用于在开关模式控制器中确定预偏置的方法

摘要

本发明揭示一种开关模式控制器、降压转换器或DC到DC步降调节电压转换器，其在初始化时感测初始预偏置电压并调整开关频率的工作循环以帮助最小化初始化或上电复位时的输出电压瞬变。

说明书

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2009年11月10日申请的标题为“用于在开关模式控制器中确定预 偏置的方法(METHOD FOR DETERMINING PRE-BIAS IN A SWITCH-MODE  CONTROLLER)”的第12/615,973号美国专利申请案的优先权。

技术领域

本发明一般涉及降压转换器，其为步降DC到DC电压转换器，其在调节输出电压 的同时将较高输入DC电压转换为较低输出DC电压。更特别地，本发明涉及在降压转 换器电路中的开关模式控制器，其感测在所述降压转换器的电压输出处的预偏置电压及 相应地调整所述降压转换器电路的工作循环从而最小化在装置起动时的输出电压瞬变。

背景技术

降压转换器是步降DC到DC电压转换器，其将较高的DC电压输入转换为较低的 及经调节的DC电压输出。降压转换器的设计可类似于步升转换器的设计，及如同一些 升压转换器电路，其为并入两个固态开关(即，晶体管及二极管或两个晶体管)，电感器 及电容器以将输入DC电压转换为经调节的输出DC电压的开关模式电力供应。

减小DC电压的最简单的方法是使用分压器电路。使用分压器电路的问题是由于其 经由电阻器作为热量来泄放多余功率进行操作而浪费了能量。此外，在基本分压器电路 的情况下，输出电压未经调节。当电压未经调节时，其意味着输出电压随输入电压而改 变。另一方面，降压转换器是显著有效的及自调节的电路，使其可用于将12到50伏的 DC(举例来说)向下转换为经调节的较低电压(例如，.5到10伏的DC)，其为电子装置中 的各种电路及子电路所需的。

现在参考图1，其中描绘了一般的现有技术降压转换器电路，我们看到降压转换器 的DC电压输入10及降压转换器的DC步降电压输出12。在降压转换器的输入10与输 出12之间是高侧开关晶体管14及低侧开关晶体管16。在一些降压转换器中，低侧开关 晶体管16由二极管(未具体展示)所替代。高侧及低侧开关14及16可为MOSFET、JFET 或BJT晶体管或其合理的衍生物。脉宽调制器18将经调制的信号20提供到高侧开关 14。可提供反相器22以将经反相的DH信号或DL信号24提供到低侧开关16。在一些 实施例中，未使用反相器，而是替代地提供脉宽调制器的电路及提供DH信号20及DL 信号24作为从脉宽调制器18的单独的输出。示范性DH信号20展示为具有工作循环 26的信号21，其中所述工作循环的第一部分是高28及所述工作循环的第二部分是低30。

降压转换器通常具有误差放大器32，其感测反馈电压V_FB34，其为由包括电阻器 R1 36及R2 38的电阻器分压电路削弱的输出电压12。反馈电压34提供到误差放大器 32的输入中的一者，其中反馈电压34与参考电压(V_REF)40作比较。电压参考一般由一 些类型的电压参考电路42产生，其可提供恒定电压参考44或软开始电压参考46，其以 0伏开始及然后上升到非常类似于固定的电压参考44的恒定的或固定的电压。误差放大 器32将反馈电压34与电压参考40作比较且将试图将所述反馈电压驱动成等于所述电 压参考，从而将电压输出12驱动或调节为一些预定的输出电压。

换句话说，通常在降压转换器中的误差放大器32感测在电压反馈节点34处由包括 电阻器R1 36及R2 38的电阻器分压器网络削弱的V_OUT节点12的电压。反馈电压34 然后与在误差放大器32中的电压参考40作比较，使得所述误差放大器产生用于经由脉 宽调制电路18设置高侧晶体管14及低侧开关或晶体管16的脉冲开关的工作循环的控 制信号48。由误差放大器32产生的连续的控制信号48经变换为DH信号20，其为由 脉宽调制电路18提供的脉宽调制信号。所述DH信号用于驱动高侧晶体管14，且如果 使用低侧晶体管，那么所述DH信号也用于驱动低侧晶体管16。在一些实施例中未使用 低侧晶体管16，但在其位置处取代的是二极管或整流器。

开关电路14及16的高侧及低侧的开关以高于由反馈电压34提供的反馈环路的带 宽的带宽或频率操作。开关的工作循环在开关节点50处产生斩波脉宽调制信号。展示 可能存在于开关节点处的可能的经调制的信号52。当开关信号DH 20为高时，其开启 高侧开关14及将在开关节点50处的电压驱动高达约等于V_IN10处发现的输入电压。当 DH信号20变低然后DL信号24为高时，其开启低侧开关16，其将把开关节点50(还被 称作LX节点)拉到接地。在开关节点50处发现的所产生的斩波调制信号52穿过电感器 54前进到输出电压12。电感器54消除脉宽调制信号52的斩波电压。由电感器54及电 容器56消除在开关节点50处的经调制的信号52在电压输出节点12处产生几乎恒定的 DC电压输出。电压输出12处的输出电压的值通常等于在开关节点50处发现的经调制 的信号52的平均值。此外，在开关节点50处的经调制的信号52的平均值大致等于开 关的工作循环乘以输出电压(假设当低侧开关16开启时，其将开关节点电压拉到接地)。 举例来说，如果工作循环为20％(即，20％开启，80％关闭)，那么V_OUT 12处的输出电压 将为V_IN10处发现的输入电压的约20％。

然后作为在V_OUT 12处发现的输出电压的削弱电压的反馈电压34被反馈到误差放大 器32且与参考电压40比较。误差放大器感测电压参考电压40与反馈电压34之间的差 并调整其输出信号48以改变由脉宽调制器18产生的脉宽调制信号，且因此降压调节器 使用反馈以调节其步降的输出电压。

仍然参考图1，理解步降或降压转换器的缺点是重要的，所述步降或降压转换器类 似于图1的降压转换器电路而操作。具体来说，现有技术降压转换器的输出电压可引起 正被供电的电路的损坏。举例来说，如果在起动时在电压输出12处发现的输出电压是0 伏及提供给误差放大器32的电压参考40是稳定状态参考电压44，那么从误差放大器 32中输出的误差信号或调制控制信号48将推动脉宽调制器18以产生非常大的工作循环 调制信号到开关晶体管14及16。非常大的工作循环意味着高侧开关晶体管14将长期保 持为“on”，以基本上产生流过开关节点50及电感器54的大量的电流。由i_L60指示的 电流可损坏开关晶体管14及/或电感器54。此外，在由DH调制信号20提供的所述大 工作循环(即，工作循环信号28的高部分)下，将延长大多的工作循环信号循环长度26。 大工作循环可产生V_OUT 12处的过高的输出电压，其导致反馈电压34超过对于在V_OUT 12 处平衡或提供正确的电压输出是必要的参考电压44，从而迫使误差放大器32在其它方 向上摆动提供到脉宽调制器电路18的电压误差信号48，以使得工作循环28将十分短且 因而高侧开关晶体管14将开启及低侧开关晶体管16(或低侧二极管)将开启，从而将开 关节点50拉到接地。输出电压12的“振荡”将持续发生，直到电压反馈34及电压参 考40电压由与脉宽调制器18联合的误差放大器32的反馈环路消除为止。此类型的开 启或初始化降压转换器的一个主要问题是接收电压输出12的电路(未具体展示)一般 是低电压及灵敏电路，其可能不一定能够处置V_OUT节点12处的过电压。高于由降压转 换器的输出电压12正驱动的电路所预期的输出电压的高输出电压12可损坏接收来自降 压转换器的功率的灵敏电路。

图1中的现有技术降压转换器的设计的另一个问题发生在当降压转换器开启或初始 化时，降压转换器的V_OUT 12处的输出电压在非零电压处浮动。举例来说，如果为了一 些原因，V_OUT 12处的输出电压是或接近降压转换器将产生的输出电压的约一半，那么V 反馈电压34将起初远小于误差放大器32的输入处的电压参考电压40。此情形将再次导 致脉宽调制器18产生具有非常大的工作循环28的调制信号20，其迫使高侧开关晶体管 14长期开启，进而如同先前的实例，最初在起动时超过在V_OUT 12处的所要输出电压， 直到与误差放大器及其它反馈电路32、18联合的反馈电压34可将输出电压带入稳定状 态为止。

为了解决这些问题，现有技术在电压参考电路42中产生图1中所示的一些所谓的 软开始电压斜坡以作为软开始电压参考信号46。软开始电压参考46在以零伏起动或初 始化时提供参考电压且在短的时间周期内，电压参考46斜升到稳定状态的电压参考， 其继续由降压转换器的反馈电路使用以保持降压转换器的输出电压V_OUT 12在稳定的输 出电压下。换句话说，软开始电压参考信号以0伏开始且然后斜升到稳定状态的电压， 如由图1中的软开始电压参考46所示。在此现有技术解决方案中，如果V_OUT 12处的输 出电压最初为0伏然后所述软开始信号46很奏效，因为在误差放大器32的输入处电压 反馈信号34与电压参考信号40之间存在非常小的差异。所述误差放大器将输出电压误 差信号48，其将用工作循环使脉宽调制器产生DH或调制信号20，其比在V_OUT 12处不 产生电压输出更有可能，其将对于由降压转换器控制的电路通常不会太高。这里误差放 大器32将缓慢地增加且使用软开始电压信号46结合电压反馈信号34将信号设定为合 适的输出电压。实质上，当V_OUT 12处的输出电压在起动时以0伏初始化时，电压输出 电压往往与电压参考信号46一起以受控方式增加。

相反地，当V_OUT处的输出电压是中间电压及降压转换器电路被初始化时，软开始 电压参考技术不起作用。换句话说，当向V_OUT 12处的输出电压被偏置到在0伏与降压 转换器的所需输出电压之间的电压时，使用软开始电压参考46的此现有技术不起作用。 此情形有时被称作预偏置电压输出情形。举例来说，当V_OUT 12处的输出电压是预偏置 状态时，如果使用软开始斜坡及现有技术的降压转换器被初始化，那么电压反馈信号34 及电压参考信号40将由于软开始斜坡电压信号以0伏开始而具有大的误差且电压反馈 信号大于初始开始斜坡电压。因此，脉宽调制器18接收来自误差放大器的试图减小或 增加或改正DH信号20的工作循环的信号，当利用稳定状态电压参考信号44时，其引 起上文论述的相同问题。这里所述脉宽调制器与误差放大器结合将试图驱动V_OUT 12处 的输出电压下降到0伏以与软开始参考电压信号44匹配，即使所述电压输出已偏置于 非零电压处也是如此。

发明内容

本发明的实施例提供一种确定开关模式控制器或降压转换器的起动或上电复位时 的预偏置电压的方法。所述方法包括由开模关式控制器接收输入电压或上电复位信号。 产生具有预定的电压的电压参考信号。所述电压参考与反馈电压作比较及如果所述电压 参考小于反馈电压，那么所述电压参考及所述反馈电压继续被比较。相反地，如果所述 电压参考大于或等于所述反馈电压，那么测量初始开关节点电压。在一些情况下，取代 测量所述开关节点电压而测量初始等效电压，例如输出电压。然后利用所述初始开关节 点电压或等效电压设置初始脉宽调制信号，使得与开关模式控制器相关联的至少一个开 关晶体管产生大致等于所测量的初始开关节点电压或等效电压的输出电压。

在本发明的另一个实施例中提供一种开关模式控制器。所述开关模式控制器包括其 上具有参考电压的电压参考模式。电压输入节点适于接收输入电压。提供将参考电压与 反馈电压作比较的比较器电路。当所述反馈电压小于或等于所述参考电压时，所述比较 器基于所述参考电压与所述反馈电压的比较而输出开始信号。所述开关模式控制器进一 步包括预偏置初始化电路，其在降压转换器的开关节点或等效节点处测量初始电压，例 如初始化时所述降压转换器的输出，且在接收所述开始信号后即刻输出初始工作循环信 号。此外，脉宽调制电路经配置以以首先响应开始信号及初始工作循环信号的接收及其 次响应基于反馈电压及参考电压而提供误差信号的误差电路的输出而提供脉宽调制输 出信号。

在本发明的又一实施例中提供一种降压转换器，所述降压转换器包括开关模式控制 器电路，所述开关模式控制器电路适于在所述降压转换器的开关晶体管接收开关信号之 前感测降压转换器开关节点的初始电压。所述初始开关节点电压用于预设脉宽调制电 路，使得降压转换器的输出大致等于恰好在初始化之前开关节点处测量的预偏置电压。

本发明的实施例提供开关模式控制器、降压转换器或步降DC/DC电压转换器，其 感测在降压转换器的电压输出处的预偏置电压且相应地调整所述降压转换器电路的工 作循环，从而最小化在装置初始化、上电复位或起动时的输出电压瞬变。

附图说明

为了更全面的理解，现在参考结合附图给出的以下描述，附图中：

图1说明现有技术降压转换器的示意性框图；

图2A是在两个不同的起动情形期间的现有技术降压转换器的输出电压的电压对时 间曲线图；

图2B是在如图2A中的相同的两个不同的起动情形期间的现有技术降压转换器的反 馈电压的电压对时间曲线图；

图3说明示范性开关模式控制器及降压转换器电路的示意性框图；

图4说明示范性开关模式控制器及降压转换器电路的另一个示意性框图；

图5A到5C说明本发明的实施例的电压输出、电压参考及电压参考电压的曲线图； 及

图6说明本发明的实施例的示范性工作及功能的流程图。

具体实施方式

现在参考图式，其中本文中使用的相同的参考数字指代相同的元件，说明及描述了 用于确定开关模式控制器中的预偏置的方法的各种视图及实施例，且描述了其它可能的 实施例。图式没有必要按比例绘制，且在一些例子中图式中的某些地方已经被夸示及/ 或简化以仅用于说明性目的。所属领域的技术人员将了解基于下面的可能的实施例的实 例的许多可能的应用及变化。

现在参考图2A及2B，展示了两个电压对时间的图表以提供对导致本发明的实施例 的实验的额外理解。在图2A中，展示虚线Vout1信号以描绘在经测试的现有技术降压 转换器的V输出12上存在输出偏压的情形。在图2B中，可以看见初始化时V参考电 压是软开始斜坡电压，其以0开始及线性地增加到最大V参考电压。V反馈1(V_FB1)电 压是反馈电压，其去向误差放大器及将Vout1电压从其初始V偏压电平下拉到0或甚至 0伏以下且然后最终为V反馈1电压与电压参考电压一起增加，Vout1电压与软开始电 压参考V_REF大体上线性地增加。

在现有技术降压转换器将与在输出节点12处的初始偏压如何操作的又一建模中， 开关晶体管14及16在初始化时被关闭。通过在初始化时关闭开关晶体管，开关节点50 能够在如图2A中所示的电压Vout2的经初始化的偏压处浮动。在图2B中，可以看见反 馈电压2(V_FB2)与Vout 2一样维持在大致稳定的电压直到时间T₁。在时间T₁，软开始电 压参考斜坡(V_REF)等于反馈电压2(V_FB2)电压，其起动误差放大器及脉宽调制器的输出 20以开始产生到开关晶体管的经调制的开关信号20。在此时间点(T₁)处，可以看见因为 调制信号20没有在初始化之前设定，在V_OUT12处的Vout2电压中可存在很大的波动， 如图2A中的Vout2A及Vout2B所示。图2B中所示的反馈信号V_FB2结合V参考信号44 向误差放大器提供适当反馈以在时间t处达到适当的稳定状态电压输出电平之前消除图 2A中的输出电压Vout2。因此，用两个开关晶体管转入关闭位置来初始化降压转换器的 解决方案将仍在输出处提供电压瞬变，其对于使用降压转换器来给其灵敏电子装置供电 的电路设计者来说是不合意的。因此，所需要的是用于在电路的起动或初始化期间平滑 降压转换器的电压输出或保持所述电压输出大体上平滑或具有最小的瞬变界限的电路 设计及技术，而不管所述电压输出是否以0伏初始化或为预偏置电压。

返回参考图1，其在虚线电路连接中展示了电压比较器62。电压比较器62将来自 电压参考电路42的参考电压40与电压反馈信号34作比较以将输出信号或斜坡信号64 提供到脉宽调制器18，脉宽调制器18又将把合适信号提供到开关晶体管Q114及Q216， 使得其两者将被关闭以允许开关节点50在预偏置电压处浮动。比较器62将保持所述信 号直到电压参考40高于反馈电压34且然后将允许误差放大器32如上述论述使用软开 始电压参考信号46而操作。此解决方案仍存在问题，因为误差放大器32的输出48在 起动时并未良好界定，使得在现有技术降压转换器装置的起动期间及稳定状态操作之前 可在V_OUT节点12处的输出电压上看见例如图2A中所示的例如Vout2A及Vout2B等正 瞬变或负瞬变。这对于电力供应当初始化时以单调的方式到达它们所需的输出电压及在 到达它们所需或稳定状态的输出电压之前不随增加的或减小的输出电压而波动是重要 的。因而希望提供一种帮助使降压转换器电力供应的输出电压中的波动最小化的电路， 以在起动期间提供几乎单调的电压增加到所需的电压输出。如果电压并非单调及而是以 负波动或正波动进行波动，那么其可能在所述装置试图上电或再初始化时无意地产生非 所要的上电复位。起动时的瞬变在降压转换器装置的输出中是完全不合意的。所需的是 以不产生瞬变的方式操作的降压转换器，所述瞬变可引起与所述降压转换器装置相关联 的其它电路的失灵或故障。此外，希望在预偏置或非偏置输出电压环境中初始化误差放 大器32及脉宽调制器电路18，以将合适的经调制的或调制信号提供到开关晶体管，使 得在所述降压转换器电路的输出电压上出现最小瞬变。

现在参考示范性降压转换器装置的各种实施例，已发现：在测量及利用降压转换器 的输出电压及降压转换器的输入电压两者来最初将所述工作循环设定成等于输出电压 除以输入电压的情况下，可在起动时设定示范性降压转换器内的脉宽调制器电路的初始 工作循环。当示范性降压转换器电路被并入到实际物理电路中时，无论此类实际电路是 在电路卡上还是在半导体装置内，降压转换器的初始输出电压或开关节点电压在起动时 难以测量。现在参考图3，其展示了包括调节器电路102的示范性降压转换器装置100。

将下文将解释，降压调节器控制器电路102包括在模拟或数字设计实施例中的电压 参考电路、误差放大器及脉宽调制器电路。开关晶体管Q1 104及Q2 106展示为其自身 的调制信号DH 108及DL 110是来自降压调节器控制器电路102。本发明的一个实施例 可要求用于感测示范性降压转换器的输出112处的输出电压V_OUT的额外构件。此额外 构件被展示为去往与所述降压调节器控制器相关联的额外V_OUTS引脚114的虚线。虽然 此技术对于本发明的示范性实施例是功能的及适当的解决方案，但是其要求在示范性开 关模式控制器或降压转换器装置100上的额外引脚。装置上的额外引脚意味着到所述装 置的潜在的额外连接及制造商在设计与示范性降压转换器100相关联的电路时在路由及 制造此些引脚过程中的额外的成本。

在本发明的另一实施例中，已认识到在用于降压转换器的初始化的起动情形中，可 关闭Q1104及Q2106开关晶体管。当关闭两个开关晶体管104、106时，随后开关节 点或LX节点116将具有与输出电压V_OUT 112相同的电势或电压，因为没有电流流过电 感器118。因为输出偏置电压仅需要在起动时进行感测以确定在降压转换器100的输出 112上是否存在预偏置电压，或在输出电压为零的情况下，那么无需用于在示范性降压 转换器的初始化状态处感测输出电压的额外引脚。可经由先前存在的引脚LX 120感测 输出电压112的初始化状态，引脚LX 120可用于在起动时感测开关节点电压或LX节点 电压。在起动之后，不再需要出于确定初始调制工作循环以开关开关晶体管的目的来感 测输出电压。

示范性实施例可包含并入到硅裸片中的此电路配置以帮助在降压转换器电路初始 化并在线到达稳定状态时实现想要的单调的输出电压。

应理解，示范性降压转换器装置100的反馈引脚122在某些情况下可能不满足初始 化电压感测要求，因为分压电阻器R1 124及R2 126是由降压调节器装置的购买者或消 费者选择的，且电阻值对于示范性开关模式控制器或降压转换器装置的制造商来势将是 未知的。换句话说，示范性装置的制造商可能不知道在输出电压节点112处的输出电压 与反馈引脚122或连接处的反馈电压之间将如何减弱。

应理解，在本发明的各种实施例中，可使示范性降压转换器电路100使得开关晶体 管Q1及Q2 104、106内置于降压转换器装置的电路或硅中，或由使用开关模式控制器 电路装置102(降压调节器控制器)的电路用户或设计者选择。在任一情况下，示范性实 施例简单地由降压调节器控制器102组成或进一步包括降压调节器电路100，降压调节 器电路100包含开关晶体管及在一些情况下包含电感器118。应理解，可利用在降压转 换器电路的初始化时使用LX或开关节点116来用于测量在所述降压转换器的输出112 处是否存在任何初始预偏置电压，因为所述电感器118将在初始化时呈现为短路。

在初始化时，本发明的示范性实施例可通过V_IN 130或130’处的初始输入电压及在 输出112处的初始输出电压来计算或评估正确的工作循环以适当地初始化调制信号DH 及DL 108及110。

应注意，当Q1 104及Q2 106晶体管在示范性裸片配置实施例的内部时，所述开关 节点也在所述裸片的内部。

现在参考图4，其提供根据本发明的实施例的另一示范性降压转换器的组件及框图。 展示了没有开关晶体管402及404的示范性降压转换器400。在本发明的另一实施例中， 开关节点402及404可包含于示范性降压转换器400’中。

当由(例如)上电复位电路406将上电复位信号或开始信号提供到示范性降压转换器 400或400’的输入时，电压参考电路408以软开始电压输出信号V_REF410开始。软开始 电压参考信号一般以约0伏开始且然后增加其输出直到到达电压参考的稳定状态的电 压。比较器412将电压参考电路408的作为软开始电压参考信号410的输出与来自包括 R1 416及R2 418的分压器电路的反馈电压414作比较。反馈电压414直接涉及在与示 范性降压转换器400或400’相关联的电感器422的输出处的初始或起动输出电压V_OUT420。在示范性降压转换器的初始状态处，开关晶体管Q1及Q2、402及404都是关闭 的。比较器412将电压参考信号410与反馈信号414作比较以确定它们何时大体上相等。 此初始确定的原因是，示范性降压转换器将不产生DH 424或DL 426调制信号以开关晶 体管，直到反馈信号414大体上等于参考电压信号410为止。

因为起初开关晶体管402及404并未开关且为关闭的，所以LX或开关节点430将 具有与输出电压420相同的电压或电势，因为电感器422在初始化时将如同短路。所述 LX或开关节点电压可由预偏置初始化电路432读取。所述预偏置初始化电路还可读取 V_IN434处的输入电压。预偏置初始化电路432计算脉宽调制器的初始工作循环，使得脉 宽调制器电路435的初始调制恰好在示范性降压转换器400或400’的初始化之后界定。 预偏置初始化器432的输出是初始工作循环信号(d_i 436)。可通过取得初始输出电压420 的大体上与初始LX或开关节点电压430相等的比率，并将其除以在电压输入432处发 现的输入电压，来计算初始工作循环信号(d_i)436。预偏置初始化器432将初始工作循环 信号436提供到误差放大器438。误差放大器438根据所接收的初始工作循环信号(d_i)436 而输出电压误差信号440，使得当比较器412指示反馈电压414及电压参考电压410大 体上相等时，脉宽调制器电路435经设定以将适当的脉宽调制信号(S)424、426提供到 开关晶体管。

当比较器放大器412确定电压参考信号410及电压反馈信号414大体上相同时，从 比较放大器412将开始信号442提供到误差放大器。误差放大器438然后将不再根据预 偏置初始化器d_i 436的输入而提供误差电压440，而是将根据在电压参考信号440与反 馈信号414之间的差异而提供电压误差信号440。因此，脉宽调制器电路434将把开关 信号提供到开关晶体管Q1及Q2、402、404，使得电压输出420处所见的输出电压大体 上类似于电路初始化时开关节点或LX节点430处所感测的初始电压。

随着软开始斜坡电压参考信号继续增加，所述输出电压也将继续增加而不在输出电 压420中产生任何显著的波动或尖峰。所述输出电压将增加，直到其达到示范性降压转 换器的稳定状态的电压输出为止。

因而，展示本发明的实施例提供降压转换器电路，其从电路的初始化到稳定状态的 电压输出产生平滑的输出而没有任何显著的瞬变，不管输出电压节点是以零伏还是以预 偏置电压初始化都是如此。

本发明的实施例可初始化及设定初始脉宽调制信号以用于开关开关晶体管(402)或 晶体管(402或404)以适当地开关以产生大体上等效于初始输出电压的合适的输出电压 420。此外，开关晶体管不接收或响应来自脉宽调制器434的开关信号，直到比较器电 路412感测到反馈电压414与电压参考软开始信号410的斜升大体上相等为止。

仍参考图4，现在将论述本发明的变化及其它示范性实施例。在一些实施例中，起 动比较放大器412可被并入到误差放大器438中或与误差放大器438同步。在其它实施 例中，误差放大器438为脉宽调制器434的一部分或与脉宽调制器434同步。此外，误 差放大器438、脉宽调制器434及预偏置初始化电路432可各自在模拟电路中或经由数 字设计或软件来实施。因此，示范性降压转换器400或400’的实施例可为模拟装置、数 字装置、模拟及数字技术的混合或在软件中实施。

图4还描绘了上电复位电路406，其可将上电复位信号提供到示范性装置400、400’。 上电复位信号407可由电压参考电路408接收，使得软开始电压参考电路将以0伏、接 近0伏或另一预先确定的初始电压开始。此外，在起动或上电复位时，脉宽调制电路434 将需要再初始化，且预偏置初始化电路432将还需要被告知感测在示范性装置的LX或 开关节点430处发现的输入电压434及输出电压420的初始条件。在本发明的又一实施 例中，可经由任选的连接450将工作循环初始化信号436提供到脉宽调制电路34中以 将初始的经良好界定的输出工作循环设定到脉宽调制电路435以用于输出DH及DL。

本发明的实施例在软开始斜坡电压参考408的输出的电压大体上等于或大于反馈电 压414之后开始开关开关晶体管402及404。如所解释，这样做用以最小化在开关晶体 管开始开关时的任何电压瞬变，正瞬变或负瞬变。本发明的实施例确定经调制的开关信 号DH 424及/或DL 426的必要的工作循环，使得开关晶体管402及404以一工作循环 开关，其将在输出420处产生等于或大体上等于在本发明的实施例接收到起动信号或上 电复位信号时的输出420及/或开关节点430的初始电压的大体上相同的电压。在起动或 初始化时，开关节点430大体上等效于输出420。

基本上存在用以消除或大体上消除在起动时降压转换器的输出处的瞬变电压所必 需的两个因素。一个因素是到误差放大器438的输入大致相等，使得误差放大器438将 不提供输出440以根本上改变脉宽调制电路的输出的工作循环。第二个因素是误差放大 器438及/或脉宽调制电路435以正确的、经良好界定的工作循环来初始化，使得在误差 放大器438的输入处有或没有误差差异的情况下，开关晶体管都以初始调制频率开关， 以使得电感器422的输出处所产生的电压大体上与由预偏置初始化电路432感测的初始 电压相同。当这些条件都满足时，最小的或大体上不存在的瞬变将存在于初始化时的示 范性降压转换器的输出420处。

在示范性降压转换器的起动/初始化之后，不再需要比较放大器412及预偏置初始化 电路432。因此，在稳定状态期间，比较放大器412及预偏置初始化模块432可掉电或 不使用，以帮助最小化示范性装置所需的电力量。设想在基于模拟的示范性降压转换器 中，工作循环初始化信号436将可能由预偏置初始化电路432提供到误差放大器438。 相反地，在数字设计或基于数字的电路中，d_i或工作循环初始化信号436将可能被提供 到脉宽调制电路434。

现在参考图5A及5B，图5A描绘在起动或上电复位时具有初始预偏置电压的示范 性降压发生器的输出电压。图5B描绘展示软开始电压参考信号以及电压反馈信号的图 表，所述两个信号都被提供到比较放大器412及误差放大器438。图5B展示在电压参 考信号等于反馈电压时且在正确的工作循环信号被提供到脉宽调制器时的时间T₁处，当 开关在T₁处开始时，在电压输出处将存在最小的瞬变。图5A展示在时间T₁处发生的 不显著的瞬变。在时间T₁之后，输出电压与软开始电压参考信号(V_REF)一起斜升，直到 提供稳定状态的输出电压为止。在图5A及5B中展示小的可忽略的瞬变，因为实际上， 在晶体管开始开关的时刻存在可忽略的瞬变。实质上瞬变应为可忽略的、最小的或最多 无破坏性的。重要的是应理解，在示范性降压转换器的输出处的仅可忽略的瞬变的情况 下，正由示范性降压转换器的输出电压驱动或供电的电路上具有较少的电应力或失灵或 出故障的原因。在没有显著的瞬变的情况下，由于反馈电路调整误差放大器及脉宽调制 信号，所以不存在流过开关晶体管、输出电感器或流入到正由示范性降压转换器供电的 电路中的大量电流。此外，由于在开关开始时没有电压瞬变，与目前业界中所见的现有 技术降压转换器相比，示范性降压转换器的输出最小化或消除了不仅较高的电流还有电 压应力，其更接近于降压转换器的理想模型而操作。即，在理想的降压转换器中，输出 电压在初始化之后即刻从初始的输出预偏置电压开始且然后平滑地斜变到装置的最终 值或稳定状态的输出电压。

现在参考图5C，提供另一图，其展示了在特定情况中本发明的实施例如何远远超 过现有技术装置。这里，在图5C中，举例来说，在现有技术降压转换器的预偏置条件 中，初始输出电压非常接近降压转换器的稳定状态的输出电压。在初始化时，开关晶体 管被关闭，直到电压参考斜升为大体上等于反馈电压，然后在没有经良好界定的或预先 计算的工作循环初始化信号的情况下，现有技术脉宽调制器可在开关初始化时产生输出 瞬变500或500’。现有技术的降压转换器的此类大输出电压瞬变可极大地损坏利用所述 降压转换器的经调节的输出电压的灵敏电路。应注意，在图5C中，输出电压及电压反 馈信号以不同的比例绘制以使得反馈电压未减弱。相反地，如果利用本发明的实施例， 那么将不会产生大的瞬变，因为所述脉宽调制器电路将以一信号初始化，所述信号以一 工作循环设定到开关晶体管的其DH及/或DL调制信号，使得产生与由预偏置初始化电 路432感测的预偏置电压大体上相同的输出电压。

现在参考图6，其中展示根据本发明的实施例的示范性起动序列的流程图。起初在 步骤600处，示范性降压转换器控制器或降压转换器电路处于开始状态。当降压转换器 在开始状态中时，开关晶体管Q1 402及Q2 404两者是关闭的。此外，开关节点或LX 引脚或连接在初始开始状态电压处浮动。初始开始状态电压可为0伏或大体上等于降压 转换器电路420的输出电压的预偏置电压。在步骤602处，示范性装置从内部或外部电 路接收上电复位信号或开始信号。在步骤604处，所述上电复位信号由示范性实施例中 的一个或一个以上电路或模块感测。电压参考电路或模块从0伏开始软斜坡电压参考起 动(或预先确定的电压)并将软斜坡起动信号提供到比较电路或模块。立即地，在步骤606 处，在电压反馈信号与软开始斜坡电压之间作比较。如果所述比较指示软开始斜坡电压 小于所述电压反馈信号，那么所述方法闲置。在所述方法闲置或等待时，开关晶体管 Q1及Q1保持在关闭状态。当电压反馈信号与软开始斜坡信号的比较指示所述软开始斜 坡信号的电压大于或等于所述电压反馈信号时，所述方法然后前进到步骤608。在步骤 608处，系统测量LX或开关节点引脚电压，其大体上等于降压转换器电路的输出电压， 因为开关晶体管未开关且在LX节点与输出节点之间的电感器实质上充当短路。应进一 步理解，步骤608可在步骤606之前或与步骤606大体上同时发生。

在步骤610处，脉宽调制工作循环被设定为大体上等于输出电压除以降压转换器的 输入电压的比率。在初始状态处，当开关晶体管关闭时，输出电压大体上等于LX节点 的电压。在步骤612处，用经计算的初始脉宽调制循环信号启用开关晶体管，使得晶体 管的开关产生大体上等于来自步骤608的经测量初始LX节点电压的输出电压。在步骤 614处，反馈环路包括具有与输出电压相关的电压的反馈信号，且来自软开始电压斜坡 的电压参考信号闭合所述反馈环路，且随着软开始斜坡一路向上运作直到安定于稳定状 态输出电压处而对其进行跟踪。

受益于本发明的所属领域的技术人员将了解，用于在开关模式控制器中确定预偏置 的此方法提供起动输出电压，其不具有足够大的瞬变以在由开关模式控制器或降压转换 器调节的电力供应电路所驱动或供电的电路中产生故障或失灵。应理解，本文中的图式 及详细描述将以说明性而非限制性的方式来看待，且无意限于所揭示的特定形式及实 例。相反地，在不背离如所附权利要求书界定的本发明的精神及范围的情况下，可包含 所属领域的技术人员所明白的任何进一步的修改、改变、重新布置、替换、替代物、设 计选择及实施例。因此，希望所附权利要求书被解释为包含所有此类进一步的修改、改 变、重新布置、替换、替代物、设计选择及实施例。