用于DC-DC变换器的电感电流峰值钳位电路以及DC-DC变换器的制作方法

用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路以及dc-dc变换器
技术领域
1.本公开的实施例涉及集成电路技术领域，具体地，涉及用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路以及dc-dc变换器。


背景技术：

2.随着集成电路产业的飞速发展与模拟集成电路市场的日趋扩大，dc-dc(直流转直流)变换器也得到了广泛的关注和快速发展。dc-dc变换器作为一种高效率的开关电源技术，具有动态响应快、控制简单、可直接控制输出电流等优点。dc-dc变换器中的功率管和续流管交替导通，以控制dc-dc变换器中的电感器的充电和放电，从而实现dc-dc变换器的稳定输出。dc-dc变换器中可设置有电流检测电路，当流经电感器的电感电流过大时，可通过控制功率管和续流管来停止对电感器充电，从而实现对电感电流的峰值钳位。
3.在用于输出稳压调节的控制系统中，在dc-dc变换器外加轻负载的情况下，如果输出电压高于稳态设计值，则通常会将电感电流的峰值钳位至一个较低水平，以限制功率级的能量供应，辅助输出电压回落至稳态设计值。在具有强制连续电流模式(fccm)的多相控制电路中，当控制系统已全相开启且输出电压偏高时，将电感电流的峰值钳位在0a以配合自适应关断时间的调节的稳压方式，可使得所开启的相位的电感电流平均为负，有效实现能量的泄放。


技术实现要素：

4.本文中描述的实施例提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路，以及dc-dc变换器。
5.根据本公开的第一方面，提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路。该电感电流峰值钳位电路包括：钳位信号产生电路、钳位信号幅值检测电路、钳位触发电路、钳位状态控制电路、以及钳位信号控制电路。其中，钳位信号产生电路被配置为：根据dc-dc变换器的反馈电压和来自第一参考电压端的第一参考电压生成钳位信号，并经由第一节点向钳位信号幅值检测电路提供钳位信号。其中，钳位信号用于调整dc-dc变换器的电感电流的峰值。钳位信号幅值检测电路被配置为：根据钳位信号和来自第二参考电压端的第二参考电压生成检测信号，并经由第二节点向钳位触发电路和钳位状态控制电路提供检测信号。钳位触发电路被配置为：根据第一指示信号、第二指示信号、以及检测信号来生成钳位触发信号，并经由第三节点向钳位状态控制电路提供钳位触发信号。其中，第一指示信号的有效电平指示反馈电压大于或者等于第一参考电压。第二指示信号的有效电平指示dc-dc变换器的主相电感电流达到峰值。钳位状态控制电路被配置为：根据第一指示信号、检测信号、以及钳位触发信号生成钳位状态控制信号，并经由第四节点向钳位信号控制电路提供钳位状态控制信号。钳位信号控制电路被配置为：在钳位状态控制信号处于有效电平的情况下将钳位信号的电压值钳位在钳位基准电压。
6.在本公开的一些实施例中，钳位信号产生电路还被配置为：根据第一指示信号对
钳位信号的谷值进行钳位。
7.在本公开的一些实施例中，钳位信号产生电路包括：误差放大器。其中，误差放大器的第一输入端耦接第一参考电压端。误差放大器的第二输入端被提供反馈电压。误差放大器的输出端耦接第一节点。
8.在本公开的一些实施例中，钳位信号幅值检测电路包括：滞回电压比较器。其中，滞回电压比较器的第一输入端耦接第一节点。滞回电压比较器的第二输入端耦接第二参考电压端。滞回电压比较器的输出端耦接第二节点。
9.在本公开的一些实施例中，钳位触发电路包括：第一与门、第一反相器、第二反相器、以及rs触发器。其中，第一与门的第一输入端被提供第一指示信号。第一与门的第二输入端耦接第一反相器的输出端。第一与门的输出端耦接第二反相器的输入端。第一反相器的输入端耦接第二节点。第二反相器的输出端耦接rs触发器的复位端。rs触发器的置位端被提供第二指示信号，rs触发器的同相输出端耦接第三节点。
10.在本公开的一些实施例中，钳位状态控制电路包括：第三反相器、单稳态触发器、第四反相器、第五反相器、d触发器、第二与门、以及第三与门。其中，第三反相器的输入端耦接第四节点。第三反相器的输出端耦接单稳态触发器的输入端。单稳态触发器的输出端耦接第四反相器的输入端。第四反相器的输出端耦接d触发器的复位端。第五反相器的输入端耦接第二节点。第五反相器的输出端耦接d触发器的时钟信号端。d触发器的数据输入端耦接d触发器的反相输出端。d触发器的同相输出端耦接第二与门的第一输入端。第二与门的第二输入端被提供第一指示信号。第二与门的输出端耦接第三与门的第一输入端。第三与门的第二输入端耦接第三节点。
11.在本公开的一些实施例中，单稳态触发器是上升沿触发的单稳态触发器。单稳态触发器的输出信号的有效电平是高电平。
12.在本公开的一些实施例中，钳位信号控制电路包括：压控开关、以及运放。其中，压控开关的受控端耦接第四节点。压控开关的第一端耦接第一节点。压控开关的第二端耦接运放的第一输入端和运放的输出端。运放的第二输入端被提供钳位基准电压。
13.在本公开的一些实施例中，电感电流峰值钳位电路还包括：延时电路。其中，延时电路被配置为：对检测信号进行延时处理，以生成相位选择信号。其中，相位选择信号被提供给dc-dc变换器的相位选择电路。在相位选择信号处于第一电平的情况下，dc-dc变换器处于全相开启的控制模式。在相位选择信号处于第二电平的情况下，dc-dc变换器处于主相开启而副相屏蔽的控制模式。
14.根据本公开的第二方面，提供了一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路。该电感电流峰值钳位电路包括：误差放大器、滞回电压比较器、第一与门、第一反相器、第二反相器、rs触发器、第三反相器、单稳态触发器、第四反相器、第五反相器、d触发器、第二与门、第三与门、压控开关、运放、以及延时电路。其中，误差放大器的第一输入端耦接第一参考电压端。误差放大器的第二输入端被提供dc-dc变换器的反馈电压。误差放大器的输出端耦接滞回电压比较器的第一输入端和压控开关的第一端。滞回电压比较器的第二输入端耦接第二参考电压端。滞回电压比较器的输出端耦接第一反相器的输入端和第五反相器的输入端。第一反相器的输出端耦接第一与门的第二输入端。第一与门的第一输入端被提供第一指示信号。第一与门的输出端耦接第二反相器的输入端。其中，第一指示信号的有效电平
指示反馈电压大于或者等于来自第一参考电压端的第一参考电压。第二反相器的输出端耦接rs触发器的复位端。rs触发器的置位端被提供第二指示信号。rs触发器的同相输出端耦接第三与门的第二输入端。其中，第二指示信号的有效电平指示dc-dc变换器的主相电感电流达到峰值。第三反相器的输入端耦接第三与门的输出端。第三反相器的输出端耦接单稳态触发器的输入端。单稳态触发器的输出端耦接第四反相器的输入端。第四反相器的输出端耦接d触发器的复位端。第五反相器的输出端耦接d触发器的时钟信号端。d触发器的数据输入端耦接d触发器的反相输出端。d触发器的同相输出端耦接第二与门的第一输入端。第二与门的第二输入端被提供第一指示信号。第二与门的输出端耦接第三与门的第一输入端。第三与门的输出端耦接压控开关的受控端。压控开关的第二端耦接运放的第一输入端和运放的输出端。运放的第二输入端被提供钳位基准电压。延时电路的输入端耦接滞回电压比较器的输出端。延时电路被配置为：对从滞回电压比较器的输出端输出的检测信号进行延时处理，以生成相位选择信号。其中，相位选择信号被提供给dc-dc变换器的相位选择电路。在相位选择信号处于第一电平的情况下，dc-dc变换器处于全相开启的控制模式。在相位选择信号处于第二电平的情况下，dc-dc变换器处于主相开启而副相屏蔽的控制模式。
15.根据本公开的第三方面，提供了一种dc-dc变换器。该dc-dc变换器包括根据本公开的第一方面或第二方面所述的电感电流峰值钳位电路。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制，其中：
17.图1是一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路的示例性电路图；
18.图2是用于图1所示的电感电流峰值钳位电路的一些信号的示例性时序图；
19.图3是根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路的示意性框图；
20.图4是根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路的示例性电路图；
21.图5是根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路的另一示例性电路图；以及
22.图6是用于图5所示的电感电流峰值钳位电路的一些信号的示例性时序图。
23.在附图中，最后两位数字相同的标记对应于相同的元素。需要注意的是，附图中的元素是示意性的，没有按比例绘制。
具体实施方式
24.为了使本公开的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本公开的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本公开保护的范围。
25.除非另外定义，否则在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开主
题所属领域的技术人员所通常理解的相同含义。进一步将理解的是，诸如在通常使用的词典中定义的那些的术语应解释为具有与说明书上下文和相关技术中它们的含义一致的含义，并且将不以理想化或过于正式的形式来解释，除非在此另外明确定义。如在此所使用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述应指这些部分直接结合到一起或通过一个或多个中间部件结合。
26.在本公开的所有实施例中，由于晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)是对称的，并且n型晶体管和p型晶体管的源极和漏极(发射极和集电极)之间的导通电流方向相反，因此在本公开的实施例中，将晶体管的受控中间端称为控制极，将晶体管的其余两端分别称为第一极和第二极。本公开的实施例中所采用的晶体管主要是开关晶体管。另外，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于将一个部件(或部件的一部分)与另一个部件(或部件的另一部分)区分开。
27.在电感电流峰值钳位的设计中，钳位的进入和退出通常依据dc-dc变换器的输出电压的反馈(即，反馈电压)与参考电压的误差放大的量化结果。在一个具有良好反馈调节能力的控制系统中，系统具有足够的带宽，误差放大器的响应颇为迅速，则其输出的误差量化结果极易发生变化，进而在输出稳压的过程中极易造成峰值电流钳位的反复进入和退出，导致输出电压纹波较大，严重时造成大信号振荡。
28.图1示出了一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路100的示例性电路图。电感电流峰值钳位电路100包括：误差放大器ea、迟滞电压比较器comp、第一反相器ng1、第一与门and1、第二反相器ng2、rs触发器lh、运放amp、以及压控开关s1。
29.在图1的示例中，向误差放大器ea的反相输入端输入dc-dc变换器的反馈电压vfb。向误差放大器ea的同相输入端输入第一参考电压vref1(作为输出电压的基准)。误差放大器ea可放大第一参考电压vref1与反馈电压vfb之间的电压差，以生成信号eao。在具有峰值电流模式控制的dc-dc变换器中，信号eao可用于调整dc-dc变换器的电感电流的峰值，进而表征当下dc-dc变换器的外加负载的电压水平。
30.信号eao被提供给迟滞电压比较器comp的同相输入端。迟滞电压比较器comp的反相输入端被提供第二参考电压vref2。在迟滞电压比较器comp的同相输入端的电压低于反相输入端的电压的情况下，第二参考电压vref2被设置为第一值vh。迟滞电压比较器comp的同相输入端的电压需要高于或者等于第一值vh，迟滞电压比较器comp的输出信号才翻转为高电平。在迟滞电压比较器comp的同相输入端的电压高于反相输入端的电压的情况下，第二参考电压vref2被设置为第二值vl。迟滞电压比较器comp的同相输入端的电压需要低于第二值vl，迟滞电压比较器comp的输出信号才翻转为低电平。其中，第一值vh高于第二值vl。
31.在dc-dc变换器的外加负载水平变重的情况下，反馈电压vfb的电压值降低，从而使得信号eao的电压值升高。当信号eao的电压值高于或者等于第二参考电压vref2的第一值vh时，迟滞电压比较器comp的输出信号翻转为高电平。迟滞电压比较器comp的输出信号可作为相位选择信号phase_sel输出至dc-dc变换器的相位选择电路。高电平的相位选择信号phase_sel可使得dc-dc变换器处于全相开启的控制模式。
32.在dc-dc变换器的外加负载水平变轻的情况下，反馈电压vfb的电压值升高，从而使得信号eao的电压值降低。当信号eao的电压值低于第二参考电压vref2的第二值vl时，迟
滞电压比较器comp的输出信号(相位选择信号phase_sel)翻转为低电平。低电平的相位选择信号phase_sel可使得dc-dc变换器处于仅主相开启而副相屏蔽的控制模式。
33.低电平的相位选择信号phase_sel被输入第一反相器ng1的输入端，从而使得第一反相器ng1输出处于高电平的信号。处于高电平的信号被提供给第一与门and1的一个输入端。第一与门and1的另一个输入端被提供信号lpm。信号lpm代表反馈电压vfb与第一参考电压vref1的比较结果。当反馈电压vfb高于或者等于第一参考电压vref1时，信号lpm处于高电平，反之处于低电平。
34.信号ipeak为代表dc-dc变换器的主相电感电流达到峰值的脉冲信号。信号ipeak_clamp的幅度代表了电感电流峰值采样信号在0a下的对应电压值。信号eao_clamp为钳位开关s1的控制信号。
35.在图1的示例中，当dc-dc变换器已全相开启且输出电压偏高使得信号eao跌落至第二参考电压vref2的第二值vl以下时，迟滞电压比较器comp的输出电压由高电平翻转为低电平。处于低电平的相位选择信号phase_sel被输出至dc-dc变换器的相位选择电路，从而选择主相开启而副相屏蔽的控制模式(单相控制模式)。由于信号lpm在反馈电压vfb略高于第一参考电压vref1时便已翻转成高电平，因此处于单相控制模式的dc-dc变换器会在信号ipeak的下一个脉冲到来时通过rs触发器lh的置位而输出由低电平翻转为高电平的信号eao_clamp。处于高电平的信号eao_clamp可使得钳位开关s1闭合，这样，信号eao的电压值被钳位在信号ipeak_clamp的幅度，从而将电感电流的峰值被钳位至0a。在此条件下，若采用自适应关断时间环路调节方式的dc-dc变换器正处于fccm模式，则dc-dc变换器的电感电流的平均值为负，输出电压通过dc-dc变换器中功率级的能量泄放逐渐跌落。
36.在图1的示例中，由于信号lpm在反馈电压vfb略低于第一参考电压vref1时便可由高电平翻转为低电平，因此dc-dc变换器的输出电压的跌落极易使得dc-dc变换器退出0a的电感电流峰值钳位，而退出0a的电感电流峰值钳位后的dc-dc变换器的电感电流在调节至当下外加负载的过程中所带来的输出电压的回升又极易使其重新进入0a的电感电流峰值钳位。如此往复，导致dc-dc变换器的输出电压的纹波恶化或甚至造成振荡。
37.图2示出了用于图1所示的电感电流峰值钳位电路的一些信号的示例性时序图。在t1时刻之前，dc-dc变换器的输出电压vout随着负载变轻而逐渐上升。在t1时刻，反馈电压vfb高于第一参考电压vref1，因此信号lpm翻转为高电平。在t2时刻，反馈电压vfb与第一参考电压vref1的电压差扩大，使得信号eao低于第二参考电压vref2的第二值vl，因此相位选择信号phase_sel翻转为低电平，dc-dc变换器进入主相开启而副相屏蔽的控制模式，副相电感电流i
l2
至i
li
变为0a。在t3时刻，主相电感电流i
l1
出现峰值，信号ipeak呈现为高电平的脉冲。这样，rs触发器被触发，从而使得信号eao_clamp翻转为高电平。处于高电平的信号eao_clamp可使得钳位开关s1闭合，这样，信号eao的电压值被钳位在信号ipeak_clamp的幅度，从而将电感电流的峰值钳位至0a。dc-dc变换器的输出电压vout在t4时刻降低至预设值之下，使得反馈电压vfb低于第一参考电压vref1，因此信号lpm翻转为低电平。rs触发器被复位，从而输出低电平的信号eao_clamp。处于低电平的信号eao_clamp使得钳位开关s1断开。电感电流的峰值不再被钳位至0a。主相电感电流il1升高。而在t5时刻，反馈电压vfb再次高于第一参考电压vref1。如此反复。在dc-dc变换器的功率级表现为反复放电和充电，dc-dc变换器的输出电压纹波由此恶化，表现为大信号振荡的不稳定状态。
38.本公开的实施例提出了一种用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路，以避免上述问题。图3示出了根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路300的示意性框图。
39.电感电流峰值钳位电路300可包括：钳位信号产生电路310、钳位信号幅值检测电路320、钳位触发电路330、钳位状态控制电路340、以及钳位信号控制电路350。
40.钳位信号产生电路310可经由第一节点n1耦接钳位信号幅值检测电路320和钳位信号控制电路350。钳位信号产生电路310还可耦接第一参考电压端vref1和dc-dc变换器的反馈电压端vfb。钳位信号产生电路310可被配置为：根据dc-dc变换器的反馈电压vfb和来自第一参考电压端vref1的第一参考电压vref1生成钳位信号eao，并经由第一节点n1向钳位信号幅值检测电路320提供钳位信号eao。其中，钳位信号eao用于调整dc-dc变换器的电感电流的峰值。在本公开的一些实施例中，钳位信号eao可反映反馈电压vfb与第一参考电压vref1之间的电压差。
41.在本公开的一些实施例中，尽管在图3中未示出，钳位信号产生电路310还可被提供第一指示信号lpm，并被配置为：根据第一指示信号lpm对钳位信号eao的谷值进行钳位。其中，第一指示信号lpm的有效电平指示反馈电压vfb大于或者等于第一参考电压vref1。在第一指示信号lpm处于有效电平的情况下，钳位信号产生电路310可限制钳位信号eao的谷值，以免钳位信号eao的幅值过低而导致电感电流的峰值过低。
42.钳位信号幅值检测电路320可经由第一节点n1耦接钳位信号产生电路310和钳位信号控制电路350。钳位信号幅值检测电路320可经由第二节点n2耦接钳位触发电路330和钳位状态控制电路340。钳位信号幅值检测电路320还可耦接第二参考电压端vref2。钳位信号幅值检测电路320可被配置为：根据钳位信号eao和来自第二参考电压端vref2的第二参考电压vref2生成检测信号n_out，并经由第二节点n2向钳位触发电路330和钳位状态控制电路340提供检测信号n_out。在本公开的一些实施例中，第二参考电压vref2可具有第一值vh和第二值vl。检测信号n_out的第一电平(例如，高电平)可指示钳位信号eao下降至低于第二值vl。检测信号n_out的第二电平(例如，低电平)可指示钳位信号eao上升至高于第一值vh。
43.钳位触发电路330可经由第二节点n2耦接钳位信号幅值检测电路320和钳位状态控制电路340。钳位触发电路330可经由第三节点n3耦接钳位状态控制电路340。钳位触发电路330可被提供第一指示信号lpm和第二指示信号ipeak。第二指示信号ipeak的有效电平指示dc-dc变换器的主相电感电流达到峰值。在dc-dc变换器的主相电感电流达到峰值的情况下，第二指示信号ipeak可呈现为脉冲信号。在一个示例中，该脉冲信号是高电平的脉冲信号。钳位触发电路330可被配置为：根据第一指示信号lpm、第二指示信号ipeak、以及检测信号n_out来生成钳位触发信号eao_trg，并经由第三节点n3向钳位状态控制电路340提供钳位触发信号eao_trg。在本公开的一些实施例中，在第一指示信号lpm、第二指示信号ipeak、以及检测信号n_out都处于有效电平的情况下，钳位触发信号eao_trg处于有效电平。
44.钳位状态控制电路340可经由第二节点n2耦接钳位信号幅值检测电路320和钳位触发电路330。钳位状态控制电路340可经由第三节点n3耦接钳位触发电路330。钳位状态控制电路340可经由第四节点n4耦接钳位信号控制电路350。钳位状态控制电路340还可被提供第一指示信号lpm。钳位状态控制电路340可被配置为：根据第一指示信号lpm、检测信号
n_out、以及钳位触发信号eao_trg生成钳位状态控制信号eao_clamp，并经由第四节点n4向钳位信号控制电路350提供钳位状态控制信号eao_clamp。在本公开的一些实施例中，在第一指示信号lpm以及钳位触发信号eao_trg都处于有效电平且检测信号n_out处于上升沿的情况下，钳位状态控制信号eao_clam处于有效电平。
45.钳位信号控制电路350可经由第一节点n1耦接钳位信号产生电路310和钳位信号幅值检测电路320。钳位信号控制电路350可经由第四节点n4耦接钳位状态控制电路340。钳位信号控制电路350还可耦接钳位基准电压端ipeak_clamp。钳位信号控制电路350可被配置为：在钳位状态控制信号eao_clamp处于有效电平的情况下将钳位信号eao的电压值钳位在来自钳位基准电压端ipeak_clamp的钳位基准电压ipeak_clamp。钳位基准电压ipeak_clamp的幅度被设置为电感电流峰值采样信号在0a下的对应电压值。在钳位信号eao的电压值被钳位在钳位基准电压ipeak_clamp的情况下，dc-dc变换器进入0a的电感电流峰值钳位，此时dc-dc变换器的电感电流的平均值为负。
46.根据本公开的实施例的电感电流峰值钳位电路300能够在第一指示信号lpm翻转为无效电平的情况下退出0a的电感电流峰值钳位，并且在外加负载不发生变化的前提下，dc-dc变换器不会再次进入0a的电感电流峰值钳位。
47.图4示出了根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路400的示例性电路图。
48.钳位信号产生电路410可包括：误差放大器ea。其中，误差放大器ea的第一输入端耦接第一参考电压端vref1。误差放大器ea的第二输入端被提供反馈电压vfb。误差放大器ea的输出端耦接第一节点n1。在本公开的一些实施例中，如图4所示，误差放大器ea还可被提供第一指示信号lpm。误差放大器ea可根据第一指示信号lpm对钳位信号eao的谷值进行钳位。在第一指示信号lpm处于有效电平的情况下，误差放大器ea可限制钳位信号eao的谷值，以免钳位信号eao的幅值过低而导致电感电流的峰值过低。
49.钳位信号幅值检测电路420可包括：滞回电压比较器comp。其中，滞回电压比较器comp的第一输入端耦接第一节点n1。滞回电压比较器comp的第二输入端耦接第二参考电压端vref2。滞回电压比较器comp的输出端耦接第二节点n2。
50.钳位触发电路430可包括：第一与门and1、第一反相器ng1、第二反相器ng2、以及rs触发器lh。其中，第一与门and1的第一输入端被提供第一指示信号lpm。第一与门and1的第二输入端耦接第一反相器ng1的输出端。第一与门and1的输出端耦接第二反相器ng2的输入端。第一反相器ng1的输入端耦接第二节点。第二反相器ng2的输出端耦接rs触发器lh的复位端r。rs触发器lh的置位端s被提供第二指示信号ipeak，rs触发器lh的同相输出端q耦接第三节点n3。
51.钳位状态控制电路440可包括：第三反相器ng3、单稳态触发器441、第四反相器ng4、第五反相器ng5、d触发器dt、第二与门and2、以及第三与门and3。其中，第三反相器ng3的输入端耦接第四节点n4。第三反相器ng3的输出端耦接单稳态触发器441的输入端。单稳态触发器441的输出端耦接第四反相器ng4的输入端。第四反相器ng4的输出端耦接d触发器dt的复位端reset。第五反相器ng5的输入端耦接第二节点n2。第五反相器ng5的输出端耦接d触发器的时钟信号端clk。d触发器dt的数据输入端d耦接d触发器dt的反相输出端d触发器dt的同相输出端q耦接第二与门and2的第一输入端。第二与门and2的第二输入端被提
供第一指示信号lpm。第二与门and2的输出端耦接第三与门and3的第一输入端。第三与门and3的第二输入端耦接第三节点n3。
52.在本公开的一些实施例中，单稳态触发器441是上升沿触发的单稳态触发器441。单稳态触发器441的输出信号的有效电平是高电平。
53.钳位信号控制电路450可包括：压控开关s1、以及运放amp。其中，压控开关s1的受控端耦接第四节点n4。压控开关s1的第一端耦接第一节点n1。压控开关s1的第二端耦接运放amp的第一输入端和运放amp的输出端。运放amp的第二输入端被提供钳位基准电压ipeak_clamp。
54.本领域技术人员应理解，图4中的各个电路的内部结构是示例性的，还可以通过其他变型来实现上述电路。本公开的实施例不限制上述电路的具体实现方式。
55.图5示出了根据本公开的实施例的用于dc-dc变换器的电感电流峰值钳位电路500的另一示例性电路图。在图4的示例的基础上，电感电流峰值钳位电路500还可包括：延时电路560。延时电路560的输入端可耦接第二节点n2。延时电路560的输出端可耦接dc-dc变换器的相位选择电路(未示出)。延时电路560可被配置为：对检测信号n_out进行延时处理，以生成相位选择信号phase_sel。其中，相位选择信号phase_sel被提供给dc-dc变换器的相位选择电路。在相位选择信号phase_sel处于第一电平(例如，高电平)的情况下，dc-dc变换器处于全相开启的控制模式。在相位选择信号phase_sel处于第二电平(例如，低电平)的情况下，dc-dc变换器处于主相开启而副相屏蔽的控制模式。
56.图6示出了用于图5所示的电感电流峰值钳位电路500的一些信号的示例性时序图。下面结合图5和图6的示例来说明根据本公开的实施例的电感电流峰值钳位电路500的工作过程。
57.在图6所示的t1时刻之前，dc-dc变换器的输出电压vout随着负载变轻而逐渐上升，此时dc-dc变换器已全相开启。在t1时刻，反馈电压vfb高于第一参考电压vref1，因此第一指示信号lpm翻转为高电平。随着输出电压vout的升高而使得钳位信号eao跌落至第二参考电压vref2的第二值vl以下时，迟滞电压比较器comp输出的检测电压n_out由高电平翻转为低电平。因此，向d触发器dt的时钟信号端clk提供的信号由低电平翻转为高电平。d触发器dt从同相输出端q输出高电平的信号。由于第二与门and2的两个输入端都被输入高电平的信号，因此第二与门and2输出高电平的信号。此时由于延时电路560的作用，相位选择信号phase_sel不会随着检测电压n_out的翻转而立即翻转，dc-dc变换器仍然全相开启。
58.在t2时刻，主相电感电流i
l1
出现峰值，第二指示信号ipeak呈现为高电平的脉冲。这样，rs触发器lh被触发，从而使得钳位触发信号eao_trg翻转为高电平。由于第三与门and3的两个输入端都被输入高电平的信号，因此钳位状态控制信号eao_clamp翻转为高电平。处于高电平的钳位状态控制信号eao_clamp可使得钳位开关s1闭合，这样，钳位信号eao的电压值被钳位在钳位基准电压ipeak_clamp的幅度，从而将电感电流的峰值钳位至0a。
59.在延时电路560所设计的延时时长内，各相电感电流的平均值均为负，dc-dc变换器的功率级的能量泄放速度相较于单相dc-dc变换器更为明显。若dc-dc变换器的外加负载水平较轻，dc-dc变换器会在0a的电感电流峰值钳位状态持续的时间内，使得输出电压放电至钳位信号eao回升到第二值vl以上，且维持时长超过延时电路560所设计的延时时长。在t3时刻，延时电路560控制相位选择信号phase_sel翻转为低电平。dc-dc变换器进入单相调
节的工作状态。dc-dc变换器的输出电压vout在t4时刻降低至预设值之下，使得反馈电压vfb低于第一参考电压vref1，因此第一指示信号lpm翻转为低电平。rs触发器lh被复位，从而输出低电平的钳位触发信号eao_trg。因此，钳位状态控制信号eao_clamp翻转为低电平。dc-dc变换器退出0a的电感电流峰值钳位状态。
60.在钳位状态控制电路440中，由于钳位状态控制信号eao_clamp由高电平翻转为低电平，因此触发单稳态触发器输出高电平的脉冲信号。经过第四反相器ng4的反相，d触发器dt被复位，因此从同相输出端输出低电平的信号。在此条件下，0a的电感电流峰值钳位状态只会在第一指示信号lpm第一次由高电平翻转为低电平后退出，且在外加负载不发生变化的前提下无法再次进入(需要检测信号n_out再次由高电平翻转为低电平才能再次进入0a的电感电流峰值钳位状态)。dc-dc变换器将通过单相带载来调节输出电压vout至稳定状态。
61.尽管在图6中未示出，若dc-dc变换器的外加负载水平较重，dc-dc变换器的钳位状态持续的时间不超过延时电路560所设计的延时时长，则dc-dc变换器会在钳位状态退出后仍保持全相带载并调节输出电压至稳定状态。在外加负载不发生变化的前提下，dc-dc变换器不会再次进入钳位状态。
62.综上所述，根据本公开的实施例的电感电流峰值钳位电路能够避免dc-dc变换器反复进入和退出0a的电感电流峰值钳位状态。0a的电感电流峰值钳位状态的进入需要第一指示信号lpm翻转为高电平的同时配合d触发器dt锁定迟滞电压比较器comp输出的检测信号由高电平翻转为低电平的状态。在0a的电感电流峰值钳位状态中，输出电压vout通过多相负平均电流进行泄放直至钳位信号eao回升到第二值vl以上且维持足够的延时时间后，仍处于偏高水平，dc-dc变换器只能继续维持钳位状态。直至输出电压vout被单相负电流泄放到略低于第一参考信号vref1的幅度后，dc-dc变换器退出0a的电感电流峰值钳位状态。在外加负载不变的前提下，dc-dc变换器会维持单相工作状态进行环路调节，这对于fccm模式下输出电压的稳定具有重要意义。此外，电感电流峰值钳位电路能够限制钳位信号eao的谷值，以免钳位信号eao的幅值过低而导致电感电流的峰值过低。
63.除非上下文中另外明确地指出，否则在本文和所附权利要求中所使用的词语的单数形式包括复数，反之亦然。因而，当提及单数时，通常包括相应术语的复数。相似地，措辞“包含”和“包括”将解释为包含在内而不是独占性地。同样地，术语“包括”和“或”应当解释为包括在内的，除非本文中明确禁止这样的解释。在本文中使用术语“示例”之处，特别是当其位于一组术语之后时，所述“示例”仅仅是示例性的和阐述性的，且不应当被认为是独占性的或广泛性的。
64.适应性的进一步的方面和范围从本文中提供的描述变得明显。应当理解，本技术的各个方面可以单独或者与一个或多个其它方面组合实施。还应当理解，本文中的描述和特定实施例旨在仅说明的目的并不旨在限制本技术的范围。
65.以上对本公开的若干实施例进行了详细描述，但显然，本领域技术人员可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下对本公开的实施例进行各种修改和变型。本公开的保护范围由所附的权利要求限定。