电压供给电路及其控制方法
【专利说明】电压供给电路及其控制方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002 ]本申请要求2014年I月14日递交的申请号为61/927，146的美国临时案的优先权，在此合并参考该申请案的内容。
技术领域
[0003]本发明涉及一种电压供给电路(voltage supply circuit)，以及更特别地，涉及一种具有瞬态(transient)增强输出电压的电压供给电路。
【背景技术】
[0004]通常，电压供给可以根据该电压供给的负载状态操作在脉冲宽度调制(pulsewidth modulat1n，PWM)模式或脉冲频率调制(pulse frequency modulat1n，PFM)模式下。当大负载在该电压供给的输出节点上时，该电压供给操作在PWM模式下，以具有更好的性能。当负载减小时，该电压供给将切换为操作在PFM模式下，以节省功率。然而，当负载再变大时，该电压供给随后从PFM模式切换回操作在PWM模式下。此时，由于大负载，因此从该输出节点汲取(draw)大量的电流。若该电压供给在模式切换期间不能产生足够(suf f i c i en t)的电流，则输出节点上的输出电压立即下降为一个过量电平(excessivelevel)。因此，该电压供给无法正常工作，如崩溃。
【发明内容】
[0005]因此，当电压供给电路在至少两种模式之间切换时，提供一种能够在短时间内增强输出电压的电压供给电路是可取的。
[0006]提供了一种电压供给电路的示例性实施例。该电压供给电路可以操作在第一模式下，以在输出节点上产生输出电压。所述电压供给电路包括补偿电路、比较电路、电感和驱动电路。补偿电路根据与所述输出电压有关的反馈信号产生补偿信号。比较电路接收所述补偿信号和第一参考信号，以及比较所述比较信号和所述第一参考信号，以产生比较信号。电感耦接于所述输出节点。驱动电路接收所述比较信号，以及根据所述比较信号产生驱动电压至所述电感。当所述电压供给电路从所述第一模式进入第二模式时，增大所述比较信号的占空比，以在所述第二模式下于预定时段中拓宽所述电压供给电路的工作带宽。
[0007]提供了一种用于电压供给电路的控制方法的另一示例性实施例。所述电压供给电路通过利用工作带宽在所述电压供给电路的输出节点上产生输出电压。所述控制方法包括以下步骤:操作在第一模式下;在第一时间点，从所述第一模式进入第二模式；以及在所述第二模式下，于所述第一时间点开始的预定时段中拓宽所述工作带宽。
[0008]详细的描述将参考附图在下面的实施例中给出。
【附图说明】
[0009]通过阅读后续的详细描述和参考附图所给的示例，可以更全面地理解本发明，其中:
[0010]图1示出了一种电压供给电路的示例性实施例；
[0011]图2示出了一种描述图1中电压供给电路的模式切换的时序图的示例性实施例；
[0012]图3示出了图1中电压供给电路的补偿电路的一种示例实施例；
[0013]图4示出了图1中电压供给电路的补偿电路的另一示例性实施例；以及
[0014]图5示出了一种控制方法的示例性实施例。
【具体实施方式】
[0015]以下描述为本发明实施的较佳实施例，此描述用于说明本发明的一般原则的目的，而不应当视为具有限制意义。本发明的范围应当参考所附的权利要求确定。
[0016]在图1所示的示例性实施例中，电压供给电路I可以操作在第一模式或第二模式下，以及可以在第一模式和第二模式的各模式下于输出节点NOUT上产生输出电压V0UT。在本实施例中，第一模式为脉冲宽度调制(PWM)模式，以具有更好的性能来产生输出电压VOUT，而第二模式为脉冲频率调制(PFM)模式，以节省功率。参考图1，电压供给电路I包括补偿电路(compensat1n circuit)10、比较器 11、驱动电路(driver circuit)12、电感(inductor) 13和分压器(voltage divider) 14。在第一模式和第二模式的各模式下，补偿电路10接收反馈信号SFB，以及根据反馈信号SFB产生补偿信号S10。在本实施例中，反馈信号SFB与输出电压VOUT有关。如图1所示，分压器14接收输出电压VOUT，以及对输出电压VOUT进行分压操作，以产生反馈信号SFB。在一实施例中，分压器14包括两个电阻140和141，以及，在位于电阻140和141之间的连接节点N14上产生反馈信号SFB。因此，反馈信号SFB与输出电压VOUT有关。在另一实施例中，省略分压器14，以及，输出电压VOUT直接视为反馈信号SFB。
[0017]比较器11的正输入端(+)接收补偿信号S10，以及，比较器11的负输入端(_)接收参考信号。在本实施例中，斜坡信号(ramp signal) SRAMP视为输入至比较器11的负输入端的该参考信号。比较器11比较补偿信号SlO和斜坡信号SRAMP，以根据比较结果产生比较信号Sll。在本实施例中，斜坡信号SRAMP呈锯齿波形(saw-tooth waveform)。比较信号SI I随后被传送给驱动器12。当驱动电路12接收到比较信号Sll时，驱动电路12根据所接收到的比较信号产生驱动电压V12，以及，将驱动电压V12施加给电感13。通过施加驱动电压V12给电感13，在输出节点NOUT上产生输出电压VOUT。
[0018]在下文中，将参考图1和图2描述电压供给电路I在模式切换期间的操作。在图2中，标号(label) 20表不模式切换的时序，以及，标号21表不用于拓宽(broaden)电压供给电路的工作带宽(operat1n bandwidth)的预定时段(predetermined per1d)发生的时序。假设电压供给电路I由于时段P20中的小负载而操作在脉冲频率调制(PFM)模式下。电压供给电路I的负载程度可以根据从输出节点NOUT处汲取的电流量确定。当根据从输出节点NOUT处汲取的大电流侦测到负载变大时，电压供给电路I在时间点T20上从脉冲频率调制(PFM)模式切换为脉冲宽度调制(PWM)模式，以具有更好的性能。在脉冲宽度调制(PWM)模式下，从时间点T20至时间点T21的预定时段P21中，电压供给电路I的工作带宽被拓宽，换言之，该工作带宽比用于电压供给电路I的正常操作的预定带宽要宽。在时间点T21之后，电压供给电路I的工作带宽变为该预定带宽。然后，在脉冲频率调制(PFM)模式下，电压供给电路I通过利用具有该预定带宽的工作带宽操作。
[0019]在电压供给电路I切换为脉冲宽度调制(PWM)模式之后，电压供给电路I在预定时段P21中首先利用已拓宽的工作带宽操作，然后，在预定时段P21中利用具有预定带宽的工作带宽操作。通过在预定时段P21中拓宽电压供给电路I的工作带宽，产生流经电感13的大电流。因此，存在用于负载的足够电流，以及，输出电压VOUT不会立即下降过度电平(toolevel)。通过预定时段T21的建立，增益提高窗口(gain boosting window)被打开。在该增益提高窗口中，电压供给电路I操作在已拓宽的工作带宽下，以增大流经电感13的电流。在本实施例中，增益提高窗口是小的(sma11 )，以及，当输出电压VOUT上升至足够电平时，该增益提高窗口被关闭。因此，电压供给电路I的稳定性不会不利地受影响。
[0020]在本实施例中，通过增大图1中的比较信号S11的占空比(duty)来拓宽电压供给电路I的工作带宽。驱动电路12根据比较信号Sll产生驱动电压V12，以及，驱动电压V12的量是根据比较信号Sll的占空比确定的。驱动电压V12被提供给电感13。因此，流经电感13的电流113是由比较信号Sll(特别地，由比较信号Sll的占空比)确定的。基于驱动电路12的操作和电感13的行为，驱动电路12根据具有较大的(greater)占空比的比较信号S11产生较大的驱动电压Vl2，以产生流经电感13的大电流;而驱动电路12根据具有较小的(Iess)占空比的比较信号Sll产生较小的驱动电压V12，以产生流经电感13的小电流。因此，在预定时段P21中，当比较信号Sll的占空比增大时，驱动电压V12也增大，从而拓宽了电压供给电路I的工作带宽，等效为产生大电流113。
[0021]用于增大比较信号Sll的占空比的方式有多种。其中一种用于增大比较信号Sll的占空比的方式为拓宽补偿电路10的增益带宽(gain bandwidth)。在下文中，将参考图1、图3和图4描述如何通过拓宽补偿电路10的增益带宽来增大比较信号Sll的占空比。图3示出了图1中电压供给电路的补偿电路10的一种示例实施例。如图3所示，补偿电路10包括运算放大器(operat1n amplifier)30、电阻31和32、电容33，以及反馈电路34。在本实施例中，电阻31为可变电阻31，而电阻32具有固定的电阻值。补偿电路10通过图1中的输入节点N30接收反馈信号SFB。电阻31耦接在输入节点N30和运算放大器30的负输入端(-)之间。电阻32和电容33串联耦接在输入节点N30和运算放大器30的负输入端(-)之间。运算放大器30的正输入端(+ )接收参考信号SREF30。反馈电路34耦接在运算放大器30的负输入端(-)和运算放大器30的输出端之间。基于包括图3所示的上述元件的补偿电路10的操作，在运算放大器30的输出端上产生补偿信号S10。在本实施例中，电阻31最初具有第一电阻值。在电压供给电路I于预定时段P21中切换为脉冲宽度调制(PffM)模式之后，电阻31切换为低于第一电阻值的第二电阻