电压转换器以及方法与流程

电压转换器以及方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年07月30日提交的法国申请号2008090的权益，该申请在此通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开总体涉及电子电路。更具体地涉及开关模式电源类型的dc/dc电压转换器，其将dc电源电压转换为dc输出电压，例如降压型dc/dc电压转换器，其中dc输出电压具有比dc电源电压低的值。


背景技术：

4.在开关模式功率转换器中，用于为转换器供电的直流(dc)电压通过开关的切换被斩波，以实现将功率存储在包括电感性元件和电容性元件的组件中的阶段，并且实现将存储在组件中的功率递送到连接到转换器输出的负载的阶段。
5.在脉冲频率调制(pfm)类型的开关模式转换器中，转换器的每个操作循环包括将功率存储在组件中的阶段，接着是将功率递送到连接到转换器的负载的阶段。在功率存储阶段期间，流过电感性元件的电流增加。在功率递送阶段期间，流过电感性元件的电流减小。对于每个操作循环，期望流过电感性元件的电流在功率存储阶段开始时和功率递送阶段结束时为零。
6.已知的开关模式转换器，特别是pfm类型的开关模式转换器具有各种缺点。


技术实现要素：

7.需要克服已知的开关模式转换器，特别是pfm类型的开关模式转换器的全部或部分缺点。
8.实施例克服了已知的开关模式转换器，特别是pfm类型的开关模式转换器的全部或部分缺点。
9.实施例电压转换器包括：第一晶体管，被连接在转换器的第一节点与被配置为接收电源电压的第二节点之间；第二晶体管，被连接在第一节点与被配置为接收参考电位的第三节点之间；第一电路，被配置为控制第一晶体管和第二晶体管；以及比较器，包括第一输入和第二输入，第一输入被配置为：在第一阶段期间接收第一电压斜坡，并且在第二阶段期间接收设定点电压，并且第二输入被配置为：在第一阶段期间接收设定点电压，并且在第二阶段期间接收第二电压斜坡。
10.一种控制电压转换器的实施例方法，该电压转换器包括：第一晶体管，被连接在转换器的第一节点与被配置为接收电源电压的第二节点之间；第二晶体管，被连接在第一节点与被配置为接收参考电位的第三节点之间；第一电路，被配置为控制第一晶体管和第二晶体管；以及比较器，包括第一输入和第二输入，方法包括：第一阶段，在第一阶段期间，第一输入接收第一电压斜坡并且第二输入接收设定点电压；以及第二阶段，在第二阶段期间，
第一输入接收设定点电压，并且第二输入接收第二电压斜坡。
11.根据实施例，第一输入是非反相输入并且第二输入是反相输入。
12.根据实施例，第一输入和第二输入分别被耦合到选择元件的第一输出和第二输出，选择元件在其输入处接收设定点电压以及第一电压斜坡和第二电压斜坡。
13.根据实施例，设备包括操作模式，操作模式包括多个操作循环，每个操作循环包括第一阶段和第二阶段。
14.根据实施例，第一电压斜坡是上升斜坡并且第二电压斜坡是下降斜坡。
15.根据实施例，第一电压斜坡和第二电压斜坡在绝对值上具有相同的斜率。
16.根据实施例，比较器的输出被耦合到第一电路。
17.根据实施例，比较器被配置为输出输出信号，当第二电压斜坡达到设定点电压的值时，该信号取第一值，并且当第一电压斜坡达到设定点电压的值时，该信号取第二值。
18.根据实施例，第一电路被配置为：在第一阶段期间分别维持第一晶体管和第二晶体管接通和关断，并且在第二阶段期间分别维持第一晶体管和第二晶体管关断和接通。
附图说明
19.上述特征和优点以及其他特征和优点将参考附图，在通过说明而非限制的方式给出的具体实施例的以下描述中被详细描述，其中：
20.图1示意性地示出了dc/dc电压转换器的实施例；
21.图2示出了图示图1的转换器的操作的示例的时序图；
22.图3示出了图示图1的转换器的期望或理论操作以及现实或实际操作的其他时序图；
23.图4示出了电压转换器的实施例；以及
24.图5示出了图示图4的实施例的操作的时序图。
具体实施方式
25.在各个附图中，相同的特征由相同的附图标记指定。特别地，在各种实施例中间共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以布置相同的结构、尺寸和材料性质。
26.为了清楚起见，仅详细图示和描述了对理解本文描述的实施例有用的步骤和元件。
27.除非另外指示，否则当提及连接在一起的两个元件时，这表示没有导体以外的任何中间元件的直接连接；并且当提及耦合在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以连接或者它们可以经由一个或多个其他元件耦合。
28.在以下公开中，除非另外指定，否则当提及绝对位置修饰词(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或相对位置修饰词(诸如，术语“上方”、“下方”、“高处”、“低处”等)时，或者当提及定向的修饰词(诸如，“水平”、“竖直”等)时，指的是图中所示的定向。
29.除非另外指定，否则表述“约”、“近似”、“基本”和“大约”表示在10％以内，优选在5％以内。
30.图1示意性地示出了所描述的实施例适用的类型的电压转换器1的示例。在该示例
中，转换器1是dc/dc转换器，其将dc电源电压转换为dc输出电压。
31.转换器1被配置为递送dc输出电压vout。转换器包括输出节点2，在输出节点2处电压vout可用。
32.转换器1由dc电源电压vbat供电。转换器1然后被连接在被设置为电压vbat的第一导电轨或节点3与被设置为参考电位gnd的第二导电轨或节点5之间。
33.转换器1被配置为以等于设定点值的值递送电压vout。为此，转换器1在输入节点7上接收以电位gnd为参考的dc设定点电压vref，其具有表示电压vout的设定点值的值，优选地等于电压vout的设定点值。
34.在该示例中，电压vout、vbat和vref为正。在该示例中，电压vout、vbat和vref以电位gnd(例如地)为参考。
35.在该示例中，转换器1为降压类型，即电压vout的设定点值小于电压vbat的值。换言之，电压vout的值小于电压vbat的值。
36.转换器1包括第一mos(“金属氧化物半导体”)晶体管9，优选pmos晶体管(p沟道mos晶体管)。mos晶体管9被耦合(优选地被连接)在轨3与内部节点11之间。换言之，晶体管9的第一导电端子(例如其源极)被耦合(优选地被连接)到轨3，晶体管9的第二导电端子(例如其漏极)被耦合(优选地被连接)到节点11。
37.转换器1还包括第二mos晶体管13，优选nmos晶体管(n沟道mos晶体管)。晶体管13被耦合(优选地被连接)在节点11与轨5之间。换言之，晶体管13的第一导电端子(例如其源极)被耦合(优选地被连接)到轨5，晶体管13的第二导电端子(例如其漏极)被耦合(优选地被连接)到节点11。作为变型，nmos晶体管可以用二极管或肖特基二极管代替。
38.因此，晶体管9和晶体管13被串联连接在轨3与轨5之间，并且在内部节点11的水平处相互连接。
39.转换器1包括电感性元件或电感15。电感15被连接在节点11与节点2之间。转换器1包括电容性元件或输出电容器16，电容性元件或输出电容器16被连接在节点2与轨5之间。作为示例，电容性元件的电容大于2μf，优选在2.2μf至20μf的范围内，甚至更多。输出电容起到滤波器的作用。换言之，转换器输出电容器使得能够平滑节点2上存在的电流，并且使得能够存储由转换器提供给节点2的功率。
40.转换器1包括控制电路17。电路17被配置为实现或控制转换器1的操作循环，以便调节电压vout，使得其值等于设定点值vref。
41.为此目的，电路17包括：
[0042]-端子171，被耦合(优选地被连接)到节点7；
[0043]-端子172，被耦合(优选地被连接)到节点2；
[0044]-端子173，被耦合(优选地被连接)到轨3；
[0045]-端子174，被耦合(优选地被连接)到轨5；
[0046]-端子175，被耦合(优选地被连接)到晶体管9的控制端子或栅极；以及
[0047]-端子176，被耦合(优选地被连接)到晶体管13的控制端子或栅极。
[0048]
在操作中，负载被连接在节点2与轨5之间，由电压vout供电。例如，负载包括节点2与轨5之间的输入电容器。
[0049]
在该示例中，转换器1被配置为以脉冲频率调制(不连续传导模式)操作。然后，电
路17被配置为：当电压vout的值小于设定点值vref并且两个晶体管9和晶体管13处于关断状态时，开始转换器1的操作循环。更具体地说，在每个操作循环开始时，电路17被配置为将晶体管9控制到接通状态，晶体管13被保持在关断状态。然后，在例如针对每个操作循环恒定的第一时间段tpon期间，当晶体管9被电路17维持在接通状态时，然后电流il流过电感15，功率被存储在电感15和电容器16中。在时间段tpon结束时，电路17被配置为控制将晶体管9设置为关断状态并且将晶体管13设置为接通状态。对于例如针对每个操作循环恒定的第二时间段tnon，当晶体管13被电路17维持在接通状态时，电感中的电流il减小，然后，功率通过电感15和电容器16被递送回连接在转换器输出处的负载。在时间段tnon结束时，电路17被配置为控制将晶体管13设置为关断状态。
[0050]
理想地，期望确定时间段tnon，以便电路17控制将晶体管13设置到关断状态时的时间(即，例如，操作循环的结束)对应于流过电感15的电流il变为零时的时间。然而，在实践中，如将在本公开的其余部分进一步详细描述的，并非总是如此，这引起问题。
[0051]
图2示出了图示图1的转换器1的期望操作的示例的时序图。
[0052]
在图2顶部处的时序图图示了以伏特v为单位的电压vout随时间t的变化，在图2底部处的时序图图示了流经电感15的电流il随时间t的对应变化。
[0053]
在时间t0处，晶体管9和晶体管13处于关断状态，电流il为零，并且电压vout的值大于其设定点值，在本示例中为电压vref的值。
[0054]
在时间t0与后续时间t2之间，电压vout减小，例如由于被连接到转换器1的负载消耗电流并且使输出电容器放电的事实。
[0055]
在时间t0与t2之间的时间t1处，电压vout变得小于其设定点值vref。这由转换器1的电路17检测到，电路17然后控制将晶体管9设置为接通状态。晶体管9在时间t2处接通。
[0056]
因此，从时间t2起，电感15具有被连接到节点2的端子和经由晶体管9被耦合到轨3的端子。流过电感15的电流il增加。
[0057]
结果，从时间t2起，电流il被递送到节点2，并且节点2与轨5之间的电容器16充电。电压vout增加并且变得大于其设定点值vref。
[0058]
在等于t2 tpon的下一时间t3处，电路17将晶体管13控制为接通状态并且将晶体管9控制为关断状态。在时间t3处，电感中的电流具有最大值ilp。
[0059]
因此，从时间t3起，电感15具有被连接到节点2的端子和经由晶体管13被耦合到轨5的端子。流过电感15的电流il减小。
[0060]
尽管电流il从时间t3开始减小，但如果负载汲取的电流小于提供给节点2的电流il，则节点2与轨5之间的电容器继续充电，并且电压vout继续增加。
[0061]
在等于t3 tnon的下一时间t4处，电路17控制将晶体管13设置为关断状态。这里，认为转换器1按其应有的方式操作，并且电流il然后在时间t4处为零。然而，在实践中，并不总是如此。
[0062]
从时间t4开始，电流il为零，并且电压vout减小，这与在时间t0处发生的情况类似。
[0063]
虽然这在本文中未被示出，但是在时间t4之后的时间处，当电位vout的值回落到其设定点值vref以下时，电路17实现诸如关于连续时间t2、t3和t4描述的新操作循环。
[0064]
图3示出了图示图1的转换器1的操作的其他时序图。更具体地说，时序图a(在图3
的顶部处)示出了电流il的变化的理想或理论示例，并且时序图b(在图3底部处)示出了电流il的现实变化的示例。两个时序图a和b图示了操作示例，其中针对多个连续操作循环，在转换器1的每个操作循环结束时，电压vout小于电压vref。
[0065]
在时间t30处(图3a)，虽然这在图3中未被图示，但是电压vout小于电压vref。操作循环以切换到晶体管9的接通状态开始。结果，电流il增加，直到等于t30 tpon的下一时间t31。
[0066]
在时间t31处，电流il达到其最大值ilp。此外，晶体管9和晶体管13分别切换到关断状态和接通状态。结果，电流减小，直到等于t31 tnon的下一时间t32。
[0067]
在理想操作的该示例中，晶体管13在时间t32处被切换到关断状态，并且电流il在时间t32处变为零。
[0068]
在时间t32处，电压vout小于电压vref，晶体管9被切换到接通状态，这标志着新操作循环的开始。然后电流il增加，直到等于t32 tpon的下一时间t33。
[0069]
在时间t33处，电流il达到值ilp。此外，晶体管9和晶体管13分别切换到关断状态和接通状态。结果，电流减小，直到等于t33 tnon的下一时间t34。
[0070]
在理想操作的该示例中，晶体管13在时间t34处被切换到关断状态，并且电流il在时间t34处变为零。
[0071]
在时间t34处，电压vout小于电压vref，晶体管13被切换到接通状态，这标志着新操作循环的开始。电流il增加，直到等于t34 tpon的下一时间t35。
[0072]
在时间t35处，电流il达到值ilp。此外，晶体管9和晶体管13分别被切换到关断状态和接通状态。结果，电流减小，直到等于t35 tnon的下一时间t36。
[0073]
在理想操作的该示例中，晶体管13在时间t36处被切换到关断状态并且电流il在时间t36处变为零。
[0074]
在时间t36处，电压vout小于电压vref，新操作循环开始。
[0075]
在由时序图a图示的理论操作的示例中，在每个操作循环结束时，晶体管13切换到关断状态出现在电流il变为零时的时间处。因此，当操作循环紧接着是新操作循环时，在该新操作循环中，电流il从零值增加。
[0076]
时序图b图示了转换器1的现实操作的对应示例。在现实操作的该示例中，考虑以下实际情况：在从晶体管13最后一次切换到接通状态经过的时间段tnon结束时，晶体管13没有立即被切换到关断状态。
[0077]
在时间t40处(图3b)，电压vout小于电压vref，操作循环从晶体管9切换到接通状态开始。结果，电流il增加，直到等于t40 tpon的下一时间t41。
[0078]
在时间t41处，电流il达到其最大值ilp。此外，晶体管9和晶体管13分别被切换到关断状态和接通状态。结果，电流减小，直到等于t41 tnon的下一时间t42。电流在时间t42处变为零。然而，晶体管13切换到关断状态仅在时间t42之后的时间t43处有效。因此，在时间t42与t43之间，电流il为负并且减小。换言之，电流在时间t42之前通过电感15从节点11流向节点2，在时间t42处变为零，并且在时间t42之后通过电感15从节点2流向节点11。
[0079]
在时间t43处，电压vout小于电压vref，晶体管9在时间t43处被切换到接通状态，这标志着新操作循环的开始。然后电流il增加，直到等于t43 tpon的下一时间t44。
[0080]
在时间t44处，电流il达到值ilp’，由于时间段tpon在每个循环恒定的事实，所以
值ilp’小于最大值ilp。此外，晶体管9和晶体管13分别被切换到关断状态和接通状态。结果，电流il减小，直到等于t44 tnon的下一时间t46，电流il在时间t44与t46之间的时间t45处变为零。此外，将晶体管13切换到关断状态仅在时间t46之后的时间t47处有效。因此，在时间t45与t47之间，电流il为负，并且减小到比在时间t43处达到的值更低(或在绝对值上更高)的值。
[0081]
在时间t47处，电压vout小于电压vref，晶体管9在时间t47处被切换到接通状态，这标志着新操作循环的开始。然后电流il增加，直到等于t47 tpon的下一时间t48。
[0082]
在时间t48处，电流il达到值ilp”，小于值ilp’。此外，晶体管9和晶体管13分别被切换到关断状态和接通状态。结果，电流il减小，直到等于t48 tnon的下一时间t50，电流il在时间t48与t50之间的时间t49处变为零。此外，将晶体管13切换到关断状态仅在时间t50之后的时间t51处有效。因此，在时间t49与t51之间，电流il为负，并且减小到比t47时刻达到的值更低(或在绝对值上更高)的值。
[0083]
由于在由时序图b图示的每个操作循环处，电流il达到的最大值(时间t41、t44和t48)越来越低的事实，转换器1没有向节点2提供足够的功率来将电压vout调节到其值vref，例如电压vout越来越低，这引起了问题。此外，在由时序图b图示的每个操作循环处，电流il达到的负值(时间t43、t47和t51)越来越低(或在绝对值上越来越高)，从而转换器1从节点2采样越来越多的功率，这是不期望的。实际上，提供给负载的电流的值，特别是电流峰值的值，从一个循环到另一循环减小，这对负载供电具有负面影响。此外，尽管理论上电流il的最大值可以无限减小，但实际上，在某些情况下，晶体管13可能在此之前被晶体管13不能在其导电端子之间传导的电流il的负值破坏或损坏。
[0084]
已经关于图3的时序图b描述了在电流il变为零的时间之后出现将晶体管13切换到关断状态的操作的实际示例。
[0085]
在未图示的另一实际操作示例中，在一个紧接一个地实施的多个连续循环中的每个操作循环中，在电流il不为零并且仍然为正时，晶体管13被切换到关断状态。在该情况下，在操作循环中的每个操作循环中，电流il从越来越高的值开始增加，从而电流il达到越来越高的最大值，并且操作循环以电流il的越来越高的正非零值结束。由于在多个操作循环之后，电压vout将恢复其设定点值vref，因此该操作比关于时序图b描述的操作更少干扰。因此，下一操作循环将不被立即实施，这将为电流il变为零留出时间。
[0086]
这两种情况(即关于图3的时序图b描述的情况和上述其他实际情况)通常至少部分由电路17的比较器中的缺陷引起。
[0087]
图4示出了电压转换器的实施例。图4的转换器包括关于图1描述的元件，电路17被更详述。
[0088]
电路17包括例如状态机的电路300。状态机300被配置为将晶体管9和晶体管13的控制信号提供给相应端子175和176。为了确定晶体管9和晶体管13的控制信号，状态机300接收多个信号。电路300由电压vbat供电并且连接在轨3与轨5之间。
[0089]
电路17包括比较器302，比较器302被配置为在其输出处递送信号start，信号start表示电压vout的值与其设定点值的比较。比较器302的输出耦合(例如连接)到电路300。当电压vout的值小于其设定点值时，信号start处于例如高状态的第一状态，并且当电压vout的值大于其设定点值时，信号start处于例如低状态的第二状态。比较器302包括例
如反相(-)的第一输入，其被配置为接收具有表示电压vout的值的值的电压，并且包括例如非反相( )的第二输入，其被配置为接收具有表示电压vout的设定点值的值的电压。
[0090]
在电压vref的值等于电压vout的设定点值的该示例中，比较器302被配置为将电压vref与电压vout进行比较，比较器302的第一输入连接到节点2，并且比较器302的第二输入连接到电路17的端子171。
[0091]
电路17包括比较器306，比较器306被配置为输出信号comp，信号comp表示设定点电压与电压斜坡之间的比较。比较器306的输出耦合(优选地连接)到电路300。
[0092]
比较器306包括输入307和输入309。输入307是非反相输入( )并且输入309是反相输入(-)。
[0093]
由于制造变化，比较器并且具体地比较器306在比较值上具有偏移。更具体地，当比较器308接收电压s1和s2作为输入时，比较器306输出的结果对应于电压s1与电压s2 dv之间的比较的结果，dv是偏移值。值dv是正电压值或负电压值。在图4的示例中，比较器308与电路311相关联，电路311被配置为表示比较器306的偏移。因此比较器306被认为没有偏移。
[0094]
优选地，电路311实际上不存在并且是比较器的特性的表示。实际上，电路311的输入对应于比较器的输入307。
[0095]
输入307耦合(优选地连接)到电路311的输出，电路311被配置为校正比较器306的偏移。在该示例中，电路311被配置为将电压dv添加到被递送到输入307的电压。dv的值被认为恒定。
[0096]
电路311的输入耦合(优选地连接)到例如多路复用器的选择元件308的输出。因此，比较器306的输入307经由电路311被耦合到选择元件308的输出。比较器306的输入309耦合(优选地连接)到选择元件308的另一输出。
[0097]
选择元件308优选地是包括三个输入312、314、316的选择元件或多路复用器。
[0098]
输入312接收电压斜坡rp。因此，电路17包括被配置为递送电压斜坡rp的斜坡生成器304。生成器304的输出也耦合(优选地连接)到输入312。电压rp以设定点电压gnd为参考。生成器304由电位vbat供电并且连接在轨3与轨5之间，为了避免图过载，图4中未示出这些连接。
[0099]
每个电压斜坡rp例如是优选地从参考电位gnd增加的斜坡。
[0100]
生成器304由电路300经由信号cmdp控制。更具体地，当信号start处于其第一状态时，电路300控制将晶体管9设置到接通状态，同时经由信号cmdp来控制启动电压斜坡rp。作为示例，信号cmdp从由电路300提供给晶体管9的控制信号确定，或者甚至与电路300提供给晶体管9的控制信号相同。
[0101]
输入314接收电压斜坡rn。因此，电路17包括被配置为递送电压斜坡rn的斜坡生成器310。生成器310的输出也耦合(优选地连接)到输入314。电压rn以设定点电压gnd为参考。生成器310由电位vbat供电并且连接在轨3与轨5之间，为了避免图过载，图4中未示出这些连接。
[0102]
每个电压斜坡rn例如是优选地从电源电压vbat减小的斜坡。斜坡rn和rp具有相反符号的斜率。因此，一个(这里，斜坡rp)增加，另一个(这里，斜坡rn)减小。斜坡rp和rn在绝对值上具有相等的斜率。
[0103]
输入316耦合(优选地连接)到节点171。因此，输入316接收设定点电压vref。
[0104]
选择元件308还包括输入318，选择元件在输入318上接收控制信号sel。输入318优选地耦合(优选地连接)到电路300。电路300因此提供控制信号sel。根据信号sel的状态，选择元件308在其输出中的每个输出上递送三个电压rn、rp和vref中的一个。优选地，信号sel是二进制信号并且包括两个状态。当信号sel处于第一状态时，选择元件308在输出(优选地，被耦合到比较器306的输入307的输出)上递送电压rp，并且在另一输出(优选地，被耦合到比较器306的输入309的输出)上递送设定点电压vref。当信号sel处于第二状态时，选择元件308在输出(优选地，被耦合到比较器306的输入307的输出)上递送设定点电压vref，并且在另一输出(优选地，被耦合到比较器306的输入309的输出)上递送电压rn。因此，在功率存储阶段期间，在非反相输入上递送斜坡中的一个斜坡，并且在功率递送阶段期间，在反相输入上递送另一个斜坡。
[0105]
将关于图5更详细地描述图4的实施例的操作。
[0106]
作为变型，选择元件308可以用两个选择元件代替，一个在其输入处接收电压rp和设定点电压vref并且在其输出处通过电路311被耦合到输入307，并且另一个在其输入处接收电压rn和设定点电压vref并且在其输出处被耦合到输入309。
[0107]
图5是图示图4的实施例的操作的时序图。更具体地，图5示出了比较器306的输入信号(v)、晶体管13的状态(t1)和晶体管9的状态(t2)。图5示出了图4的电压转换器的操作循环。
[0108]
所示的操作循环在时间t60处开始。操作循环包括单个斜坡rp和单个斜坡rn。
[0109]
在时间t60处，电路300以使得晶体管9接通的方式控制晶体管9。这在图5中由值t2的高值示出。电路300以使得晶体管13关断的方式控制晶体管13。这在图5中由值t1的低值示出。
[0110]
包括电感15和电容器16的组件中的电荷存储阶段因此在时间t60处开始。换言之，时间段tpon在时间t60处开始。因此，未示出的电流il和电压vout从时间t60增加。
[0111]
电路300控制生成器304以启动斜坡rp。因此，优选地由电路300生成的信号cmdp在时间t60处取与由生成器304引起的斜坡rp的启动相对应的值。
[0112]
此外，电路300控制选择元件308，使得选择元件308输出斜坡rp和设定点电压vref。因此，优选由电路300生成的控制信号sel取与在选择元件308的输出上存在斜坡rp和设定点电压vref相对应的值。优选地，斜坡rp在选择元件308的输出上被递送，该输出通过电路311被耦合到输入307，并且设定点vref在被耦合到节点309的选择元件的输出上被递送。
[0113]
因此，比较器306在其输入接收设定点电压vref和被电路311偏移的电压rp(以表示比较器306的偏移)。因此，比较器306的输出信号comp对应于设定点电压vref和电压斜坡rp dv的比较结果。
[0114]
在时间t60处，斜坡rp开始增加，优选地从零开始。在时间t60处，斜坡rp小于设定点电压vref。输出信号comp因此具有第一值。
[0115]
在图5中，由生成器304生成并且被递送到电路311的输入的电压斜坡rp由虚线的曲线20表示。实线的斜坡22对应于由电路311输出的斜坡，即表示比较器306的偏移的斜坡偏移。在该示例中，由电路311引入的偏移dv是负的。比较器因此将由曲线22表示的电压与
值vref进行比较。
[0116]
在时间t62处，在时间t60之后，由曲线22表示的电压达到值vref。在对应于比较器306的传播延迟的时间段de之后，比较器306的输出信号comp取其第二值。换言之，在与时间t62相隔时间段de的时间t63，比较器306的输出指示斜坡rp已经达到值vref。
[0117]
作为对信号comp的值的改变的响应，电路300以使得晶体管9关断的方式控制晶体管9。这在图5中由值t2的低值示出。电路300以使得晶体管13接通的方式控制晶体管13。这在图5中由t1的高值示出。
[0118]
在包括电感15和电容器16的组件中的电荷存储的阶段在时间t63处结束。由包括电感15和电容器16的组件开始电荷的递送。换言之，时间段tpon在时间t63处结束，并且时间段tnon开始。因此，未示出的电流il从时间t63减小。
[0119]
此外，电路300控制生成器310开始生成斜坡rn。信号cmdn(优选地由电路300生成)因此取与由生成器310进行的斜坡rn的启动相对应的值。
[0120]
此外，电路300控制选择元件308，以便选择元件308输出斜坡rn和设定点电压vref。控制信号sel(优选地由电路300生成)因此取与在选择元件308的输出上存在斜坡rn和设定点电压vref相对应的值。优选地，设置点电压在选择元件308的输出上被递送，该输出通过电路311被耦合到输入307，并且斜坡rn在被耦合到节点309的选择元件的输出上被递送。
[0121]
因此，比较器306在其输入处接收斜坡rn和由电路311修改的设置点电压vref(以表示比较器306的偏移)。因此，比较器306的输出信号comp对应于设置点电压vref dv和电压斜坡rn的比较结果。
[0122]
在时间t63处，斜坡rn开始减小，优选地从值vbat减小。在时间t63处，斜坡rn大于设定点电压vref。因此，输出信号comp恢复第一值。
[0123]
在图5中，提供给电路311的输入的设定点电压vref由虚线的曲线24示出。实线的曲线26对应于在电路311的输出处递送的设定点电压vref，即电压vref偏移来表示比较器306的偏移。在该示例中，由电路311引入的偏移dv是负的。因此，比较器将由曲线26表示的电压与斜坡rn进行比较。
[0124]
在时间t64处，在时间t63之后，曲线rn达到由曲线26表示的电压。在对应于比较器306的传播延迟的时间段de之后，比较器306的输出信号comp取其第二值。换言之，在与时间t64相隔时间段de的时间t66处，比较器306的输出指示斜坡rn已经达到值vref dv。
[0125]
时间t66对应于图5中所示的操作循环的结束并且例如对应于未示出的下一操作循环的开始。因此，时间t66对应于电荷递送阶段的结束和下一循环的电荷存储阶段的开始。
[0126]
因此，以与在时间t60处相同的方式，电路300控制：
[0127]-生成器304，以开始递送新的斜坡rp；
[0128]-选择元件308，以输出斜坡rp和设定点电压vref，优选地斜坡rp在被耦合到输入307的选择元件308的输出上被递送，并且设定点电压vref在被耦合到节点309的选择元件的输出上被递送；
[0129]-晶体管9和晶体管13，使得它们分别接通和关断。
[0130]
控制信号cmdn和cmdp中的每个例如等于晶体管9和晶体管13的控制信号中的一个
控制信号。实际上，不同控制信号的状态改变同时被执行。
[0131]
理想情况下，电流ires，即在操作循环结束时的电流il，等于零。然而，实际上，电流ires很少等于零。所描述的实施例具有允许值il接近于零的优点。
[0132]
可以选择使用两个比较器，将斜坡rp和设定点电压vref进行比较的第一比较器，以及将斜坡rn和设定点电压vref进行比较的第二比较器。由于制造差异，第一比较器和第二比较器将具有不同的偏移。因此，第一比较器和第二比较器将分别具有偏移dv1和dv2。然而，偏移和传播延迟的影响将比先前描述的实施例的情况更显著。电流ires将离零更远。
[0133]
首先考虑比较器偏移的影响。因此，理论上认为比较器没有传播延迟。电流ires的值，即操作循环结束时的电流il等于：
[0134]
[公式1]
[0135]
ires＝(dirise*tpon) (difall*
[0136]
其中dirise是电流il在存储阶段期间的斜率，difall是电流在递送阶段的斜率。
[0137]
电流il在存储阶段期间的斜率由以下等式获得：
[0138]
[公式2]
[0139][0140]
其中l是电感性元件15的电感。
[0141]
电流il在递送阶段期间的斜率可以通过以下等式获得：
[0142]
[公式3]
[0143][0144]
其中l是电感性元件15的电感。
[0145]
在转换器包括第一比较器和第二比较器的情况下，时间段tpon将由以下等式定义：
[0146]
[公式4]
[0147][0148]
其中r和c分别是电阻值和电容值，并且是生成器304和生成器310的特性。
[0149]
类似地，时间段tnon将由以下等式定义：
[0150]
[公式5]
[0151][0152]
在所描述的实施例中，值dv1和dv2分别用比较器306的d的绝对值(记为|dv|)和值-|dv|(即，绝对值等于dv的绝对值的负值)来代替。实际上，针对两个阶段使用相同的比较器。此外，斜坡rp在非反相输入上被递送，并且斜坡rn在反相输入上被递送。
[0153]
例如，作为近似，认为值dv1和dv2足够接近以被视为相等。因此，在第一比较器和第二比较器的情况下，电流ires将等于：
[0154]
[公式6]
[0155][0156]
此外，在所描述的实施例中，电流ires等于：
[0157]
[公式7]
[0158][0159]
因此，与第一比较器和第二比较器的情况相比，在所描述的实施例中的值ires总是更接近于零。
[0160]
首先考虑传播延迟的影响。因此理论上认为比较器没有偏移。
[0161]
在第一比较器和第二比较器的情况下，第一比较器具有传播延迟de1，并且第二比较器具有传播延迟de2。电流ires的值，即操作循环结束时的电流il等于：
[0162]
[公式8]
[0163]
ires＝(dirise*(tpon de1)) (
[0164]
其中dirise、difall、tpon和tnon具有与先前相同的值，dv1＝dv2＝dv＝0。
[0165]
在前述实施例中，电流ires的值，即在操作循环结束时的电流il因此等于：
[0166]
[公式9]
[0167]
ires＝(dirise*(tpon de)) (
[0168]
其中dirise、difall、tpon和tnon具有与先前相同的值，dv1＝dv2＝dv＝0。
[0169]
因此，在第一比较器和第二比较器的情况下，电流ires将等于：
[0170]
[公式10]
[0171][0172]
在所描述的实施例的情况下，电流ires等于：
[0173]
[公式11]
[0174][0175]
如果de1不同于de2(几乎总是如此)，则在实施例的情况下的电流ires比在第一比较器和第二比较器的情况下更接近于零。
[0176]
已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员应当理解，这些各种实施例和变型的某些特征可以被组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。
[0177]
最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。
[0178]
这种改变、修改和改进旨在成为本公开的一部分，并且旨在在本发明的精神和范围内。因此，前述描述仅作为示例而非旨在进行限制。本发明仅如所附权利要求及其等同物中限定的那样被限制。