有斜率。斜坡信号的斜率可以是供应电压和输出电压的函数。在一个实施例中，斜坡发生器包括输出电流源。输出电流源的输出端连接到斜坡 发生器的输出端。斜坡发生器的输出端可以耦合到比较器的第二输入端。DC/DC变换装置 可以包括第一电阻器，第一电阻器将比较器的第二输入端耦合到参考电位端。因此，实现了 将斜坡电路产生的斜坡信号和电流检测电路产生的电流信号相加的有效方法。在另一实施例中，DC/DC变换装置包括第一电阻器，第一电阻器将比较器的第二输入端耦合到参考电位端。斜坡发生器的输出端连接到比较器的第二输入端。斜坡发生器将 电流形式的斜坡信号提供到该电阻器的第一端。此外，电流检测电路也将电流形式的电流 信号提供到该电阻器的第一端。因此，施加到比较器的第二输入端的感测电压由被提供有 斜坡信号和电流信号的总和的第一电阻器的两端的电压降产生。在降压-升压变换的开关 阶段的一个阶段中，通过将斜坡信号相加到电流信号，可以增加感测电压，使得在比不具有 斜坡发生器的DC/DC变换装置更早的时间点，比较器触发从所述开关阶段到下一个开关阶 段的切换。通过第一电阻器使斜坡信号和电流信号实现了经济有效的相加。根据本发明的方面，一种用于DC/DC变换的方法包括通过使用线圈在降压-升压 操作模式下进行操作来将供应电压变换为输出电压。另外，通过感测线圈电流提供电流信 号，以及提供斜坡信号。另外，取决于降压-升压变换的输出电压的误差电压与取决于电流信号和斜坡信号的感测电压相比较，或者替代地，取决于输出电压和斜坡信号的误差电压 与取决于电流信号的感测电压相比较。基于比较结果产生比较信号。进一步地，比较信号 使用降压_升压操作模式对变换进行控制。斜坡信号的优点在于通过减小线圈电流的峰值的上升，实现降压-升压变换的
高稳定性。在实施例中，通过使用线圈在降压-升压操作模式或升压操作模式中将供应电压 变换为输出电压。替代地，通过使用线圈在降压-升压操作模式或降压操作模式中将供应 电压变换为输出电压。优选地，在包含降压_升压操作模式、升压操作模式和降压操作模式 的组中的一个操作模式中，将供应电压变换为输出电压。在实施例中，产生斜坡信号，使得斜坡信号的斜率取决于操作模式。
对示例性实施例的附图进行的以下描述可以进一步图示和解释本发明。各个具有 相同结构和相同作用的装置使用相同的附图标记。在附图的每一幅图中，对于在功能上彼 此对应的电路或装置，不进行重复描述。图1A至1C示出根据本发明原理的DC/DC变换装置的示例性实施例和斜坡发生器 的示例性实施例，图2A至2C示出根据本发明原理的DC/DC变换装置的替代示例性实施例和斜坡发 生器的两个示例性实施例，图3A至3F示出根据本发明原理的降压_升压操作模式、升压操作模式和降压操 作模式的示例性实施例，图4A至4C，示出根据本发明原理的斜坡发生器的信号的示例性实施例，图5A和5B分别示出具有斜坡发生器和不具有斜坡发生器的处于降压_升压操作 模式的DC/DC变换装置的信号的示例性实施例，以及图6A和6B，示出根据本发明原理的斜坡发生器的电路部分的示例性实施例。
具体实施例方式图1A示出根据本发明原理的DC/DC变换装置的第一示例性实施例。DC/DC变换装 置包括输入端子10、开关装置11和输出端子12。开关装置11将输出端子12耦合到输入 端子10。电压源13安置在输入端子10和参考电位端14之间。输出电容器15将输出端子 12耦合到参考电位端14。另外，表示DC/DC变换装置所驱动的负载的负载电阻16安置在 输出端子12和参考电位端14之间。DC/DC变换装置还包括分压器17，分压器17将输出端 子12耦合到参考电位端14，并具有第一分压电阻器18和第二分压电阻器19。第一分压电 阻器18和第二分压电阻器19串联连接在输出端子12和参考电位端14之间。进一步地， DC/DC变换装置包括具有第一输入端21的第一放大器20，第一输入端21耦合到第一分压 电阻器18和第二分压电阻器19之间的抽头(tap)。此外，DC/DC变换装置包括具有第一输 入端25的比较器24，第一输入端25耦合到第一放大器20的输出端23。DC/DC变换装置还 包括具有输入端29的逻辑电路28，输入端29连接到比较器24的输出端27。逻辑电路28 的输出端30连接到开关装置11的输入端。
另外，DC/DC变换装置包括具有第一时钟输入端32的模式选择电路31，第一时钟输入端32连接到时钟电路37的输出端38。模式选择电路31的第一输入端33经由第一放 大器20和分压器17耦合到输出端子12。因此，模式选择电路31的第一输入端33连接到 第一放大器20的输出端23。模式选择电路31包括第一输出端34和第二输出端35。模式 选择电路31的第一输出端34连接到逻辑电路28的第一模式输入端39。类似地，模式选择 电路31的第二输出端35连接到逻辑电路28的第二模式输入端40。另外，模式选择电路 31还包括第三输出端36，第三输出端36连接到逻辑电路28的第三模式输入端41。此外，开关装置11包括第一、第二、第三和第四开关42至45、以及线圈46。线圈 46还可以称为电感器。第一开关42将输入端子10耦合到线圈46的第一端47。第二开关 43将线圈46的第一端47耦合到参考电位端14。另外，第三开关44将线圈46的第二端48 耦合到参考电位端14。第四开关45将线圈46的第二端48耦合到输出端子12。逻辑电路 28的输出端30耦合到四个开关42至45的各个控制端。另外，开关装置11还包括串联电 阻器49，串联电阻器49与线圈46串联连接。电阻器49的第一端连接到线圈46，而电阻器 49的第二端连接到第四开关45。串联电阻器49的第一端和第二端耦合到DC/DC变换装置 所包含的电流检测电路50的两个输入端。电流检测电路50的输出端52耦合到比较器24 的第二输入端26。电流检测电路50包括另外的放大器51，该另外的放大器51在其输入侧 耦合到串联电阻器49的第一端和第二端。另外的放大器51的非反相输入端连接到第一端， 而另外的放大器51的反相输入端连接到串联电阻器49的第二端。另外的放大器51在其 输出侧经由电流检测电路50的输出端52耦合到比较器24的第二输入端26。另外的放大 器51被实现为运算跨导放大器。另外，DC/DC变换装置包括具有第一输入端61的斜坡发生器60，第一输入端61连 接到时钟电路37的输出端38。斜坡发生器60的第二输入端62连接到比较器24的输出端 27。斜坡发生器60的第三输入端63连接到模式选择电路31的第一输出端34。此外，斜坡 发生器60还连接到输入端子10和连接到参考电位端14。斜坡发生器60包括输出端64， 输出端64耦合到比较器24的第二输入端26。此外，DC/DC变换装置包括第一电阻器65， 第一电阻器65将比较器24的第二输入端26耦合到参考电位端14。因此，第一电阻器65 与比较器24的第二输入端26之间的节点66连接到电流检测电路50的输出端52和连接 到斜坡发生器60的输出端64。模式选择电路31产生降压_升压激活信号M0DEBB，并经由模式选择电路31的第 一输出端34将降压-升压激活信号MODEBB施加到斜坡发生器60的第三输入端63和施加 到逻辑电路28的第一模式输入端39。另外，模式选择电路31提供升压激活信号M0DEB0， 并经由模式选择电路31的第二输出端35将升压激活信号MODEBO施加到逻辑电路28的第 二模式输入端40。此外，模式选择电路31在第三输出端36处产生降压激活信号M0DEBU。 降压激活信号MODEBU提供到逻辑电路28的第三模式输入端41。逻辑电路28控制开关装 置11。因此，逻辑电路28设置开关装置11的操作模式。对开关装置11的操作模式的控 制取决于提供到逻辑电路28的激活信号。如果降压_升压激活信号MODEBB被设置，则逻 辑电路28将开关装置11的操作模式设置为降压-升压操作模式，或者，如果升压激活信 号MODEBO被设置，则逻辑电路28将开关装置11的操作模式设置为升压操作模式。以对应 的方式，如果降压激活模式信号MODEBU被设置，则逻辑电路28将开关装置11设置为降压操作模式。如果这些信号中的一个被设置，则这个被设置的信号具有逻辑高电平。在每个 时间点，在这三个激活信号M0DEBB、M0DEBU、M0DEB0中，最多有一个激活信号具有逻辑高电 平。在时钟周期内，只有一个操作模式是激活的。供应电压VIN通过电压源13被施加到输入端子10。开关装置11在输出端子12 处提供输出电压V0UT。时钟电路37在时钟电路37的输出端38处提供时钟信号CLK。时 钟信号CLK被供应到斜坡发生器60的第一输入端61。此外，时钟信号CLK还被施加到模式 选择电路31的第一时钟输入端32和逻辑电路28的时钟输入端53。基于输出电压V0UT， 通过分压器17产生反馈电压VFB。在第一分压电阻器18和第二分压电阻器19之间的抽头 (tap)处提供反馈电压VFB。反馈电压VFB被提供到第一放大器20的第一输入端21，而参 考电压VREF提供到第一放大器20的第二输入端22。反馈电压VFB与参考电压VREF之间 的差通过第一放大器20被放大，并且在第一放大器20的输出端23处以误差电压VE的形 式被提供。可以根据如下公式近似地计算反馈电压VFB <formula>formula see original document page 9</formula>式中，VOUT是输出电压的值，R1是第一分压电阻器18的值，R2是第二分压电阻器 19的值，以及、是第一分压器17的分压系数。由于第一放大器20的第一输入端21设计为反相输入端，以及第一放大器20的第 二输入端22设计为同相输入端，故可以根据如下公式近似地计算误差电压VE <formula>formula see original document page 9</formula>
式中，VREF是参考电压，以及0是第一放大器20的放大系数。应当在输出端子 12处提供的输出电压V0UT的期望参考值VREF0可以近似地由如下公式来确定
<formula>formula see original document page 9</formula>式中，VREF是参考电压，以及、是第一分压器17的分压系数。基于误差电压VE来产生比较信号ST。误差电压VE被提供到比较器24的第一输 入端25，使得在比较器24的输出端27处提供比较信号ST。比较信号ST被施加到逻辑电 路28的输入端29。第一和第二控制信号SP1、SP2由逻辑电路28提供。第一和第二控制信 号SP1、SP2取决于比较信号ST、降压-升压激活信号M0DEBB、升压激活信号M0DEB0、降压 激活信号M0DEBU以及时钟信号CLK。第一和第二控制信号SP1、SP2由逻辑电路28产生， 并经由逻辑电路28的输出端30被提供到第一至第四开关42至45。线圈电流IL流经线圈46，并且因而也流经串联电阻器49。因此，产生串联电阻器 49的第一端子和第二端子之间的电压差，此电压差被提供到电流检测电路50。另外的放大 器51将串联电阻49的第一端子处的电压与第二端子处的电压之间的差进行放大，并在电 流检测电路50的输出端52处提供电流信号SIL。电流信号SIL的绝对值与线圈电流IL成 线性比例。电流检测电路50提供电流形式的电流信号SIL。斜坡发生器60产生斜坡信号SIC。斜坡信号SIC也被实现为电流形式。斜坡信 号SIC和电流信号SIL通过第一电阻器65流向参考电位端14，并产生感测电压VS，感测电 压VS被施加到比较器24的第二输入端26。通过斜坡发生器60增加感测电压VS，并且感测电压VS不仅仅取决于电流信号SIL。因此，根据如下公式，基于误差电压VE和感测电压VS之间的差产生比较信号ST:ST = 1 如果 VE-VR = VE-R · (SIL+SIC) >0ST = 0 如果 VE-VR = VE-R · (SIL+SIC)≤ 0， 式中，1表示逻辑高电平，0表示逻辑低电平，R是第一电阻器65的电阻值，SIL是 电流信号的值，以及SIC是斜坡信号的值。比较信号ST被施加到斜坡发生器60的第二输 入端62和逻辑电路28的输入端29。DC/DC变换装置不需要外部电路就可以通过模式选择电路31自动地设置三个激 活信号 MODraB、MODEBU, M0DEB0。在实施例中，第一开关42和第四开关45设计为ρ沟道场效应晶体管，而第二开关 43和第三开关44设计为η沟道场效应晶体管。逻辑电路28的输出端30的第一端子连接 到第一开关42和第二开关43的场效应晶体管的控制端。输出端30的第二端子连接到第 三开关44和第四开关45的场效应晶体管的控制端。第一控制信号SPl施加到第一开关42 和第二开关43的场效应晶体管的控制端，而第二控制信号SP2施加到第三开关44和第四 开关45的场效应晶体管的控制端。第一放大器20被实现为差动放大器。第一放大器20可以是测量放大器。替代地， 第一放大器20可以是运算放大器，或可以是运算跨导放大器，运算跨导放大器简称0ΤΑ。在一替代情况中，该替代情况不是示出的实施例，串联电阻器49由连接线代替， 并且通过测量流经第一开关42的电流来测量线圈电流IL。在未示出的替代实施例中，四个开关42至45中的一个或两个由二极管代替。例 如，第二开关43和/或第四开关45可以各自由二极管代替。下面结合图3Α至3F进一步解释图IA中所示的装置和元件的功能。图IB示出可以插入在图IA的DC/DC变换装置中的斜坡发生器的示例性实施例。 斜坡发生器60包括输出电流源67，输出电流源67的输出端连接到斜坡发生器60的输出 端64。输出电流源67还连接到输入端子10。输出电流源67被实现为电压控制型的电流 源。进一步地，输出电流源67包括连接到斜坡发生器60的第一节点68的控制输入端。斜 坡发生器60还包括斜坡电容器69，斜坡电容器69设置在第一节点68和参考电位端14之 间。另外，斜坡发生器60还包括第一电流源70，第一电流源70的输出端连接到第一节点 68。第一电流源70被实现为可编程电流源。此外，第一电流源70还连接到输入端子10。 在降压_升压激活信号MODEBB具有逻辑高电平的情形中，第一电流源70提供具有第一值 的电流。在升压激活信号MODEBO具有逻辑高电平的情形中，第一电流源70递送具有第二 值的电流。相应地，在降压激活信号MODEBU获得逻辑高电平的情形中，第一电流源70产生 具有第三值的电流。另外，斜坡发生器60还包括放电开关71，放电开关71设置在第一节点 68和参考电位端14之间。此外，斜坡发生器60包括第一逻辑门72，第一逻辑门72的输出端连接到放电开关 71的控制端。第一逻辑门72被实现为NOR门。第一逻辑门72在其输入侧耦合到斜坡发生 器60的第一输入端61、第二输入端62和第三输入端63。斜坡发生器60的延迟电路73将 斜坡发生器60的第一输入端61耦合到第一逻辑门72的第一输入端。延迟电路73被实现 为单稳态多谐振荡器。斜坡发生器60的第二逻辑门74在其输入侧耦合到延迟电路73的输出端和耦合到斜坡发生器60的第三输入端63。第二逻辑门74的输出端连接到第一逻辑 门72的第一输入端。第二逻辑门74被实现为AND门。另外，斜坡发生器60还包括触发器 75，触发器75的数据输出端连接到第一逻辑门的第二输入端。触发器75的设置输入端连 接到斜坡发生器60的第二输入端62，而触发器75的复位输入连接到斜坡发生器60的第一 输入端61。触发器75被实现为SR触发器。第一逻辑门72的第三输入端直接连接到斜坡 发生器60的第一输入端61。比较信号ST控制第一可控持续时间tdl。比较信号ST和时钟信号CLK被提供到 触发器75，触发器75产生触发器信号P。在每个时钟周期的开始，延迟电路73被时钟信号 CLK触发，产生具有第二预定持续时间tp2的脉冲。在降压_升压激活信号M0DEBB处于逻 辑高电平的情形中，在延迟电路73的输出端处的延迟的信号TP被提供到第一逻辑门72的 第一输入端。时钟信号CLK还被提供到第一逻辑门72的第三输入端。第一逻辑门72提供斜坡控制信号SR1到放电开关71的控制输入端。斜坡控制信 号SR1取决于时钟信号CLK、比较信号ST和降压-升压激活信号M0DEBB。斜坡控制信号SR1 控制斜坡信号SIC开始的时间点和斜坡信号SIC停止的时间点。第一节点68处的斜坡电 压VC被提供在斜坡电容器69的两端。斜坡电压VC由放电开关71控制。斜坡电压VC被 提供到输出电流源67的控制端，使得斜坡信号SIC取决于斜坡电压VC。如果在第一逻辑门 72的输出端处的斜坡控制信号SR1具有逻辑高电平，则放电开关71闭合，使得斜坡电容器 69不被充电。因此，斜坡电压VC具有近似为0V的值。在斜坡控制信号SR1具有逻辑低电平的情形中，放电开关71断开。在此情形中， 第一电流源70对斜坡电容器69进行充电，并且斜坡电压VC和斜坡信号SIC上升。斜坡电 容器69处的电荷线性增加，并且因而斜坡电压VC和斜坡信号SIC也线性上升。斜坡发生器60的第一输入端61到第一逻辑门72的第三输入端的连接确保了在 每个周期开始时，放电开关71闭合为期时钟信号CLK的脉冲的持续时间。因此，在每个时 钟周期开始时，斜坡电压VC的值为0V。斜坡电压VC的斜率取决于DC/DC变换装置的操作模式，因而斜坡信号SIC的斜率 取决于DC/DC变换装置的操作模式。这可以实现，因为通过第一电流源70的电流取决于激 活信号MODEBB、M0DEB0、M0DEBU。图4A至4C中示出对应于不同操作模式的斜坡信号SIC 的波形。在替代的实施例中，第一电流源70提供只具有一个值的电流。因此，斜坡电压VC 的斜率和斜坡信号SIC的斜率不受操作模式的影响。图1C示出可以插入在根据图1A的DC/DC变换装置中的斜坡发生器的替代实施 例。根据图1C的斜坡发生器60'包括第一逻辑门72和输出电流源67。第一逻辑门72的 输出端耦合到图1B和1C的斜坡发生器60、60'中的输出电流源67的控制输入端。斜坡 发生器60'包括数模转换器76，数模转换器76的输出端经由第一节点68耦合到输出电流 源67的控制端。另外，斜坡发生器60'还包括计数器77，计数器77的输出端耦合到数模 转换器76的输入端。此外，斜坡发生器60'还包括另外的时钟电路78，另外的时钟电路78 在其输出侧处耦合到计数器77的时钟输入端。计数器77的复位输入端耦合到第一逻辑门 72的输出端。在第一逻辑门72的输出端处的斜坡控制信号SR1对计数器77进行复位。在信号SRl获得逻辑低电平的情形中，计数器77对另外的时钟信号CLK2的脉冲从数字O开始进行 计数。另外的时钟信号CLK2由另外的时钟电路78提供，并具有比时钟信号CLK的频率高 的频率。因此，计数器77在其输出端处产生一系列上升的数字。这一系列上升的数字被提 供到数模转换器76，数模转换器76产生为线性上升的电压的斜坡电压VC。斜坡电压VC被 提供到输出电流源76的控制输入端，输出电流源76产生电流形式的斜坡信号SIC。图2A示出DC/DC变换装置的替代实施例。图2A的DC/DC变换装置是图1的DC/ DC变换装置的进一步发展。DC/DC变换装置包括斜坡发生器60"，斜坡发生器60"耦合到 比较器24的第一输入端24。这通过将斜坡发生器60〃耦合到第一放大器20的第二输入 端22来实现。DC/DC变换装置包括第二放大器80，第二放大器80具有第一输入端，以及具 有连接到斜坡发生器60"的输出端64的第二输入端82。第二放大器80的输出端连接到 第一放大器20的第二输入端22。斜坡发生器60"提供电压形式的斜坡信号SIC'。斜坡信号SIC'施加到第二放 大器80的第二输入端82。参考电压VREF提供到第二放大器80的第一输入端81。第二放 大器80被实现为差动放大器。因此，第二放大器80产生修正的参考电压VRE1，修正的参考 电压VREl取决于参考电压VREF和斜坡信号SIC'的差，并被施加到第一放大器20的第二 输入端22。在根据图2A的装置中，电流检测电路50所包含的另外的放大器51被设计为差 动放大器。因此，电流检测电路50提供电压形式的电流信号SIL。电流信号SIL直接提供 到比较器24的第二输入端26，作为感测电压VS。由于第一放大器20在其输出侧处连接到比较器24的第一输入端25，因此比较信 号ST也取决于斜坡信号SIC'。斜坡信号SIC'使得施加到比较器24的第一端25的误差 信号VE减小。根据图IA的装置，斜坡信号SIC'使得施加到比较器24的第二输入端26的 感测电压VS增加。因此，图IA和2A的DC/DC变换装置可以提供具有近似相等的值的比较信号ST。图2B示出可以插入在图2A的DC/DC变换装置中的斜坡发生器的示例性实施例。 图2B的斜坡发生器60"是图IB的斜坡发生器60的进一步发展。第一电流源70和斜坡 电容器69之间的第一节点68直接连接到斜坡发生器62"的输出端64。因此，斜坡信号 SIC'等于第一节点68处的斜坡电压VC。斜坡信号SIC'被以电压的形式提供。图2C示出可以安插在图2A的DC/DC变换装置中的斜坡发生器的示例性实施例。 图2C的斜坡发生器60' 〃是图IC的斜坡发生器60'的进一步发展。第一节点68直接连 接到斜坡发生器60'"的输出64。因此，数模转换器76的输出耦合到斜坡发生器60'“ 的输出64。斜坡信号SIC'近似等于斜坡电压VC。因此，斜坡信号SIC'被实现为电压的 形式。图3A示出通过降压-升压操作模式进行的变换的、具有四个开关阶段A、B、C、D的控制序列的示例性实施例。图3A的开关方案可以应用于图IA和2A所示的电路。在第一 开关阶段A期间，第一开关42和第四开关45处于闭合状态。在第一开关阶段A期间，第二 开关43和第三开关44处于断开状态。在第二开关阶段B期间，第一开关42和第三开关44 处于闭合状态，而第二开关43和第四开关45处于断开状态。在第三开关阶段C期间，第一 开关42和第四开关45处于闭合状态，而第二开关43和第三开关44处于断开状态。在第 四开关阶段D期间，第二开关43和第四开关45处于闭合状态，而第一开关42和第三开关44处于断开状态。第二开关阶段B持续的时间为第一可控持续时间tdl，以及第四开关阶 段D持续的时间为第二可控持续时间td2。第三开关阶段C包括第一预定持续时间tpl，以 及第一开关阶段A包括第二预定持续时间tp2。在第一、第二、第三开关阶段A、B、C期间， 第一控制信号SP1为低电平，而在第四阶段D期间，第一控制信号SP1为高电平。在第一、 第三、第四开关阶段A、C、D期间，第二控制信号SP2为低电平，而在第二阶段B期间，第二控 制信号SP2为高电平。图3B示意性地示出在图3A的表格中所描述的序列期间，以参考电流水平IR为基 准的、作为时间t的函数的线圈电流IL。示出了具有周期时间T的完整周期。周期时间T 是第一和第二预定持续时间tpl、tp2以及第一和第二可控持续时间tdl、td2的总和。在 第一开关阶段A期间，线圈电流IL从供应端子10流向输出端子12。随着线圈电流IL对 电容器15充电，输出电压V0UT增加。在第一开关阶段A期间，线圈电流IL的斜率即线圈 电流IL对时间t的导数，等于线圈46两端的电压降除以线圈46的电感L。在第一开关阶 段A中，线圈46两端的电压降是供应电压VIN的值减去输出电压V0UT的值。在降压-升 压模式中，输出电压V0UT与供应电压VIN处于相同的电压范围，因此，在第一开关阶段A期 间，斜率几乎为0。在第二开关阶段B期间，由于随着线圈46的第一端47和线圈46的第二 端48分别经由第一开关42和第三开关44直接连接到电压源13和直接连接到参考电位端 14，能量供应给线圈46，故线圈电流IL增加。在第二开关阶段B期间，线圈电流IL按照一 斜率上升，该斜率对应于供应电压VIN的值除以电感L。在第三开关阶段C中，第一开关42和第四开关45闭合，使得线圈46的第一端47 连接到电压源13，以及使得线圈46的第二端48连接到输出端子12。由于在第三开关阶段 C中，线圈电流IL的斜率是供应电压VIN和V0UT之间的电压差除以电感L，故线圈电流IL 几乎是恒定的。在第三和第四开关阶段C、D期间，线圈电流IL对输出电容器15充电。由 于在第四开关阶段D中，能量被供应给输出端子12以及输出电容器15，故线圈电流IL减 少。线圈电流IL下降的斜率由输出电压V0UT的负值除以电感L来定义。开关阶段A、B、C 和D周期性地被重复，以产生稳定的输出电压V0UT。输出电容器15通过线圈电流IL被充 电，并且用作DC/DC变换装置的负载的能量源，在图1A和2A中，DC/DC变换装置的负载由 负载电阻器16来表示。有利地，在四个开关阶段中的三个开关阶段期间，对输出电容器15充电。有利的 是，降压-升压操作包括第一和第三开关阶段A、C，在以降压-升压模式操作的期间，第一 和第三开关阶段A、C的持续时间不变化并且保持恒定。此外，降压_升压操作模式还包括 第二开关阶段B，第二开关阶段B具有可以变化的第一可控持续时间tdl，以便实现微小值 的误差电压VE。比较信号ST激发第二开关阶段B的结束，并且进而控制第一可控持续时 间tdl。降压-升压模式的四个开关阶段A、B、C、D的持续时间的总和是恒定的周期时间T。 因此，时钟周期中最后的开关阶段即第四开关阶段D，持续时间为第二可控持续时间td2， 可以通过周期时间T的值、第一可控持续时间tdl的值、以及第一和第二预定持续时间tpl、 tp2的值导出第二可控持续时间td2。图3C示出了用于图1A和2A中所示的DC/DC变换装置的升压操作模式的示例性 控制序列。控制序列包括两个开关阶段，即图3A中表格所示的序列的第一开关阶段A和第 二开关阶段B。这两个开关阶段A、B周期性地被重复。在第二开关阶段B期间，第一开关42和第三开关44闭合，因而能量从电压源13供应给线圈46。在接下来的开关阶段A中， 由于第一开关42和第四开关45闭合，故能量从线圈46供应给输出端子12。即使输出电压 VOUT大于供应电压VIN，在第一开关阶段A中，线圈电流IL也可以流到输出电容器15。图3D示出了在具有图3C表格中所描述的序列的升压操作模式期间的线圈电流 IL0在第二开关阶段B期间，线圈电流IL增加，因为VIN除以电感L所得的斜率为正。在 第一开关阶段A期间，线圈电流IL再次下降。在升压操作模式中，第二开关阶段B的持续 时间为升压持续时间tu。比较信号ST控制升压持续时间tu。图3E示出一示例性控制序列，该控制序列用于使用图IA和2A中所示的DC/DC变 换装置的降压操作模式来进行的下变换。对于下变换，优选使用图3A表格中所已经描述的 第一和第四开关阶段A、D。在第一开关阶段A期间，能量由电压源13提供给线圈46，并提 供给输出端子12处的输出电容器15。在第四开关阶段D期间，电压源13从线圈46去耦 合，并且只有线圈46提供能量给输出端子12。图3F示出在使用图3E表格中所描述的序列的降压操作模式期间，以参考电流水 平IR为基准的、随时间t变化的线圈电流IL。在第一开关阶段A期间，线圈电流IL上升， 而在第四开关阶段D期间，线圈电流IL下降。在降压模式操作期间，第一开关阶段A的持 续时间为降压持续时间td。比较信号ST控制降压持续时间td。周期时间T被设置用于三个操作模式。有利地，在处于一个操作模式中的DC/DC 变换装置的操作期间，周期时间T以及因而DC/DC变换装置的周期频率是恒定的，并且在三 个不同的操作模式中也是恒定的。图4A示出由IA的装置以及图IB和IC的斜坡发生器提供的信号的示例性实施 例。图4A示出的是降压-升压操作模式，因为降压_升压激活信号MODEBB被设置为逻辑 高电平。图4A示出时钟信号CLK、在延迟电路73的输出端处的延迟的信号TP、触发器信号 P、斜坡控制信号SR1、以及斜坡发生器60、60'的输出端64处的斜坡信号SIC。在第一开关 阶段A中，延迟的信号TP处于逻辑高电平，使得斜坡控制信号SRl也被设置为逻辑高电平， 导致斜坡电容器69被放电。在第二开关阶段B中，时钟信号CLK、延迟的信号TP和触发器 信号P具有逻辑低电平，使得放电开关71断开，斜坡信号SIC上升。降压-升压激活信号 MODEBB被设置为逻辑高电平，并且降压激活信号MODEBU和升压激活信号MODEBO处于逻辑 低电平。因此，第一电流源70产生具有第一值的电流。在第三和第四开关阶段C、D期间， 触发器信号P处于逻辑高电平，使得斜坡电容器69放电，并且斜坡信号SIC为0。在第二开 关阶段B期间，斜坡信号SIC的斜率可以由如下公式近似地计算
Γ dsic Λ gc* icm-= mc\ =--，
dtC式中，在降压-升压操作模式情形中，mcl是斜坡信号SIC对时间的斜率，gc是输 出电流源67的跨导，ICHl是第一电流源70的电流值，并且C是斜坡电容器69的电容值。图1B、1C、2B和2C中所示的斜坡发生器60、60'、60〃、60' 〃可以用在降压-升 压操作模式、降压操作模式以及升压操作模式中。时钟信号CLK具有短的持续时间。时钟 信号CLK的持续时间足够长以使图IB和2B中所示的斜坡电容器69进行放电。当时钟信 号CLK具有高电平的值时，斜坡电容器69放电，因此斜坡电压VC的值为0伏。一旦时钟信 号CLK具有低电平的值，斜坡电容器69被充电，从而斜坡信号SIC开始。斜坡信号SIC继续上升，直到比较信号ST获得高电平值为止。在这种情形下，触发器信号P具有高电平值， 使得斜坡信号SIC不再上升，直到下一周期开始为止。在降压-升压操作模式中，四个开关阶段A、B、C、D中只有开关阶段B这一个开关 阶段的持续时间被控制，并且开关阶段A、C这两个阶段具有预定的持续时间。由于包含这 四个开关阶段A、B、C、D的完整周期具有恒定的持续时间，故当可控持续时间tdl的值已知 时，第四开关阶段D的持续时间可获知。如果斜坡信号SIC为0，则较少的电流在流动。减 少了功耗。如果在降压_升压模式中，斜坡信号SIC在第一开关阶段A起始处开始，则不会 正确进行变换。图4B示出在升压操作模式中，图1A的DC/DC变换装置中的信号以及1B和1C的 斜坡发生器中的信号的示例性实施例。由于降压_升压激活信号M0DEBB处于逻辑低电平， 故第一逻辑电路72的第一输入端处的信号也处于逻辑低电平。时钟信号CLK被提供到触 发器75的复位输入端，使得在第二开关阶段B期间，触发器的数据输出端处的触发器信号P 处于逻辑低电平。因此，在第二开关阶段B期间，在第一逻辑门72的三个输入端处的三个信 号均处于低电平。结果，放电开关71断开，使得斜坡信号SIC上升。升压激活信号M0DEB0 被设置为逻辑高电平，并且降压激活信号M0DEBU处于逻辑低电平。因此，第一电流源70产 生具有第二值的电流。当比较信号ST具有逻辑高电平时，第一逻辑门72的输出端处的斜 坡控制信号SR1获得逻辑高电平，使得斜坡电容器69被放电以及斜坡信号SIC具有0mA的 值。在升压操作模式中的第二开关阶段B期间，斜坡信号SIC的斜率可以由如下公式 近似地计算
「—n dSIC 0 gc*ICH2-= mcl = ---,
dtC式中，在升压操作模式情形中，mc2是斜坡信号SIC对时间的斜率，gc是输出电流 源67的跨导，ICH2是第一电流源70的电流值，并且C是斜坡电容器69的电容值。在升压操作模式中，只有在升压持续时间tu内斜坡信号SIC才具有斜率，而在后 面的开关阶段中，斜坡信号SIC为0值。图4C示出在降压操作模式中，图1A的DC/DC变换装置中的信号以及1B和1C的斜 坡发生器中的信号的示例性实施例。在第一开关阶段A期间，在第一逻辑门72的三个输入 端处的三个信号均处于逻辑低电平。因此，放电开关71断开，使得斜坡信号SIC上升。降 压激活信号M0DEBU被设置为逻辑高电平，并且升压-降压和升压激活信号M0DEBB、M0DEB0 处于逻辑低电平。因此，第一电流源70提供具有第三值的电流。当在第四开关阶段D中， 比较信号ST具有逻辑高电平时，斜坡控制信号SR1获得逻辑高电平，使得斜坡电容器69被 放电，并且斜坡信号SIC具有0mA的值。在降压操作模式中的第一开关阶段A期间，斜坡信号SIC的斜率可以由如下公式 近似地计算
r n dSIC , gc*ICH3-= mc3 =--，
dtC式中，在降压操作模式情形中，mc3是斜坡信号SIC对时间的斜率，gc是输出电流 源67的跨导，ICH3是第一电流源70的电流值，并且C是斜坡电容器69的电容值。在降压
15操作模式中，斜坡信号Sic只有在降压持续时间td内才具有斜率。由图2B和2C的斜坡发 生器60"、60'"供应的斜坡信号SIC'具有与斜坡信号SIC的波形相同的波形，只不过斜 坡信号SIC'被以电压形式提供。根据图4A至4C，当斜坡控制信号SRl具有高电平值时，放电开关71闭合，并且如 果斜坡控制信号SRl具有低电平值时，则放电开关71断开。在DC/DC变换的周期期间，放 电开关71恰好在一个开关阶段内断开。然而，放电开关71在DC/DC变换的周期中的至少 一个开关阶段内断开。图5A示出在斜坡信号SIC具有0值的情形中，图IA或图2A的DC/DC变换装置的 示例性信号。这等同于不具有斜坡发生器60的DC/DC变换装置。图5A示出在降压-升压 操作模式期间的线圈电流IL。图5A还示出另外的线圈电流IL'，另外的线圈电流IL'是 由于不具有斜坡发生器的DC/DC变换装置的不稳定性而产生的。在降压-升压模式中，可以通过如下公式近似地控制输出电压VOUT的期望参考值 VREFO
<formula>formula see original document page 16</formula>
式中，VREFO是输出电压的期望参考值，VIN是输入电压的值，tdl是第一可控持续 时间的值，tpl是第一预定持续时间的值，tp2是第二预定持续时间的值，以及td2是第二可 控持续时间的值。第一和第二预定持续时间tpl、tp2的总和是恒定的。第一可控持续时间 tdl的值和第二可控持续时间td2的值控制输出电压V0UT。图5A示出稳定状态下的由误 差电压VE控制的降压-升压操作模式中的线圈电流IL的示例性波形。线圈电流IL被示 出用于连续传导模式。电流值IVE是与误差电压VE成比例的电流。通过用初始差值ΔΙ0 对线圈电流IL进行扰动，得到另外的线圈电流IL'。另外的线圈电流IL'表示由于线圈 电流IL中的瞬时扰动所产生的线圈电流。在具有恒定的第二预定持续时间tp2的第一开 关阶段A期间，线圈电流IL以等于(VIN-VOUT)/L的第一斜率ml而倾斜。随后在第一可控 持续时间tdl期间，线圈电流IL以等于VIN/L的第二斜率m2而倾斜。第一可控持续时间 tdl限定了开关阶段B。随后，具有恒定的第一预定持续时间tpl的第三开关阶段C开始，在 第三开关阶段C中，线圈电流IL以等于(VIN-VOUT)/L的第三斜率m3而倾斜。在第四开关 阶段D期间，线圈电流IL以等于-V0UT/L的第四斜率m4而倾斜，直至时钟周期结束为止。另外的线圈电流IL'的扰乱波形中的第一开关阶段A也具有相同的第二预定持 续时间tp2。如从图可见，第二开关阶段B的持续时间比线圈电流IL的第一可控持续时间 tdl长。第三开关阶段C也获得恒定的第一预定持续时间tpl。由于周期时间T是恒定的， 故相比于线圈电流IL的第二可控持续时间td2，第四开关阶段D具有减少的持续时间。如图5A中可见，线圈电流IL和另外的线圈电流IL'之间的第一差值Δ Il等于初 始差值ΔΙ0。由于线圈电流IL和另外的线圈电流IL'具有相同的第一预定持续时间tpl， 故可以根据如下公式计算比率α
<formula>formula see original document page 16</formula>式中，Δ 12是在时钟周期结束时的第二差值，Δ Il是在第一开关阶段A结束时的 第一差值，Δ IO是初始差值，m4是第四斜率，以及m2是第二斜率。
为了实现稳定，比率a应当处在0 < a < 1的范围内。因此，第二斜率和第四斜 率应当满足如下公式<formula>formula see original document page 17</formula>，其中附<formula>formula see original document page 17</formula>这得出如下的条件<formula>formula see original document page 17</formula>因此，如果VIN < V0UT,则在降压-升压模式中，不具有斜坡发生器的降压_升压 变换器可以具有次谐波不稳定性。上述计算还表明稳定性不受第一斜率ml和第三斜率m3 的影响。由于供应电压VIN可以小于输出电压V0UT，故在不具有斜坡发生器的降压_升压 变换器中，次谐波振荡是可能的。图5B示出根据本发明原理的图1A或2A的DC/DC变换装置的示例性信号。通过 将在第一开关阶段A内斜率为0以及在第二开关阶段B内斜率为mcl的斜坡信号SIC相加 到电流信号SIL，可以实现稳定。可替换地，可以从图5A的电流值IVE减去在第一开关阶 段A内斜率为0以及在第二开关阶段B内斜率为mcl的斜坡信号SIC，以产生另外的控制值 IVE'，如图5B中所示。可以通过如下公式计算比率a <formula>formula see original document page 17</formula>当输出电压VOUT具有最大值并且供应电压VIN具有最小值时，比率a获得最大 值。为了获得稳定，比率a应当处于0< a <1的范围之内。因此，可以通过如下公式计 算斜坡信号SIC的斜率mcl <formula>formula see original document page 17</formula>式中，VOUT (max)是输出电压的最大值，VIN(min)是供应电压的最小值，L是线圈 46的电感，以及a是比率。此公式形成了针对给定的VIN(min)和VOUT (max)和给定的比率a，来选择补偿斜 率mcl以达到稳定的基础。只有在第二开关阶段B中，经补偿的另外的电流值IVE'才具有 斜率-mcl。根据图3D，通过斜率为mc2的补偿斜坡信号SIC，可以消除升压操作模式中的次谐 波不稳定性，可以通过如下公式计算斜率mc2 <formula>formula see original document page 17</formula>选择斜率mc2大于-m6的最大值，因此，可以通过如下公式计算斜率mc2 <formula>formula see original document page 17</formula>由于图3F，通过斜率为mc3的补偿斜坡信号SIC，可以消除降压操作模式中的次谐 波不稳定性，可以通过如下公式计算斜率mc3 <formula>formula see original document page 18</formula>根据如下公式，相对于输出电压VOUT的最大值来选择斜率mc3
<formula>formula see original document page 18</formula>
由于电流信号SIL与线圈电流IL成比例，比例系数为λ，故在引入斜坡发生器 60,60'、60〃 ,60'丨‘时，需要考虑比例系数λ。这可以根据如下公式实现
<formula>formula see original document page 18</formula>
式中，mcl、mc2和mc3是如前述公式计算的斜率，而mcl实际、mc2实际、和mc3实 际分别是为了避免降压-升压操作模式、升压操作模式、降压操作模式中的不稳定性，斜坡 发生器60、60'、60〃 ,60'“所需要提供的斜率。比例系数λ等于另外的放大器51的放 大系数乘以串联电阻器49的电阻值。DC/DC变换装置具有三种不同的操作模式。在这三个模式中，次谐波不稳定条件是 不同的。在所有的这三个操作模式中，斜坡发生器60均有利地实现了对次谐波不稳定性的 补偿。图6A示出可以被插入作为图IB和2B中的第一电流源70的第一电流源70'的示 例性实施例。类似于图IB和2B中的电流源70，第一电流源70'安置在输入端子10和第 一节点68之间。第一节点68连接到根据图IB的输出电流源67或连接到根据图2B的斜 坡发生器60"的输出端64。根据图6A的第一电流源70'包括电流控制型电流源90。第 一电流源70'包括串联连接的降压-升压电流源93和降压-升压开关94。降压-升压电 流源93和降压-升压开关94的串联电路安置在输入端子10和电流控制型电流源90的输 入节点之间。另外，第一电流源70'包括升压电流源95和升压开关96，升压电流源95和 升压开关96串联地安置在输入端子10和电流控制型电流源90的输入端子之间。此外，第 一电流源70'还包括降压电流源97和降压开关98，降压电流源97和降压开关98在输入 端子10和电流控制型电流源90的输入端子之间串联连接。电流控制型电流源90包括输 入路径91和输出路径92。输入路径91连接在电流控制型电流源90的输入端子和参考电 位端14之间。输出路径92连接在输入端子10和第一节点68之间。降压-升压电流源93提供第一电流ICHl，以及升压电流源95提供第二电流ICH2。 相应地，降压电流源97产生第三电流ICH3。降压-升压激活信号MODEBB施加到降压-升 压开关94，以及升压激活信号MODEBO施加到升压开关96。降压激活信号MODEBU施加到降 压开关98。在DC/DC变换装置以降压_升压操作模式操作的情形中，降压_升压开关94闭 合而其它两个开关96、98断开。第一电流ICHl从输入端子10经由电流控制型电流源90的 输入路径91流向参考电位端14。电流控制型电流源90将第一电流ICHl转变为流经电流 控制型电流源90的输出路径92的电流。电流控制型电流源90具有的增益为gc/C。电流 控制型电流源90将流经输入路径91的电流乘以系数gc/C，并通过输出路径92提供相乘后 的电流。相乘后的电流从输入端子10通过输出路径92流向第一节点68。在放电开关71 为断开的那些开关阶段中，输出路径92中的电流对斜坡电容器69进行充电。因此，斜坡电 压VC增加。如果放电开关71闭合，则斜坡电压VC为0伏。
如果DC/DC变换装置是处于升压操作模式，则升压开关96闭合，因而第二电流 ICH2流经电流控制型电流源90的输入路径91。利用电流控制型电流源90的系数gc/C对 第二电流ICH2进行放大。在放电开关71为断开的那些开关阶段中，放大的电流对斜坡电 容器69进行充电。因此，根据第二电流ICH2的流动，斜坡电压VC上升。类似地，在DC/DC 变换装置的降压操作模式中，降压开关98闭合，而升压开关96和降压-升压开关94断开。 因此，第三电流ICH3从输入端子10经电流控制型电流源90的输入路径91流向参考电位 端14。电流控制型电流源90对第三电流ICH3进行放大，使得放大的电流流经电流控制型 电流源90的输出路径92，并且在放电开关71为断开的情形中，放大的电流导致斜坡电压 VC增加。因此，通过使用电流源93、95、97和对应的开关94、96、98，可以利用电流对斜坡电 容器69进行充电，其中，该电流的值取决于当前的操作模式。因此，斜坡电压VC的斜率取 决于DC/DC变换装置的当前操作模式。因此，分别在图1B和图2B中的斜坡信号SIC、SIC' 以取决于DC/DC变换装置的操作模式的斜率上升。如果放电开关71闭合，则斜坡信号SIC、 SIC'具有0值。如果对应的数字控制信号具有高电平值，则开关94、96、98、105、108和111具有低 电阻值，而如果对应的数字控制信号具有低电平值，则开关94、96、98、105、108和111具有 高电阻值。图6B示出可以插入在图1C和2C中所示的斜坡发生器中的斜坡发生器的电路部 分的示例性实施例。根据图6B，数模转换器76连接在计数器77和第一节点68之间。数模 转换器76的第一输入端101连接到计数器77的输出端子。数模转换器76的输出端103 连接到第一节点68。第一节点68经输出开关113连接到参考电位端14。输出开关113的 控制端连接到图1C和2C中所示的第一逻辑门72的输出端。另外，数模转换器76包括参 考输入端子102。此外，斜坡发生器包括第一输入端104和降压-升压开关105。降压-升 压开关105安置在第一输入端104和参考输入端102之间。第一电阻器106串联连接到降 压-升压开关105，使得串联电路安置在第一输入端104和参考输入端102之间。此外，斜 坡发生器包括第二输入端107和升压开关108。升压开关108安置在第二输入端107和参 考输入端102之间。第二电阻器109与升压开关108串联。另外，斜坡发生器60'包括第 三输入端110和降压开关111。降压开关111安置在第三输入端110和参考输入端102之 间。第三电阻器112与降压开关111串联。第一参考电压VREF1被提供到第一输入端104，以及第二参考电压VREF2被提供到 第二输入端107。此外，第三参考电压VREF3供应到第三输入端110。降压-升压激活信号 M0DEBB施加到降压-升压开关105，以及升压激活信号M0DEB0施加到升压开关108。降压 激活信号M0DEBU施加到降压开关111。当DC/DC变换装置以降压_升压操作模式操作时， 降压-升压开关105闭合，而降压开关108和升压开关111断开。在此情形中，第一参考电 压VREF1施加到数模转换器76的参考输入端102。如果斜坡控制信号SR1具有低电平值， 则输出开关113断开。在此情形中，斜坡电压VC与提供到参考输入端102的参考电压成比 例，并且还与计数器77的输出端子处的数字信号成比例。如果斜坡控制信号SR1具有高电平值，则输出开关113闭合。因此，斜坡电压VC 具有0V的值，斜坡控制信号SR1还被提供到计数器77的复位端子。如果斜坡控制信号SR1具有高电平值，则计数器77被设置为复位值。如果DC/DC变换装置处于升压操作模式，则升压开关108闭合，并且降压-升压开关105和降压开关111断开。因此，第二参考电压 VREF2施加到数模转换器76的参考输入端102。如果DC/DC变换装置处于降压操作模式， 则降压开关111闭合，并且降压_升压开关105和升压开关108断开。因此，第三参考电压 VREF3提供到参考输入端102。因此，施加到参考输入端102的参考电压取决于操作模式。 三个参考电压VREF1、VREF2和VREF3具有不同的值。输出节点68连接到图IC中所示的输 入电流源67。在另一实施例中，第一节点68连接到根据图2C的斜坡发生器的输出端64。 通过使用针对三个参考电VREF1、VREF2、VREF3的三个不同的值，斜坡信号SIC、SIC'的斜 率取决于操作模式，并且实现了 DC/DC电压变换的高稳定性。附图标记10 输入端子11 开关装置12 输出端子13 电压源14 参考电位端15 输出电容器16 负载电阻器17 分压器18 第一分压电阻器19 第二分压电阻器20 第一放大器21 第一输入端22 第二输入端23 输出端24 比较器25 第一输入端26 第二输入端27 输出端28 逻辑电路29 输入端30 输出端31 模式选择电路32 第一时钟输入端33 第一输入端34 第一输出端35 第二输出端36 第三输出端37 时钟电路38 输出端
39第一模式输入端
40第二模式输入端
41第三模式输入端
42第一开关
43第二开关
44第三开关
45第四开关
46线圈
47弟 牺
48A-A- ~ 上山 弟J而
49串联电阻器
50电流检测电路
51另外的放大器
52输出端
53时钟输入端
60,60、60" 、60'“
61第一输入端
62第二输入端
63第三输入端
64输出端
65第一电阻器
66节点
67输出电流源
68第一节点
69斜坡电容器
70第一电流源
71放电开关
72第一逻辑门
73延迟电路
74第二逻辑门
75触发器
76数模转换器
77计数器
78另外的时钟电路
80第二放大器
81第一输入端
82第二输入端
90电流控制型电流
91输入路径
92输出路径
93第一电流源
94降压_升压开关
95第二电流源
96升压开关
97第三电流源
98降压开关
101第一输入端
102参考电压输入端
103输出端
104第一输入端
105降压_升压开关
106第一电阻器
107第二输入端
108升压开关
109第二电阻器
110第三输入端
111降压开关
112第三电阻器
A第一开关阶段
B第二开关阶段
C第三开关阶段
CLK时钟信号
CLK2另外的时钟信号
D第四开关阶段
IL线圈电流
IR参考电流水平
ICH1第一电流
ICH2第二电流
ICH3第三电流
IVE电流值
MODEBB降压-升压激活'
MODEBO升压激活信号
M0DEBU降压激活信号
P触发器信号
SIC, SIC' 斜坡信号
SIL电流信号
SP1第一控制信号
SP2第二控制信号
SRI斜坡控制信号
ST比较信号
TP延迟的信号
VC斜坡电压
VE误差电压
VFB反馈电压
VIN供应电压
VOUT输出电压
VREF参考电压
VREFO期望参考值
VRE1修正的参考电压
Vrefl第一参考电压
Vref2第二参考电压
Vref3第三参考电压
VS感测电压
权利要求
一种DC/DC变换装置，包括输入端子(10)，接收供应电压VIN；输出端子(12)，提供输出电压VOUT；开关装置(11)，包括线圈(46)和至少两个开关(42，43，44，45)，以在所述DC/DC变换装置的降压-升压操作模式、降压操作模式或升压操作模式中提供输出电压VOUT；电流检测电路(50)，耦合到开关装置(11)以感测线圈电流IL；比较器(24)，包括第一输入端(25)，耦合到输出端子(12)，第二输入端(26)，耦合到电流检测电路(50)的输出端(52)，以及输出端(27)，耦合到开关装置(11)以控制所述至少两个开关(42，
2.根据权利要求1所述的DC/DC变换装置，包括分压器(17)，将输出端子(12)耦合到参考电位端(14)；以及 第一放大器(20)，包括第一输入端(21)，耦合到第一分压器(17)的输出端， 第二输入端(22)，以及输出端(23)，耦合到比较器(24)的第一输入端(25)。
3.根据权利要求1或2所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60)包括 第一输入端(61)，接收时钟信号CLK ；第二输入端(62)，耦合到比较器(24)的输出端(27)以接收比较信号ST;以及 第三输入端(63)，接收降压-升压激活信号M0DEBB。
4.根据权利要求3所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60)包括第一逻辑门(72)，第 一逻辑门(72)具有第一、第二和第三输入端，耦合到斜坡发生器(60)的第一、第二和第三输入端(61，62， 63)，以及输出端，提供斜坡控制信号SR1，该斜坡控制信号SRl取决于时钟信号CLK、比较信号ST 和降压-升压激活信号MODEBB。
5.根据权利要求4所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60)包括延迟电路(73)，具有耦合到斜坡发生器(60)的第一输入端(61)的输入端； 第二逻辑门(74)，包括第一输入端，耦合到斜坡发生器(60)的第三输入端(63)， 第二输入端，耦合到延迟电路(73)的输出端， 输出端，耦合到第一逻辑门(72)的第一输入端；以及 触发器(75)，包括:设置输入端，耦合到斜坡发生器(60)的第二输入端(62)， 复位输入端，耦合到斜坡发生器(60)的第一输入端(61)，以及数据输出端，耦合到第一逻辑门(72)的第二输入端，其中，斜坡发生器(60)的第一输入端(61)耦合到第一逻辑门(72)的第三输入端。
6.根据权利要求4或5所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60，60〃)包括 斜坡电容器(69)，将第一节点(68)耦合到参考电位端(14)；放电开关(71)，将第一节点(68)耦合到参考电位端(14)，并且该放电开关(71)包括 控制端，该控制端耦合到第一逻辑门(72)的输出端； 第一电流源(70)，耦合到第一节点(68)；斜坡发生器(60，60")的输出端(64)，在该输出端(64)处提供有斜坡信号SIC，并且 该输出端(64)耦合到第一节点(68)。
7.根据权利要求4或5所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60',60'“)包括 数模转换器(76)，具有输入端，耦合到第一逻辑门(72)的输出端，和 输出端，耦合到第一节点(68)；以及斜坡发生器(60' ,60'“)的输出端(64)，在该输出端(64)处提供有斜坡信号SIC， 并且该输出端(64)耦合到第一节点(68)。
8.根据权利要求6或7所述的DC/DC变换装置，斜坡发生器(60，60')包括输出电流 源(67)，该输出电流源(67)具有控制输入端，耦合到第一节点(68)，以及输出端，耦合到斜坡发生器(60，60')的输出端(64)。
9.根据权利要求6至8之一所述的DC/DC变换装置，包括第一电阻器(65)，第一电阻器(65)将比较器(24)的第二输入端(26)耦合到参考电 位端(14)，其中，斜坡发生器(60，60')的输出端(64)连接到比较器(24)的第二输入端 (26)。
10.根据权利要求6至8之一所述的DC/DC变换装置，包括第二放大器(80)，第二放大 器(80)具有第一输入端(81)，参考电压VREF被供应到第一输入端(81)， 第二输入端(82)，连接到斜坡发生器(60" ,60'“)的输出端(64)，以及 输出端，耦合到第一放大器(20)的第二输入端(22)。
11.根据权利要求1至10之一所述的DC/DC变换装置，开关装置(11)包括 第一开关(42)，将输入端子(10)耦合到线圈(46)的第一端(47)；第二开关(43)，将线圈(46)的第一端(47)耦合到参考电位端(14)； 第三开关(44)，将线圈(46)的第二端(48)耦合到参考电位端(14)；以及 第四开关(45)，将线圈(46)的第二端(48)耦合到输出端子(12)。
12.根据权利要求1至11之一所述的DC/DC变换装置，包括逻辑电路(28)，该逻辑电 路(28)具有输入端(29)，连接到比较器(24)的输出端(27)，以及 输出端(30)，耦合到开关装置(11)以控制开关装置(11)。
13.根据权利要求12所述的DC/DC变换装置，包括模式选择电路(31)，该模式选择电 路(31)具有第一输入端(33)，耦合到输出端子(12)；第一输出端(34)，耦合到逻辑电路(28)，用于提供降压-升压激活信号MODEBB ；第二输出端(35)，耦合到逻辑电路(28)，用于提供升压激活信号MODEBO ；以及第三输出端(36)，耦合到逻辑电路(28)，用于提供降压激活信号M0DEBU。
14.根据权利要求1至13之一所述的DC/DC变换装置，其中，在降压-升压操作模式的多个开关阶段A，B，C和D中的开关阶段B期间，斜坡信 号SIC上升，以及在降压-升压操作模式的多个开关阶段A，B，C和D中的至少另外的开关 阶段A，C和D期间，斜坡信号SIC是恒定的。
15.一种DC/DC变换方法，包括在降压-升压操作模式、升压操作模式或降压操作模式中，使用线圈(46)来将供应电 压VIN变换为输出电压VOUT ；提供取决于线圈电流IL的电流信号SIL ；产生斜坡信号SIC，使得该斜坡信号SIC的斜率mcl，mc2和mc3取决于操作模式；将取决于输出电压VOUT的误差电压VE与取决于电流信号SIL和斜坡信号SIC的感测 电压VS进行比较，或者将取决于输出电压VOUT和斜坡信号SIC的误差电压VE与取决于电 流信号SIL的感测电压VS进行比较；根据所述比较提供比较信号ST ；以及利用比较信号ST对变换的降压-升压操作模式进行控制。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，产生斜坡信号SIC，使得在降压-升压操作模式的多个开关阶段A，B, C和D中的开关 阶段B期间，该斜坡信号SIC以斜坡形式上升，以及在降压_升压操作模式的多个开关阶段 A，B，C和D中的至少另外的开关阶段A，C和D期间，该斜坡信号SIC是恒定的。
全文摘要
一种DC/DC变换装置，包括接收供应电压VIN的输入端子(10)、提供输出电压VOUT的输出端子(12)以及开关装置(11)，开关装置(11)包括线圈(46)和至少两个开关(42，43，44，45)以提供降压-升压变换。DC/DC变换装置还包括电流检测电路(50)，电流检测电路(50)耦合到开关装置(11)以感测线圈电流IL，并且DC/DC变换装置包括比较器(24)，比较器(24)包括耦合到输出端子(12)的第一输入端(25)和耦合到电流检测电路(50)的输出端(52)的第二输入端(26)。比较器(24)的输出端(27)耦合到开关装置(11)。另外，DC/DC变换装置包括斜坡发生器(60)，斜坡发生器(60)耦合到比较器(24)的第一输入端(25)或第二输入端(26)。
文档编号H02M3/158GK101828327SQ200880103243
公开日2010年9月8日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年8月20日
发明者普拉莫德·辛呐卡尔 申请人:奥地利微系统股份有限公司