[发明专利]开关稳压器、控制开关稳压器的方法和电子设备

说明书

本申请涉及从电流环路不稳定中恢复的方法。一种控制开关稳压器的方法包括检测表示已经超过最大电感器电流阈值的电流限制事件。确定占空比从而确定电感器电流的补偿电压被控制以减小电感器电流并消除电流限制事件的发生。该方法检测没有检测到电流限制事件的时间是否超过时间步长阈值。响应于该时间超过时间步长阈值，控制补偿电压以增加占空比并由此增加电感器电流。时间步长阈值可以是稳压器的整数个开关循环。

技术领域

本发明总的来说涉及开关稳压器，更具体地，涉及用于开关稳压器的最大电流阈值控制的方法、电路和系统，其保持稳定性并减少开关稳压器的正常开关操作中的中断的发生。

背景技术

稳压器从不易调节或波动的电压源向负载提供调整后的输出电压。开关稳压器不从电压源向负载提供连续电流，而是从电压源向负载提供电流脉冲。稳压器包括耦合至负载的开关电路，该开关电路通常包括至少一个功率晶体管，并且该开关电路被控制为交替地在电感元件中存储电能量以及从电感元件中释放电能量。存储在电感元件中以及从电感元件中释放的电能量被用于生成提供给负载的调整后的输出电压。

开关电路具有开关循环SC，该开关循环SC包括开关电路接通的部分以及开关电路断开的部分。当开关电路接通时，来自电压源的能量被存储在电感元件中，以及当开关电路断开时，从电感元件释放能量。稳压器的占空比D被定义为开关电路接通的开关循环的一部分，并且通过开关电路接通的时间除以开关循环的周期来给出。开关稳压器控制占空比D，从而调整负载或提供给负载的输出电压。

开关稳压器通常包括用于控制稳压器的操作的两个控制环路。电压控制环路响应于输出电压的值生成控制电压，而内电流控制环路基于控制电压调整流过电感元件的峰值电流。术语电感元件和电感器在本说明书中互换使用以表示任何适当类型的电感电路，诸如单个电感器、多个电感器、变压器等。通过电流控制环路实施的这种电流模式控制通常检测通过电感器的峰值电流并且在电流达到该峰值电流时断开开关电路。

当峰值电流模式用于控制开关稳压器的操作时，如本领域技术人员所理解的，当稳压器的占空比D超过50％(即，.5)时，由于次谐波振荡，在稳压器的操作中固有地存在不稳定性。由于这种固有的不稳定性，当占空比D超过50％时，用于峰值电流模式控制的电流阈值具有作为通过电感器的电流和补偿信号的函数的值。该补偿信号具有与每个开关循环通过电感器的电流的变化率相关的变化率或斜率，因此相应地称为斜率补偿。

除了刚刚描述的峰值电流模式控制之外，开关稳压器的电流控制环路还包括电流限制控制，如果通过电感器的电流超过最大电流阈值则控制开关。这用于在通过电感器的电流超过该最大电流阈值时保护电感器和稳压器免受损伤。例如，大电感器电流将导致由开关稳压器驱动的过负载条件，诸如在负载两端发生短路。这种最大电流阈值的传统方法是对于多个开关循环，在每个开关循环中检测电感器电流是否超过最大电流阈值，如果是，则执行稳压器的重启。

重启包括稳压器的开关操作被终止、随后跟随稳压器的“软启动”的时间周期。该软启动是稳压器的操作模式，其在重启期间控制流入稳压器的电流以防止相对较大的电流在重启期间流动。例如，在开关稳压器的重启期间，相对较大的电流可以需要来自不具有这种软启动操作模式的稳压器的输入电压源。软启动模式通过在软启动模式期间随时间逐渐增加通过电感器的允许电流限制来防止发生上述情况。