用于峰值电流模式控制调制器的斜率补偿

摘要

一种斜坡信号发生器为电流模式控制调制器生成具有最佳斜率补偿的斜率补偿斜坡信号。在一些实施例中，斜坡信号发生器为电流控制回路生成斜坡信号，该斜坡信号具有斜率补偿的第一斜坡部分，以及与预期电流模式信号相匹配的第二斜坡部分。在一些实施例中，斜坡信号发生器使用具有电荷缩放的开关电容电路来实现，以便在斜坡信号中内置最佳斜率补偿，来生成斜坡信号。

说明书

技术领域

本发明涉及电流型迟滞调制器，确切地说是涉及在峰值电流模式迟滞调制器中提供斜率补偿。

背景技术

引入集成电路的电子系统，通常采用电压调制器将供电系统电源的主母线电压转换为一个或多个驱动集成电路所需的电压。例如，提供给电子系统的5伏电源电压可能需要降低到1.8伏，以驱动电子系统中的集成电路。物联网(IoT)设备等嵌入式系统，包括处理器(或微控制器)和本地存储器，耦合到组件上并执行嵌入式软件来执行某些任务。实际上，处理器电源由电压调节器提供，电压调制器将电源的输入电压转换为处理器指定的电压值。在某些情况下，这些嵌入式系统中使用的微控制器或处理器实现移动电压定位，以允许处理器控制或选择自己的工作电压(Vcc)。处理器生成一个多位电压识别码，以通知电压调制器在任何时刻的输出电压。通过这种方式，处理器可以基于处理器的动作，动态地调整处理器电源电压(Vcc)，以减少处理器功耗。例如，处理器可以调整处理器电源电压，以便在给定功耗下保持较高的处理器时钟速度，或者处理器可以调整处理器电源电压，以降低给定时钟频率下的功耗。

开关模式电源或开关调制器，也称为直流到直流转换器，是一种通常用于在集成电路所选的电压水平下，将输入端电源电压转换成所需的输出电压的一种电压调制器。在一个示例中，一个12伏或5伏的电源电压可以降低至1伏，以便为嵌入式处理器供电。开关调制器通过电容器、电感器和变压器等低损耗元件提供电源功能，接通或断开电源开关，将能量以分离的封装包形式从输入端转移到输出端。一个反馈控制电路用于调制能量转移，将稳定的输出电压保持在电路所需的负载极限内。

众所周知，传统的开关调制器的工作方式如下所述。一种步阶降压(或降压)开关稳压器包括一对电源开关，通过其打开和关闭，将输出电压调节为等于基准电压。更确切地说，还可选择接通和断开电源开关，以便产生在开关输出节点(也称为开关节点)下的开关输出电压。开关节点耦合到一个LC滤波电路上，LC滤波电路包括一个输出电感器和一个输出电容器，从而产生具有基本稳定复制的输出电压。然后，输出电压可用于驱动负载。

有许多种不同的控制方法可用于开关调制器。一种类型的开关调制器控制体系就是电流模式控制，开关调制器调制输出电感器上的峰值电流或谷值电流，以便将所需的能量传递到负载，维持所需的输出电压。在电流模式控制中，感应到的电感器或电源开关电流，感应电流可以与电流回路误差信号相比拟，以便控制高端电源开关的接通或断开。

在某些情况下，使用峰值电流模式或谷值电流模式的电流模式控制开关稳压器的电流控制回路，需要在感应电流中加入斜率补偿信号，以实现稳定运行。通过斜率补偿信号的转换率与感应电流的转换率作比较，来体现斜率补偿信号的稳定效果。

一些开关调节器采用脉宽调制(PWM)来控制功率开关的工作周期。也就是说，通过调节脉冲宽度，可以在给定的固定频率或可变频率下，控制功率开关的导通时段。采用PWM控制的开关调制器，包括用于驱动电源模块的一个PWM控制器或调制器，电源模块包括电源开关、用于驱动电源开关的驱动电路以及LC滤波电路。

在一些情况下，开关调制器是一个单独的相位转换器，PWM控制器产生一个单独的相位PWM时钟信号，驱动单独的相位电源模块。在其他情况下，开关调制器是一个多相位转换器，一个多相位PWM控制器产生带有不同相移的时钟信号，驱动多相位电源模块，每个时钟信号驱动各自的电源模块单元。当电压调制器必须在宽范围的负载条件下高精度地提供经调制的输出电压时，多相位PWM控制器是必要的。

发明内容

本发明公开了一种斜坡信号发生器，其产生用于峰值电流模式控制调制器的斜率补偿的斜坡信号，所述峰值电流模式控制调制器响应表示由输入电压产生的调节输出电压的反馈电压信号，而产生一个脉冲宽度调制信号，所述斜坡信号发生器包括：

一个耦合在第一节点和第二节点之间的第一电容器，第二节点偏置到一参考电压，第一节点提供斜率补偿的斜坡信号；

一个耦合在第三节点和第四节点之间的第二电容器；

一个耦合在第一节点和第三节点之间的开关，开关由表示脉冲宽度调制信号的信号控制，开关在对应于电流模式信号的上升斜坡的脉宽调制信号的导通时段期间打开，并且在对应于电流模式信号的下降斜坡的脉冲宽度调制信号的断开时段期间关闭；

一个第一电流源，为第一节点提供正比于输入电压的电流，以便为第一电容器充电；

一个第二电流源，为第三节点提供正比于输入电压的电流，以便为第二电容器充电；

一个第一电流汇，为第三节点提供正比于两倍调制输出电压的电流，以便为第一电容器放电；

其中，响应在脉冲宽度调制信号的导通时段期间开关打开，斜坡信号以与输入电压成比例的斜率向上倾斜；并且响应在脉宽调制信号的断开时段期间开关关闭，斜坡信号以与输出电压成比例的斜率向下倾斜。

其中，响应在脉冲宽度调制信号的导通时段期间开关打开，第一电流源对第一电容器充电，以便在第一节点处，生成具有斜率与输入电压成比例的上升斜坡信号，并且第二电容器由第二电流源和第一电流汇充电，充到一个与输入电压和两倍调制输出电压之差成比例的电压。

其中，响应在脉冲宽度调制信号的断开时段期间开关关闭，第一和第二电容器并联，以在第一节点处产生具有斜率与调制输出电压成反比的下降斜坡信号。

其中，还包括：一个电阻器，耦合在第一节点和第二节点之间。

其中，所述第一电流源向所述第一节点提供K倍于所述输入电压的电流；所述第二电流源向所述第三节点提供所述K倍输入电压的电流；所述第一电流汇向所述第三节点提供所述调制输出电压的2K倍的电流。

其中，所述第一电流源向所述第一节点提供P倍于所述输入电压的电流；所述第二电流源向所述第三节点提供所述(2-P)倍输入电压的电流；所述第一电流汇向所述第三节点提供所述调制输出电压的2P倍的电流。

其中，开关由脉冲宽度调制信号的反相控制。

本发明还公开了一种电流型迟滞调制器，响应于表示由输入电压产生的调制输出电压的反馈电压信号，而产生脉冲宽度调制(PWM)信号，所述电流型迟滞调制器包括：

一个第一误差放大器，接收表示调制输出电压的一个反馈电压信号和一个目标电压，第一误差放大器在输出端子上生成指示反馈电压信号和目标电压之间的差值的信号；

一个调制比较器，其第一输入端接收表示该差值的信号，第二输入端接收表示一个期望电流水平的一个电流回路信号，所述的调制比较器具有产生复位信号的输出端；

一个闩锁电路，其具有耦合以接收来自调制比较器的复位信号的复位输入端子、耦合以接收时钟信号的设定输入端子、以及产生该PWM信号的输出端子，该PWM信号具有限定PWM信号工作周期的一个导通时段和一一个断开时段，其中，设定输入端子的设置信号启动所述PWM信号的导通时段，所述复位信号终止所述PWM信号的导通时段；以及

一个斜坡信号发生器电路，接收所述PWM信号，并生成一个斜率补偿斜坡信号作为所述电流回路信号，斜坡信号发生器生成的该斜坡信号具有在PWM信号的导通时段期间与输入电压成比例的上升斜坡信号，以及在该PWM信号的断开时段期间具有与输出电压成比例的下降斜坡信号。

其中，斜坡信号发生器包括：

一个耦合在第一节点和第二节点之间的第一电容器，第二节点偏置到参考电压，第一节点提供斜率补偿的斜坡信号；

一个耦合在第三节点和第四节点之间的第二电容器；

一个耦合在第一节点和第三节点之间的开关，开关由表示脉冲宽度调制信号的信号控制，开关在脉冲宽度调制信号的导通时段期间打开，并且在脉冲宽度调制信号的断开时段期间关闭；

一个第一电流源，为第一节点提供正比于输入电压的电流，以便为第一电容器充电；

一个第二电流源，为第三节点提供正比于输入电压的电流，以便为第二电容器充电；

一个第一电流汇，为第三节点提供正比于两倍调制输出电压的电流，以便为第一电容器放电；

其中，响应在脉冲宽度调制信号的导通时段期间开关打开，斜坡信号以与输入电压成比例的斜率向上倾斜；并且响应在脉宽调制信号的断开时段期间开关关闭，斜坡信号以与输出电压成比例的斜率向下倾斜。

其中，响应在脉冲宽度调制信号的导通时段期间开关打开，第一电流源对第一电容器充电，以便在第一节点处，生成具有斜率与输入电压成比例的上升斜坡信号，并且第二电容器由第二电流源和第一电流汇充电，充到一个与输入电压和两倍调制输出电压之差成比例的电压。

其中，响应在脉冲宽度调制信号的断开时段期间关闭开关，第一和第二电容器并联，以在第一节点处产生斜坡信号，该第一节点具有斜率与调制输出电压成反比的下降斜坡。

其中，斜坡信号发生器还包括一个电阻器耦合在第一节点和第二节点之间。

其中，所述第一电流源向所述第一节点提供K倍于所述输入电压的电流；所述第二电流源向所述第三节点提供所述K倍输入电压的电流；所述第一电流汇向所述第三节点提供所述调制输出电压的2K倍的电流。

本发明更公开了一种在峰值电流模式调制器中产生一个斜率补偿斜坡信号的方法，该峰值电流模式控制调制器响应表示从输入电压生成的调制输出电压的反馈电压信号，生成一个脉冲宽度调制信号，该方法包括：

接收所述的脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号具有一个导通时段和一个断开时段；

在脉冲宽调度制信号的导通时段期间，产生斜坡信号的一个上升斜坡，其斜率正比于输入电压；

在脉冲宽度调制信号的断开时段期间，产生斜坡信号的一个下降斜坡，其斜率正比于输出电压；

提供该上升斜坡和该下降斜坡，作为所述的斜率补偿斜坡信号。

其中，还包括：在脉冲宽度调制信号的导通时段期间，存储电荷，电荷正比于输入电压和两倍的调制输出电压之间的差值；并且

响应被终止的脉冲宽度调制信号的持续时间，用斜坡信号均衡存储的电荷。

其中，在脉冲宽度调制信号的导通时段期间，产生一个斜坡信号的上升斜坡，其斜率正比于输入电压，还包括：

在脉冲宽度调制信号的导通时段期间，利用正比于输入电压的电流为第一电容器充电。

其中，在脉冲宽度调制信号的断开时段期间，产生一个斜坡信号的下降斜坡，其斜率正比于输出电压，还包括：

将第一电容器并联到第二电容器上，第二电容器具有存储的电荷，其中电荷正比于输入电压和两倍的调制输出电压之间的差值；并且

产生斜坡信号的下降斜坡，其斜率与调制输出电压成反比。

本发明进一步公开了一种在电流模式调制器中产生一个斜率补偿斜坡信号的方法，该电流模式控制调制器响应表示从输入电压生成的调制输出电压的反馈电压信号，生成一个脉冲宽度调制信号，该方法包括：

接收所述的脉冲宽度调制信号，该脉冲宽度调制信号具有一个第一时段和一个第二时段；

在脉冲宽调度制信号的第一时段期间，通过在第一和第二两个电容器之间分配与电流模式调制器电流控制回路的预期电流相关联的电荷产生斜率补偿斜坡信号的第一斜坡；

在脉冲宽度调制信号的第二时段期间，通过在第一和第二两个电容器之间共享与电流模式调制器电流控制回路的预期电流相关联的电荷产生斜率补偿斜坡信号的第二斜坡；

提供该第一斜坡和该第二斜坡，作为所述的斜率补偿斜坡信号。

其中，第一时段是脉冲宽度调制信号的导通时段或断开时段，第二时段是与第一时段相反的断开时段或导通时段。

其中，产生斜率补偿斜坡信号的第一斜坡包括断开第一电容器和第二电容器的连接，在第一电容器提供斜率补偿斜坡信号的第一斜坡；其中产生斜率补偿斜坡信号的第二斜坡包括连接第一电容器和第二电容器，在第一电容器和第二电容器提供斜率补偿斜坡信号的第二斜坡。

附图说明

以下的详细说明及附图提出了本发明的各个实施例。

图1表示在某些示例中，引入一个多相位电流型迟滞调制器的电压调制器的示意图。

图2表示在某些示例中，在电流型迟滞调制器中的工作信号。

图3表示在某些示例中，一种传统的斜率补偿技术的示意图。

图4表示在某些示例中，图3所示的传统的斜率补偿技术中的斜坡信号和斜率补偿信号。

图5表示在某些示例中，用于三相位调制器的传统的斜率补偿技术中的斜坡信号和斜率补偿信号。

图6表示在某些示例中，引入一个多相位电流型迟滞调制器的电压调制器的示意图。

图7表示在本发明的实施例中，峰值电流模式降压调制器中引入的带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。

图8包括图8(a)和8(b)，表示在某些示例中，图7所示的斜坡信号发生器所产生的斜坡信号。

图9表示在某些示例中，利用图7所示的斜坡信号发生器可以产生的三相位斜坡信号。

图10表示在本发明的一个可选实施例中，峰值电流模式升压调制器中引入的带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。

图11表示在本发明的一个可选实施例中，谷值电流模式降压调制器中引入的带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。

图12表示在本发明的一个可选实施例中，谷值电流模式升压调制器中引入的带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。

图13表示在本发明的一个可选实施例中，带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。

具体实施方式

依据本发明的实施例，一种斜坡信号发生器为一个电流模式控制调制器，产生带有最优化斜率补偿的斜率补偿斜坡信号。在某些实施例中，斜坡信号发生器为电流控制回路产生一个斜坡信号，电流控制回路具有引入斜率补偿的第一斜坡部分以及匹配预期电流型信号的第二斜坡部分。在某些实施例中，利用带有合适的电荷缩放的开关电容器电路，配置斜坡信号发生器，以产生带有最优化斜率补偿的斜坡信号。

在某些实施例中，带有斜坡信号发生器的电流模式控制调制器用在开关调制器中，以产生来自输入电压的调制输出电压。电流模式控制调制器根据斜坡信号，产生一个具有指定工作周期的脉冲宽度调制信号。电流模式控制调制器可以用于降压开关调制器、升压开关调制器或降压-升压开关调制器。另外，在本发明的实施例中，电流模式控制调制器可以用在一个调制器中，配置峰值电流模式控制或谷值电流模式控制。

在某些实施例中，在电流模式控制电压调制器中引入斜坡信号发生器，为电流控制回路提供一个模拟或合成电流模式信号。在一个实施例中，在电流型迟滞调制器中引入本发明所示的斜坡信号发生器，以便产生斜坡信号，在调制器处产生脉冲宽度调制信号(“PWM信号”)。在一个示例中，电流型迟滞调制器配置峰值电流控制，电流型迟滞调制器使用斜坡信号，终止调制器的PWM信号的导通时段。本发明所述的斜坡信号发生器使用简化的电路，在为斜坡信号提供最优化的斜坡补偿量方面十分有效。

图1表示在一些示例中，引入一个多相位电流型迟滞调制器的一种电压调制器的示意图。参见图1，电压调制器10包括一个多相位电流型迟滞调制器12(“调制器12”)，通过耦合驱动一个多相位电源模块13。在本示例中，电压调制器10是使用一个多相位调制器来配置的，使得电压调制器可以在很宽的负载范围内高精度地输送调制后的输出电压。使用多相位调制器仅用于解释说明，并不作为限制。在其他示例中，可以使用一个单独的相位电流型迟滞调制器驱动一个单独的相位电源模块，来配置电压调制器。在本示例中，多相位调制器12包括三个相位，电源模块13包括带有相关联的输出电感器L1到L3以及一个输出电容器C

更确切地说，电压调制器10在输入节点21上接收输入电压V

电流型迟滞调制器12接收反馈电压V

在调制器12处，反馈电压V

调制比较器16a-c产生复位电压信号V

在一个示例中，电压控制振荡器(VCO)22接收控制回路误差信号V

如此构造，电流型迟滞调制器12配置一个通过反馈电压V

在本说明书中，参考PWM信号的“导通时段”是指与输出电感器的充电阶段有关的PWM信号的逻辑状态，输出电感器上的感应电流增大或升高(即通过开关调制器的电源开关对电感器的充电)。也就是说，PWM信号的导通时段与电感器电流的充电阶段或上升斜坡有关。同时，参考PWM信号的“断开时段”是指与输出电感器的放电阶段有关的PWM信号的逻辑状态，输出电感器上的感应电流减小或下降(即通过开关调制器的电源开关对电感器的放电)。也就是说，PWM信号的断开时段与电感器电流的放电阶段或下降斜坡有关。在一个峰值电流模式调制器中，调制器监控电感器电流的上升，以调制PWM信号的导通时段的结尾。在一个谷值电流模式调制器中，调制器监控电感器电流的下降，以调制PWM信号的断开时段的结尾。

在一个电流模式控制电压调制器中，平均电感器电流和感应到的电感器电流的dc值之间的差值，会在特定的运行状态下造成不稳定性。这种不稳定性有时也称为次谐波振荡，在稳态负载条件下，当电感器纹波电流在下一个开关周期开始时没有恢复到初始值时，就会发生这种振荡。当工作周期超过50％，也就是说，当电源开关在给定的开关周期的50％以上时，不稳定性尤其成问题。为了保证系统的稳定性，在电流传感信号中加入斜率补偿斜坡，以防止或消除次谐波振荡。在一些示例中，斜率补偿斜坡从误差信号V

在图1中，电流型迟滞调制器12配置了一个通过反馈电压VFB的电压控制回路，和一个通过感应电流信号ILn的电流控制回路。在图1所示的示例中，通过接收感应电流信号ILn，配置电流控制回路，感应电流信号ILn表示在各自的功率级20的电感器Ln上的电感器电流。在其他示例中，调制器12的电流控制回路可以使用模拟或合成的电流感应信号来配置。也就是说，调制器12不用必须接收用于电流控制回路的感应电流值。相反，调制器12生成指示用于电流控制回路的期望的电感器电流波形的电流环信号。在本说明书中，期望的电感器电流波形被称为电流模式信号，并且指示在电压调节器的功率模块级所期望的电感器电流行为。在一个示例中，电流回路信号是复制期望的电感器电流波形的斜坡信号。在一些实施例中，斜坡补偿电路被用来产生合成的斜坡信号。

在峰值电流模式控制调制器中提供斜坡补偿的传统方法包括使用吉尔伯特单元跨线电路等复杂电路，并且电浮动斜坡补偿电路。传统的斜坡补偿技术通常是复杂的并且难以配置。图3表示在一些示例中，一种传统的斜坡补偿技术的示意图。参见图3，误差放大器14产生误差信号V

图4表示在一些示例中，图3所示的传统的斜率补偿技术中的斜坡信号和斜率补偿信号。参见图4，调制器产生同步斜坡信号VRAMP40，复制所期望的电感器电流波形。同步斜坡信号在V

在本发明的实施例中，用于峰值电流模式调制器的斜坡信号发生器产生带有斜率补偿集成的同步电流回路信号。在一些实施例中，同步电流回路信号为斜坡信号。在一些实施例中，斜坡信号为表示电流回路信号的电压信号。在这种情况下，可以使用稳健的简单电路架构，来提供斜率补偿。

图6表示在一些实施例中，引入一种多相位电流型迟滞调制器的一种电压调制器的示意图。为了简化讨论，图1和图6中的类似元素被赋予了类似的标号。参见图6，电压调制器50包括一个多相位电流型迟滞调制器52(“调制器52”)，通过耦合驱动一个多相位电源模块13。在本实施例中，多相位调制器52包括三个相位，电源模块13包括三个功率级20，功率级20具有相关的输出电感器L1到L3以及一个输出电容器C

多相位电流型迟滞调制器52包括一个误差放大器14，接收反馈电压V

在本发明的实施例中，电流型迟滞调制器52配置一个通过反馈电压V

使用一个多相位调制器52仅用于解释说明，不用于限制。在其他实施例中，引入本发明所述的斜坡信号发生器的调制器可以配置为一个单独相位电流型迟滞调制器，驱动一个单独的相位电源模块。还可选择，引入本发明所述的斜坡信号发生器的调制器，可以配置为一个多相位电流型迟滞调制器，驱动相应的时钟相位中的两个或多个电源模块。峰值电流模式迟滞调制器的实际架构，对于本发明的实施来说并不十分关键。

此外，在本发明的实施例中，电流型迟滞调制器52可以配置为一个降压调制器，用于逐步降低输入电压，或者配置为一个升压调制器，用于逐步升高输入电压，或者配置为一个降压-升压调制器，具有逐步降低和升高的功能。另外，在本发明的实施例中，可以配置电流型迟滞调制器用于峰值电流模式控制或谷值电流模式控制。

图7表示在本发明的实施例中，在一个峰值电流模式降压调制器中引入的带有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。参见图7，斜坡信号发生器90被引入到电流模式控制迟滞调制器80中。在本发明的实施例中，电流模式控制迟滞调制器80是指一个引入了电流控制回路的调制器，通常与电压控制回路相连接。在本实施例中，电流模式控制迟滞调制器是一个峰值电流模式迟滞降压调制器，在本说明书中也称为峰值电流模式降压调制器。峰值电流模式调制器根据电流回路信号的峰值控制电源开关的工作周期，电流回路信号的峰值表示电流控制回路所期望的电感器电流波形。另外，在本实施例中，峰值电流模式调制器80使用一个用于电流控制回路的同步电流回路信号，并不需要一个传感电感器电流信号反馈回调制器。

确切地说，调制器80包括一个误差放大器14，接收反馈电压V

在本发明的实施例中，斜坡信号发生器90利用一个开关电容电路，产生斜坡信号V

斜坡信号发生器90包括一个电容器C1，耦合在节点96和节点94之间，以及一个电容器C2，耦合在节点92和节点94之间。节点94例如通过一个电压源V1，偏置到参考电压V

斜坡信号发生器90包括一个第一电流源I1，提供正比于输入电压V

在一些实施例中，斜坡信号发生器90还包括一个电阻器R2，耦合在节点92和节点94直接，也就是说与电容器C2并联。电阻器R2除去了节点92处斜坡信号的DC部分，仅保留了斜坡信号的AC部分(或三角形波纹)，其中AC部分追踪电感器电流波形的上升斜坡和下降斜坡。电阻器R2是可选组件，在本发明的其他实施例中可以省略。使用电阻器R2可以改善DC偏压和瞬态性能。

在其他实施例中，电容器C1和电容器C2具有相同的电容值。在其他实施例中，电容器C1和C2可以具有不同的电容值，以调节所提供的斜率补偿量，下文将做详细介绍。

在运行过程中，利用电容器C1、C2和开关S1的开关电容电路，斜坡信号发生器90产生一个斜率补偿斜坡信号V

更确切地说，当斜率补偿斜坡速率等于电流型信号的斜坡速率(复制电感器电流波形)时，就实现了最优的斜率补偿。例如，对于峰值电流模式降压调制器来说，电流型信号具有一个-gm*V

在本发明的实施例中，斜坡信号发生器90产生带有最优斜率补偿的斜坡信号，通过在PWM接通期间以及PWM断开期间减去给定的信号量，斜坡信号发生器90确保斜坡信号返回到具有所需斜率的所需位置上。

为了复制降压转换器中峰值电流模式操作中的电感器电流波形，在没有斜率补偿的情况下，斜坡信号应在PWM导通时段内具有与(V

在本发明的峰值电流模式降压调制器中，斜坡信号发生器通过在PWM断开时段将斜坡信号下坡与电流模式信号的电流下坡相匹配，来实现斜率补偿。按照这样的配置，脉宽调制导通时段的缩短量等于从斜坡上坡移除V

斜坡信号发生器90通过使用开关电容器电路，来实现斜坡信号的产生和斜率补偿，以便在两个电容器之间分配在上升斜坡期间与电流模式信号相关联的电荷，并且在下降斜坡期间共享与电流模式信号相关联的电荷，同时在给定的切换周期内，保存总电荷。如此配置，电容器C2提供斜坡信号上坡，电容器C1和C2并联，提供斜坡信号下坡。在开关S1断开、开关S2和S3闭合的PWM导通时段内，电容器C2通过移除V

同样，在PWM导通时段内，电容器C1累积在未实施斜率补偿时将加在电容器C2上的缺失电荷。具体地说，电容器C1被第二电流源I2(通过开关S3)和第一电流汇I3充电到与K*V

在峰值电流控制体系下，当斜坡信号V

图8包括图8(a)和图8(b)，表示在一些示例中，由图7的斜坡信号发生器生成的斜坡信号。具体而言，图8表示为峰值电流模式控制调制器生成的斜坡信号。参见图8(a)，曲线112(点划线)描述了没有斜率补偿的理想电流模式信号。在PWM导通时段内，斜率补偿斜坡信号V

当斜坡信号达到误差信号V

图9表示在一些示例中，可以使用图7中的斜坡信号发生器生成的三相斜坡信号。在图9所示的例子中，斜坡信号发生器应用于多相调制器中。因此，图7的斜坡信号发生器可以被配置成使用相应时钟相位的相应PWM信号，来生成多相斜坡信号VRAMP1、VRAMP2和VRAMP3。

与传统电路和技术相比，本发明的斜坡信号发生器实现了许多优点。首先，本发明的斜坡信号发生器实现了设计的简单性，仅使用开关电容电路和电流源。斜坡信号发生器的电路结构在很大程度上与过程无关。第二，斜率补偿信号产生并入斜坡信号发生器中，使得不需要单独的斜率补偿信号产生电路。此外，本发明的斜坡信号发生器中没有使用复杂的跨线性电路或浮动电路。最后，斜坡信号发生器提供了灵活性，只需一个开关，就实现了修改提供给斜坡信号的斜率补偿和实现。

回到图7，使用开关电容电路的斜坡信号发生器电路90提供了灵活性，可以灵活调整要应用的斜坡补偿量。在上述实施例中，电容器C1和C2具有相同的电容值。在其它实施例中，电容器C1和C2的电容量之比可以设置为一个除了1以外的值，以改变所使用的斜率补偿量。也就是说，电容器C1和C2的电容值可以彼此相等或不相等。

此外，在其它实施例中，只要电流源I1和I2之和的K因子与电流汇I3的K因子相同，就可以将电流源I1和I2偏置到输入电压V

还可选择，可以改变电容器C1和C2的电容值以及电流源I1和I2的电流值，以获得所需的斜率补偿。在上述实施例中，电容器C1和C2的电容值相同(C1＝C2)，并且电容器C1和C2的电容比为1。此外，电流源I1和I2的电流值相同，即I1＝I2。在可选实施例中，电容值可以被选择为C2＝N*C1，并且电流源值可以被设置为I1＝N*I2，并且K系数可以被设置为K*(I1+I2)＝K*V

在上述实施例中，斜坡信号发生器应用于峰值电流模式迟滞调制器中，其被配置为降压调制器，用于将输入电压V

图10表示在本发明的可选实施例中，在峰值电流模式升压调制器中并入斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。具体而言，图10中的斜坡信号发生器130被配置在峰值电流模式升压调制器120中，以应用于升压开关调制器中，以将输入电压V

斜坡信号发生器130包括由电容器C1和C2以及开关S1形成的开关电容器电路，以生成具有内置斜率补偿的斜坡信号。斜坡信号发生器130通过使用开关电容器电路，来实现斜坡信号的产生和斜率补偿，以便在两个电容器之间分割与上升斜坡期间的电流模式信号相关联的电荷，并且在下降斜坡期间共享与电流模式信号相关联的电荷，同时在给定的切换周期内，保存总电荷。如此配置，电容器C2提供斜坡信号上升斜坡，电容器C1和C2并联提供斜坡信号下降斜坡。

斜坡信号发生器130包括耦合在节点96和节点94之间的电容器C1，以及耦合在节点92和节点94之间的电容器C2。节点94例如通过电压源V1，配置到参考电压V

斜坡信号发生器130包括提供与输入电压V

在一些实施例中，斜坡信号发生器130使用具有不相等电容值的电容器C1和C2来构造，以允许相等的电荷在节点92和96上产生不相等的电压以实现斜率补偿。也就是说，在一些实施例中，电容器C1/C2的电容比不是1。在本说明书中，节点92和96处的电容器电压的变化率在两个电容器之间不对称地控制，这意味着两个电容器C1和C2具有不同的斜坡速率。还可选择，利用具有不相等电流值的第一电流源I1和第二电流源I2构造斜坡信号发生器130，以便在斜坡上升期间不对称地分割电荷，以实现斜率补偿。也就是说，在一些实施例中，电流源I1/I2的电流比不是1。在实际应用中，既可以改变电容器的比，也可以改变电流源比，引入电容器电压变化率的不对称差，以实现斜率补偿。此外，在一些实施例中，电容器比C1/C2和电流源比I1/I2可以具有相关的不对称值。例如，电容器C1可以是不同的电容器C2，而电流I1与电流I2不同。

在运行过程中，在PWM导通时段内，开关S1和S4断开，电容器C2通过与K*V

同样，在PWM的导通时段内，电容器C1累积在未实施斜率补偿时将被加在组合电容器C1+C2上的缺失电荷。具体地说，电容器C1被第二电流源I2充电到与K*V

在峰值电流控制体系下，当斜坡信号V

因此，通过分割上升斜坡过程中提供给电容器C1和C2的电荷，或者分割电容使得电压分叉，并在斜坡下降过程中连接电容器C1和C2，同时在给定的开关周期内保持总电荷不受分割功能的影响，来为峰值电流模式升压调制器配置斜坡信号发生器130。通过这种方式，斜坡信号是通过内置的斜率补偿来生成的。在峰值电流模式升压调制器的情况下，斜坡信号发生器130通过使用不相等的电容比(C1/C2≠1)或不相等的电流源比(I1/I2≠1)来实现上斜坡上的电压斜坡发散。

在上述实施例中，斜坡信号发生器应用于降压或升压配置的峰值电流模式迟滞调制器中。在本发明的实施例中，斜坡信号发生器可以应用于降压或升压配置的谷值电流模式迟滞调制器中。

如上所述，峰值电流模式控制在PWM信号的导通时段或充电阶段监测电感器电流的上升斜坡。当电感器电流超过误差信号V

谷值电流模式控制在PWM信号的断开时段或放电阶段监控电感器电流的下降斜坡。当电感器电流低于误差信号V

图11表示在本发明的可选实施例中，引入谷值电流模式降压调制器中的斜坡信号发生器的示意图。具体而言，图11表示在一些示例中，引入谷值电流模式控制降压调制器140中的斜坡信号发生器150。谷值电流模式降压调制器140将合成的电流环信号，用于电流控制回路，并且不需要将传感到的电感器电流信号反馈给调制器。

参见图11，调制器140包括接收反馈电压V

斜坡信号发生器150包括由电容器C1和C2以及开关S1形成的开关电容器电路，以生成具有内置斜率补偿的斜坡信号。斜坡信号发生器150通过使用开关电容器电路来实现斜坡信号的产生和斜率补偿，以便在两个电容器之间分割在下降斜坡期间与电流模式信号相关联的电荷，并且在上升斜坡期间共享与电流模式信号相关联的电荷，同时在给定的切换周期内保持总电荷。通过这样的配置，电容器C2提供斜坡信号下降斜坡，电容器C1和C2并联提供斜坡信号上升斜坡。

开关S1由表示脉冲宽度调制信号PWM的信号控制。确切地说，开关S1由脉冲宽度调制信号PWM控制，使得开关S1响应于脉冲宽度调制信号PWM的导通时段而闭合，并且开关S1响应于脉宽调制信号PWM的断开时段而断开。

斜坡信号发生器150包括耦合在节点96和节点94之间的电容器C1，以及耦合在节点92和节点94之间的电容器C2。节点94，例如通过电压源V1，偏置到参考电压V

斜坡信号发生器150包括一个电流汇I3，提供与输出电压VOUT(或K*VOUT)成比例的电流，以及一个电流汇I4，提供与输出电压VOUT(或K*VOUT)成比例的电流。电流汇I3直接连接到节点96，以便向节点96提供电流。同时，电流汇I4直接连接到节点92，以便接收来自节点92的电流。

在一些实施例中，斜坡信号发生器150使用具有不相等电容值的电容器C1和C2来构造，以便促进节点92和96上的电压在下降期间的非对称地发散，实现斜率补偿。也就是说，在一些实施例中，电容器C1/C2的电容比不是1。还可选择，利用具有不相等电流值的电流汇I3和电流汇I4构造斜坡信号发生器150，以便在斜坡下降期间不对称地分割电荷，以实现斜率补偿。也就是说，在一些实施例中，电流汇I3/I4的电流比不是1。在实际应用中，既可以改变电容器的比，也可以改变电流汇比，引入不对称电荷分配来实现斜率补偿。

在运行过程中，在PWM接通期间，开关S1和S3闭合，电荷在电容器C1和C2之间共享。也就是说，电容器C1和C2并联，并且连接到电流源I2以及电流汇I3和I4上。节点92和96短接在一起。因此，电容器C1和C2上累积的电荷被共享，斜坡信号V

在PWM信号的放电阶段或断开时段内，开关S1和S3断开，电容器C1和C2彼此断开。电容器C2由电流汇I4充电，电流汇I4的电流与K*V

此外，在PWM断开时段内，电容器C1累积在未实施斜率补偿时将被加在组合电容器C1+C2上的丢失电荷，以便在开关周期内保持电荷守恒。具体而言，电容器C1被电流汇I3充电到与K*V

在谷值电流控制体系下，当斜坡信号V

因此，斜坡信号发生器150被配置为谷值电流模式降压调制器，其方法是在下降斜坡期间将流入电容器C1和C2的电荷分割，并在上升斜坡期间在电容器C1和C2之间共享电荷，以及在给定的开关周期内保持总电荷，以便独立于所述分割功能。通过这种方式，斜坡信号是通过内置的斜率补偿来生成的。在谷值电流模式降压调制器的情况下，斜坡信号发生器150通过使用不相等的电容比(C1/C2≠1)或不相等的电流吸收比(I3/I4≠1)在下斜坡上实现电荷分割。

图12表示本发明的可选实施例中，引入谷值电流模式升压调制器中的斜坡信号发生器的示意图。具体而言，图12表示在一些示例中，引入谷值电流模式控制升压调制器160中的斜坡信号发生器170。谷值电流模式升压调制器160将合成的电流环信号用于电流控制回路，并且不需要将传感到的电感器电流信号反馈给调制器。参见图12，斜坡信号发生器170以与图11的谷值电流模式降压调制器140基本相同的方式，并入谷值电流模式升压调制器160中。图11和图12中的类似元素被给出了类似的标号，并且描述将不再重复。

斜坡信号发生器170包括由电容器C1和C2以及开关S1形成的开关电容器电路，以生成具有内置斜率补偿的斜坡信号。斜坡信号发生器170通过使用开关电容器电路在下斜坡期间分割与电流模式信号相关联的电荷，来实现斜坡信号的生成和斜率补偿，并且电容器C1和C2并联，提供斜坡信号上升斜坡。

开关S1由指示脉冲宽度调制信号PWM的信号控制。确切地说，开关S1由脉冲宽度调制信号PWM控制，使得开关S1响应于脉冲宽度调制信号PWM的导通时段而闭合，并且开关S1响应于脉冲宽度调制信号PWM的断开时段而断开。

斜坡信号发生器170包括耦合在节点96和节点94之间的电容器C1，以及耦合在节点92和节点94之间的电容器C2。节点94，例如通过电压源V1，偏置到参考电压V

斜坡信号发生器170包括一个电流汇I3，提供与输出电压VOUT(或K*VOUT)成比例的电流，以及一个电流汇I4，提供与输出电压VOUT(或K*VOUT)成比例的电流。电流汇I3通过开关S4连接到节点96，开关S4由PWM信号的反相控制，以向节点96提供电流。同时，电流汇I4通过开关S5连接到节点92，开关S5由PWM信号的反相控制，以向节点92提供电流。

在一些实施例中，斜坡信号发生器170是使用等电容比和等电流吸收比构造的。也就是说，电容器C1和电容器C2具有相同的电容值，而电流汇I3和电流I4具有相同的电流值。在其它实施例中，斜坡信号发生器170可以使用具有不等电容值的电容器C1和C2来构造，以便在下坡期间调整斜率补偿的量。也就是说，在一些实施例中，电容器C1/C2的电容比不是1。还可选择，斜坡信号发生器170可以使用具有不相等电流值的电流汇I3和电流汇I4来构造，以便在下斜坡期间调整斜率补偿的量。也就是说，在一些实施例中，电流汇I3/I4的电流比不是1。在实践中，可以改变电容比和/或改变电流吸收比，以引入不对称电荷划分来调整斜率补偿。

在运行过程中，在PWM导通时段内，开关S1闭合，开关S4和S5打开。电荷在电容器C1和C2之间共享。也就是说，电容器C1和C2并联，并连接到电流源I2。节点92和96短接在一起。因此，电荷在C1+C2的组合电容上累积，斜坡信号V

在放电阶段或PWM信号的断开时段内，开关S1断开，开关S4和S5闭合，电容器C1和C2彼此断开。电容器C2由电流汇I4充电，电流汇I4的电流与K*V

此外，在PWM断开时段内，电容器C1累积在未实施斜率补偿时将加在组合电容器C1+C2上的缺失电荷，以便在整个开关周期中保持电荷守恒。特别地，由电流源I2和电流汇I3将电容器C1充电到与K*(2Vin-V

在谷值电流控制体系下，当斜坡信号V

因此，斜坡信号发生器170被配置为谷值电流模式升压调制器，其方法是在下降斜坡期间将流入电容器C1和C2的电荷分开，并在上升斜坡期间在电容器C1和C2之间共享电荷，以及在给定的开关周期内保持总电荷，以独立于所述的分割功能。通过这种方式，斜坡信号是通过内置的斜率补偿来生成的。在谷值电流模式升压调制器的情况下，斜坡信号发生器170可以通过使用不相等的电容比(C1/C2≠1)或不相等的电流吸收比(I3/I4≠1)来调整下降斜坡上的电荷分割或斜率。

图13表示在本发明的可选实施例中，具有斜率补偿的斜坡信号发生器的示意图。图13表示可引入电流模式调制器中的斜坡信号发生器200，其用于生成斜坡信号，以用作调制器的电流控制回路的合成电流型信号。确切地说，图13表示一个通用的斜坡信号发生器，它可以被修改，以适用于不同配置的电流型调制器。例如，图13所示的斜坡信号发生器200可以被修改，以应用于峰值电流模式或谷值电流模式调制器。此外，斜坡信号发生器200也可以被修改，以应用于降压、升压或降压-升压调制器配置。

参见图13，斜坡信号发生器200包括由电容器C1和C2形成的开关电容器电路和开关S1，以产生具有内置斜率补偿的斜坡信号。斜坡信号发生器200通过使用开关电容器电路，在斜坡信号的一部分期间将与电流模式信号相关联的电荷划分到两个电容器之间，并且在斜坡的另一部分期间共享与电流模式信号相关联的电荷，从而实现斜坡信号的生成和斜率补偿信号，同时在给定的开关周期内保持总电荷。在运行过程中中，电容器C2提供斜坡信号的一部分，电容器C1和C2并联，提供斜坡信号的另一部分。

开关S1由表示脉冲宽度调制信号PWM的信号S1(PWM)控制。在一些实施例中，基于调制器的电流控制模式，来选择开关S1的控制信号S1(PWM)。例如，当调制器实现峰值电流控制模式时，控制信号S1(PWM)是脉冲宽度调制信号PWM的倒数。另一方面，当调制器实现谷值电流控制模式时，控制信号S1(PWM)是脉冲宽度调制信号PWM。

斜坡信号发生器200包括耦合在节点96和节点94之间的电容器C1，以及耦合在节点92和节点94之间的电容器C2。节点94，例如通过电压源V1，偏置到参考电压V

斜坡信号发生器200包括电流源I1，提供与输入电压V

斜坡信号发生器200包括电流源I2，提供与输入电压V

斜坡信号发生器200包括电流汇I4，提供与输出电压V

斜坡信号发生器200包括电流汇I3，提供与输出电压V

在运行过程中，斜坡信号发生器200打开开关S1，以便在开关周期内的斜坡信号的一部分期间断开电容器C1和C2，同时斜坡信号朝一个方向倾斜。与斜坡信号部分相对应的电流模式信号的电荷被分割，并通过开关S2到S5和电流源/汇I1到I4的给定组合，馈送给电容器C1和C2。在开关周期内，斜坡信号发生器200在斜坡信号的另一部分期间闭合开关S1，以连接电容器C1和C2，同时斜坡信号正在朝另一方向倾斜。与斜坡信号部分相对应的电流模式信号的电荷由电容器C1和C2至S1共享，并通过开关S2至S5和电流源/汇I1至I4的给定组合进行渐变。整个开关周期的总电荷是守恒的。通过这种方式，生成斜坡信号，该斜坡信号具有应用于各个斜坡部分的斜率补偿的上升斜坡或下降斜坡。

更确切地说，斜坡信号是通过在一个方向上倾斜时，将馈送给电容器的电荷分开，在两个电容器之间共享电荷，同时在另一个方向上倾斜，并且在给定的开关周期内保持总电荷，以独立于分割功能来生成。通过这种方式，斜坡信号是通过内置的斜率补偿来生成的。具体而言，斜坡信号发生器200通过分离电容器，以在开关周期的一半上施加非守恒电荷，并将电容器短接在一起，以在另一半周期内共享电荷，从而保存切换周期的总电荷来生成斜坡信号。由此产生的斜坡信号包括与期望电流模式信号匹配的斜坡部分和不匹配的斜坡部分，以实现最佳斜率补偿。

在一些实施例中，斜坡信号发生器200可以使用具有不相等电容值的电容器C1和C2来构造，以使电压在各自的斜坡部分不对称地偏移，以实现斜率补偿或调整斜率补偿量。也就是说，在一些实施例中，电容器C1/C2的电容比不是1。或者，可以使用具有不相等电流值的电流源I1和电流源I2来构造斜坡信号发生器200，以便在各自的斜坡部分不对称地分割电荷，实现斜率补偿或调整斜率补偿量。在其它实施例中，可以使用具有不相等电流值的电流汇I3和电流汇I4来构造斜坡信号发生器200，以便在各自的斜坡部分不对称地分割电荷，实现斜率补偿或调整斜率补偿量。也就是说，在一些实施例中，电流源I1/I2的电流比不是1，或者电流汇I3/I4的电流比不是1。在实际应用中，既可以改变电容器的比例，也可以改变电流源、电流汇的比值，引入不对称电荷分配来实现斜坡补偿，也可以调整斜坡补偿量。

例如，通过省略电流汇I4和省略开关S4，可以将斜坡信号发生器200配置为峰值电流模式降压调制器。电流汇I3设置为与2K*V

在另一示例中，通过省略电流汇I4和省略开关S2和S3，可以将斜坡信号发生器200配置为峰值电流模式升压调制器。电流汇I3设置为与2K*V

在另一示例中，通过省略电流汇I1和省略开关S4和S5，可以将斜坡信号发生器200配置为谷值电流模式降压调制器。电流源I2设置为与2K*V

在另一示例中，通过省略电流汇I1和省略开关S3，可以将斜坡信号发生器200配置为谷值电流模式升压调制器。电流源I2设置为与2K*V

本领域普通技术人员应当理解，电流源、电流汇和开关的组合可以被修改或布置成在电流模式调制器的不同拓扑中，生成具有斜率补偿的斜坡信号。此外，可以改变电容器C1和C2的电流源/汇的值和电容值，从而调整所提供的斜率补偿量。

本发明可以多种方式实现，包括作为一种方法；一种装置；一种系统；和/或一种物质的组合物。在本说明书中，这些实现或本发明可能采取的任何其他形式都可被称为技术。一般来说，所公开的过程的步骤的顺序可以在本发明的范围内改变。

上文提供了对本发明的一个或多个实施例的详细描述以及说明本发明原理的附图。结合这些实施例描述本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅受权利要求书的限制，本发明包括许多替代品、修改和等效物。为了提供对本发明的透彻理解，在说明书中阐述了许多具体细节。提供这些细节是为了示例的目的，并且可以根据权利要求实施本发明，而不需要这些特定细节中的一些或全部。为了清楚起见，在与本发明相关的技术领域中已知的技术材料没有被详细描述，以免对本发明产生不必要的混淆。

提供上述详细描述是为了说明本发明的具体实施例，而不是为了限制。本发明范围内的许多修改和变化都是可能的。本发明由所附权利要求书限定。