CN101227145A - 在开关式调节器中的可变边沿调制 - Google Patents

在开关式调节器中的可变边沿调制 Download PDF

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Abstract

在一个实施例中，在具有负载的功率变换***中，提出了一种方法用来改变用于脉冲宽度调制(PWM)信号的调制类型。该方法包括如下内容：监测功率变换***的负载；在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制；在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制；由此最优化该功率变换***的操作。

Description

在开关式调节器中的可变边沿调制
技术领域
[0001]本发明涉及一种功率变换器，尤其涉及在开关式调节器中的可变边沿调制。
背景技术
[0002]功率变换器对很多现代电子装置来说是必不可少的。在其它的能力中，功率变换器能调低电压电平(降压变换器)或者调高电压电平(升压变换器)。功率变换器也可以将交流电(AC)变换为直流电(DC)，反之，也能将直流电变换为交流电。功率变换器通常通过一个或更多的开关装置来实施，例如晶体管，该开关装置被闭合和关断以输送功率到变换器的输出端。提供控制电路用来调节开关设备的闭合与关断，因此这些变换器被认为是“开关式调节器”或“开关式变换器”。功率变换器也包括一个乃至更多的电容器或电感器，用来交替地储存和输出能量。
[0003]脉冲宽度调制(PWM)是一种普遍运用在功率变换器中的技术，它在一个周期信号内改变脉冲的宽度，以闭合和关断开关装置。通过PWM控制的调节器，频率保持恒定，且改变每个脉冲的宽度，以形成固定频率、可变占空比的操作。PWM电路的输出被用来控制开关装置的开合。
[0004]大多数PWM开关调节器仅仅调制每个输出脉冲的一个边沿，而使每个脉冲的另一个边沿由固定时钟来决定(因此开关时间也同样如此)。一个典型的不足之处是，单边沿调制阻止双脉冲调制的发生，这是因为该调节器只能做一件事——关断或闭合输出。用于单边沿调制的两个方案，要么是上升沿调制，要么是下降沿调制，这取决于使用了每一个脉冲的哪一个边沿。当负载遭受大的瞬变时，这两种都不是理想的维持良好调制的方案。上升沿调制为轻负载条件(在这种情况下，正瞬变处于支配地位)提供了良好的性能。但是对于重负载条件(在这种情况下，负瞬变占支配地位)来说，情况就不一样了。或者，下降沿调制为重负载条件提供了良好的性能，但是对于轻负载条件来说，情况就不一样了。
[0005]PWM开关式调节器中使用的另一个方案是双边沿调制。在双边沿调制中，正如其名字所说的那样，脉冲信号的每个边沿都被调制。这通常是通过将误差信号与三角波比较来实现的。另外，双边沿调制要求双脉冲保护，这是通过让三角波上每一个斜边只允许一次状态改变来实现的。换句话说，在每半个周期内，该调制器能将开关闭合但不能将其关断。在另半个周期内，该调制器能将开关关断但不能将其闭合。因此，与上升沿调制相比，双边沿调制对正负载瞬变在某种程度上表现差一些，但是对于负负载瞬变表现则好很多。与下降沿调制相比，双边沿调制对正负载瞬变表现要好很多，但是对负负载瞬变在某种程度上则表现差一些。
[0006]由此可见，没有一项已有的用于开关式调节器的技术能在所有的瞬变条件下都取得最适宜的响应。
发明内容
[0007]根据本发明的一个实施例，在具有负载的功率变换***里，提供了一种方法用来改变用于脉冲宽度调制(PWM)信号的调制类型。该方法包含如下内容：监测该功率变换***的负载；在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制；以及在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制；从而使功率转换***的操作最优化。
[0008]根据本发明的另一个实施例，功率转换***包括供电给负载的输出端。该***还包括功率开关，对于该功率开关产生脉冲宽度调制(PWM)，用于输送功率到负载。耦合到输出端的监测电路以监测负载。耦合到监测电路的其它电路，在轻负载条件下产生用于PWM信号的上升沿调制，且在重负载条件下产生用于PWM信号的下降沿调制，从而使功率变换***的操作最优化。
[0009]通过以下的附图、描述和权利要求，对本领域技术人员来说，本发明的重要技术优点是显而易见的。
附图说明
[0010]为了更完整地理解本发明及其进一步的特征和优点，以下的附图以及相对应的描述将联系在一起作为参考。
[0011]图1A-1C是在本发明的实施例中运用的多种调制技术的波形图。
[0012]图2是根据本发明一个实施例的用于具有可变边沿调制的功率变换***的具体方式的示意图。
[0013]图3是根据本发明一个实施例的用于带控制的振荡器电路的具体方式的示意图。
[0014]图4是根据本发明另一个实施例的用于具有可变边沿调制的功率变换***的具体方式的示意图。
具体实施方式
[0015]通过参照图1A到图4，本发明的具体实施例和它们的优点将会得到最佳体现。不同图中的相同及相应部件使用相同的数字标记。
[0016]本发明采用了开关式调节器，该调节器在负载易于发生大的瞬变时能维持很好的调制。大的瞬变是基于电感器的开关式调节器面临的一个问题，这是由于负载电流的变动(dI/dt)常常远大于通过电感器提供的电流的变化(其中dI/dt＝V/L)。为了弥补这一差异，开关式调节器必须有足够的输出电容以将调节电压维持在规定的范围内。上述输出电容器价格昂贵而且在印刷电路板(PCB)上占据了相当大的空间。当面临负载电流瞬变增长的需求时，处理这种问题的一种方法是增加开关式调节器的输出电容。这将会使费用进一步增加，也将会占据印刷电路板(PCB)上更多的空间。可选地，另一方式是减少电感器值以加快恢复，但是这会使波纹增大，反过来又将相应地要求更高的开关频率。因此，该方法降低了开关式调节器的效率。
[0017]不管频率、电感器、输出电容的最后选择值是什么，只要开关式调节器的响应时间最优化，任何一个供电***都能被改进。尽管如此，采用已有调制技术的功率***在某些类型的瞬变中具有固有的时间延迟。该增加的时间延迟(这个增加的延迟时间介乎于负载瞬变与调节器的响应之间)将会要求更多的输出电容来维持调制。调制时间延迟的一个例子是：它可能发生在经历一个满幅值的负负载瞬变(即从供应满功率到零功率)的上升沿调制***中，在上升沿调制导通了输出晶体管后，这种满幅值的负负载瞬变就会马上发生。在该晶体管被关断之前，甚至在负载下降时，电感器电流仍将斜坡(ramp)上升。无论控制回路的响应有多快，直到下降沿时钟到来时才能关断该晶体管。
[0018]在各种不同的实施例中，提供的***和方法中的用于开关式调节器的调制类型(例如，上升沿，下降沿，或双边沿)变化很快，例如，其作为负载电流的函数。当负载改变时，调制类型也改变。这样能最优化开关式调节器的配置从而为那些具体的负载条件提供最可能的响应，因而使用于开关式调节器的输出电容的成本减少。特别地，上升沿调制被用于轻负载条件(其中正瞬变占支配地位)，下降沿调制被用于重负载条件(其中负瞬变占支配地位)。这是通过当负载改变时，将调制类型从上升沿转换到下降沿而实现的。这种技术利用了这样的事实：在轻负载条件下开关式调节器不会发生大的负瞬变，相反地，在满负载条件下开关式调节器不会发生大的正瞬变。
[0019]在一个实施例中，功率变换***(以及相应的方法)在轻负载时能表现得像上升沿调制的***，然后在满负载条件时逐渐转变为下降沿调制的***，很像已有的在半负载时的双边沿调制***。这能通过如下方式实现：以双边沿***拓扑开始，修改三角波发生器以使其在轻负载时产生左旋(left-handed)锯齿波，在半(大约50％)负载时产生三角波，在满负载时产生右旋(right-handed)锯齿波。
[0020]在另一个实施例中，当负载在0到50％的范围内时，功率变换***(以及相应的方法)使用上升沿调制，在负载超过50％时突然切换到下降沿调制。在实际应用中，增加一些滞后量以阻止模式改变的振荡。例如，当负载从轻负载增大直到满负载的60％，该***仍能停留在上升沿调制；但是在这种转换完成之后，在切换回来之前，直到下降到满负载的40％，功率变换***都维持在下降沿调制。
[0021]图1A-1C是在本发明实施例中采用的多种调制技术的波形图。
[0022]用于轻负载条件的调制器波形如图1A所示。此时，功率变换***(及其方法)输出前向(左旋)锯齿波以作为斜坡型的振荡信号(ramp oscillator signal)(OSC)。这使PWM输出脉冲宽度的上升沿优先。当正负载瞬变阶段发生时，来自误差放大器的输出下降，因此来自该***的PWM输出的脉冲宽度立即增加。因为该斜坡型振荡信号是不对称的，占空比的增长主要来自于脉冲的上升沿(即该脉冲在一个较早的时刻及时开始，这是由于误差放大信号的较低值导致它与振荡信号更早地相交)。
[0023]满负载条件下的调制波形如图1B所示。此时，斜坡型振荡信号(OSC)的斜率与轻负载条件下相比是相反的。其中，功率变换***(及其方法)输出后向(右旋)锯齿波。这使PWM输出脉冲宽度的下降沿优先。当负负载瞬变阶段发生时，来自误差放大器的输出增大，因此来自该***的PWM输出的脉冲宽度将会立即减小。大部分占空比的下降来自于脉冲的下降沿(即由于误差放大信号的较高值导致它与振荡信号更早地相交，即该脉冲在一个较早的时刻及时结束)。
[0024]在某些实施例中，用于半负载(例如满负载的50％)条件的调制器的波形如图1C所示。功率变换***(及其方法)输出用于斜坡型振荡信号(OSC)的三角波。这使得正或负的瞬变具有等同的地位。该实施例中的OSC波形追踪负载，例如在满负载的25％时，下降和上升的斜坡的比率为75∶25；在半负载时，该比率为50∶50；在满负载的75％时，该比率为25∶75。该振荡器可以被设计成以相对于负载确保恒定的频率，这通常是一个好的措施。
[0025]在一些实施例中，没有使用用于斜坡型振荡信号(OSC)的三角波。相反地，当负载在0到50％范围时，使用上升沿调制；当负载在50％以上时，使用下降沿调制。虽然该方法不是从上升沿到三角到下降沿转变的最优化实施例，但对于大多数的功率转换***来说它已经足够了，这是因为中间点(50％)的瞬变并不是严格的。
[0026]由于需要对振荡信号的两个斜率都作出响应，可变边沿调制***通过双边沿结构实现。开关频率通常由振荡器设定。另一方面，单边沿调制结构使用***时钟来预先设定一个边沿，并用斜坡或误差放大调制器来设定另一个边沿。锯齿波振荡器常被用来提供期望的最大范围。例如：在一个***中，当占空比希望被限制到最大值的85％的范围内时，就使用85∶15％的斜坡斜率的比值。先前研制的***对于所有的负载条件使用一种类型的调制。这导致了在***中仅对于一种类型的瞬变是最优化的。在一些实施例中，两个单边沿调制类型都被使用，以使在轻负载和满负载时都取得最优化的瞬变响应。
[0027]在一些实施例中，可使用单边沿调制而非双边沿调制。因此，波形将与图1A和1B中所示的相似，除了使用时钟信号而不是振荡信号的陡坡(即前向锯齿波的下降沿或后向锯齿波的上升沿)来限制脉冲的边沿。此时，斜坡信号受控于或同步于时钟信号一即作为斜坡的函数，时钟定时固定在陡坡上。与双边沿***相比，单边沿调制***(带有时钟锯齿波信号)的不同在于，快边沿的定时一点也不会随着误差放大器的变化而移动。理想地，在从轻负载到满负载范围的中点附近，该***将在上升沿和下降沿之间切换。滞后量被用于负载电流切换点，以消除模式切换时的抖动。但是，其它因素，例如电源电压，将会使得希望得到不在负载范围中点的切换点。
[0028]图2是根据本发明的一个实施例的带有可变边沿调制的功率变换***10的示意图。功率变换***10是开关式调节器且能提供直流(DC)功率。功率变换***10能被结合到或应用于任何一个需要如这里描述的DC到DC变换器的电子设备中。功率变换***10接收输入电压Vin(即Vdd)，且在输出端Vout处为负载提供DC功率。在一个实施例中，功率变换***10可以是一个同步的降压变换器(buckconverter)，其能把一个较高电平的电压(例如5V)变换为一个较低电平的电压(例如1V)。在另一个实施例里，功率变换***10是一个升压或降压-升压变换器(未示出)。在阅读这些公开内容的基础上，本领域技术人员将会不需要过多的试验而懂得如何实施本发明。如图所示，功率变换***10包括误差放大器12，脉冲宽度调制(PWM)比较器14，振荡器电路16，双脉冲抑制电路18，与门20、22，锁存器24，驱动器26、28，功率输出电路30，电感器32，输出电容器34，反馈电路36，电感器电流检测电路38，以及参考电路40。
[0029]电感器32在功率变换***10的输出端与输出电容器34相耦合。在此使用的术语“连接”或“耦合”或它们的任何变形涵盖了在两个或更多元件之间的所有的连接或耦合，不管是直接的或间接的形式。输出电容器34用来防范负载的瞬变。功率输出电路30耦合到电感器32。功率输出电路30可以包含一个或多个开关，该一个或多个开关被闭合或关断以使电感器32的电流斜坡上升或下降，由此来控制或调节功率变换***10输出端的输出电压Vout。
[0030]在一个实施例中，功率输出电路30可以包含两个开关(标示为Q1，Q2)，它们连接在半桥布置中的开关接点(SW)上，其中，一个开关(Q1)为“高压侧”开关，另一个开关(Q2)为“低压侧”开关。高压侧开关可以连接在输入电压Vin(Vdd)和节点(SW)之间。低压侧开关可以连接在节点(SW)和地(GND)之间，且提供或支持同步整流。为了同步整流，低压侧开关在电感器32的充电周期内被关断，且在电感器32放电到负载时被闭合。两个开关中的每一个开关都可以使用任何一种合适的器件来实现，例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，IGBT，MOS门极晶闸管，或其他合适的功率器件。每个开关都具有施加驱动电压来闭合或关断开关的门极。
[0031]误差放大器12，PWM比较器14，振荡器电路16，双脉冲抑制电路18，与门20，22，锁存器24，驱动器26，28，反馈电路36，电感器电流检测电路38，以及参考电路40实现了控制和驱动回路，该回路耦合到高压侧或低压侧开关的门极，且输出用来闭合和关断开关的控制信号。
[0032]反馈电路36监测功率变换***10的输出，且向误差放大器12提供反馈信号(该反馈信号与输出成比例)。反馈电路36可以包括频率相关补偿电路，该频率相关补偿电路负责维持控制***的稳定。误差放大器12比较来自反馈电路36的输出信号与参考模块40提供的参考信号。误差放大器12在其输出端生成误差信号Verr，所述误差信号Verr是参考电压和反馈补偿之后的输出之间差值的放大。
[0033]电流检测电路38测量流过电感器32的电流。在一个实施例中，电流检测电路38使用了能直接测量电感器电流的感应电阻器(senseresistor)或校准曲线电阻(trace resistance)。在另一个实施例中，电流检测电路38间接测量流过电感器32的电流，例如，通过测量同步整流器(低压侧开关)漏极上的电压，该电压等效于电感器32的电流乘以RDSon，或通过测量带有低通滤波器(LPF)的电感器32的等效串联电阻(ESR)上的电压降。流过电感器32的电流的大小与功率变换器10上的负载成比例。在稳态时，电感器电流与负载电流相等，但由于电感器需要响应时间，因此在负载发生瞬变之后电感器电流与负载电流并不立即相等。然后输出电容器34必须维持电压直至电感器追上负载。因此，误差放大器12响应所产生的输出误差并改变占空比。电流检测电路38输出提供给振荡器电路16的信号。
[0034]振荡器电路16产生一个或多个定时信号。这些定时信号有各种不同的形式，例如，前向(左旋)锯齿波，后向(右旋)锯齿波，或者三角波。振荡器电路16输出的定时信号的形式可以是对来自电流检测电路38的信号的响应。例如，在一个实施例中，当电感器电流为较小时(与轻负载条件相应)，振荡器电路16输出前向(左旋)锯齿波；在满(或重)负载条件下，电感器电流变大时，输出后向(右旋)锯齿波。本领域技术人员基于这里的教导将会懂得振荡器电路16的应用。参考图3示出和描述振荡器电路16的一个典型实施例。来自振荡器电路16的定时信号被提供给PWM比较器14，以用于占空比的调制。振荡器电路16还提供信号给双脉冲抑制电路18。
[0035]双脉冲抑制电路18为每个与门20和22产生单独的信号，使它们同时有效(enable)或无效(disable)。这些信号与振荡信号的斜坡波在波峰与波谷的转换状态一致。在图2的实施例中，当振荡器输出的斜坡高于误差电压Verr时，双脉冲抑制电路18产生了PWM脉冲的上升沿，双脉冲抑制电路18通过从斜坡上的低点到高点的逻辑1使与门20有效，同时通过逻辑0使与门22无效。这将允许PWM比较器14设定锁存器24，但阻止任何重置锁存器24的企图，直至振荡斜坡改变相位。这有效地阻止了PWM比较器14切换锁存器24，甚至当***中的噪音传播到PWM比较器14的输出中也不会切换锁存器24。一些响应时间会因为这样的噪声抑制而牺牲掉。换句话说，在锁存器24设定以后，如果一个负负载瞬变发生，且在振荡器电路16改变相位之前误差放大器12和PWM比较器14产生响应，将禁止重置锁存器24，直至与门22的有效信号改变到逻辑1。当该响应不如由下降沿调制得到的响应快时，采用上升沿***输送会更好一些。功率变换***10的实施例能配置成提供上升沿和下降沿***的最佳响应，并同时维持对双脉冲噪音的免疫。锁存器24被耦合到与门20和22。锁存器24如图所示，能作为一个设定-重置(SR)触发器实施。锁存器24的设定输入接收与门20的输出，锁存器24的重置输入接收与门22的输出。锁存器24的输出(Q)被提供给驱动器26和28以驱动功率输出电路的开关。驱动器26和28在图中被简化。在某些实施例中，驱动器26和28与定时和保险部件互连，可以执行例如：阻止功率输出电路30的两个开关(例如，Q1，Q2)交叉导通的死区时间控制的功能。
[0036]PWM比较器14比较来自误差放大器12的输出和来自振荡器电路16的定时信号以产生PWM信号，该PWM信号是一种具有可变脉冲宽度的调制信号。PWM比较器14耦合到锁存器24的设定输入端和重置输入端以提供可变边沿响应。当PWM比较器14检测到斜坡超出误差放大器12输出的Verr信号且与门20为有效(指示正斜坡)时，设定锁存器24。当振荡斜坡下降到Verr信号以下且与门22为有效时(指示负斜坡)，则重置锁存器24。
[0037]在各种不同的实施例中，全部或一部分功率变换***10都能用单独或复合的半导体芯片(通常被称作“芯片”)或分立器件实施。每个芯片都是用例如硅或其它合适材料制成的单块集成电路结构。为了用复合的芯片或器件进行实施，芯片或器件被组装到具有在其间传输信号的各种轨迹的印刷电路板之上。在一个实施例中，功率输出电路30被装配到一个芯片上；误差放大器12，PWM比较器14，振荡器电路16，双脉冲抑制电路18，与门20、22，锁存器24，驱动器26、28，反馈电路36，电感器电流检测电路38，以及参考电路40被装配到另一个芯片上；电感器32和输出电容器34是分立器件。
[0038]根据各种不同的实施例，本发明提供了用于功率变换***10的可变边沿调制，其最优化了***的配置以对特定的负载条件提供最佳可能的响应。特别地，在轻负载条件(其中正瞬变占支配地位)下使用上升沿调制，在重负载条件(其中负瞬变占支配地位)下使用下降沿调制。这可以通过在负载改变时将调制类型从上升沿转变到下降沿而完成。这种技术利用了这样的事实：在轻负载条件下，开关式调节器一般不会发生大的负瞬变，反之，在满负载条件下，开关式调节器一般不会发生大的正瞬变。
[0039]如图2所示的实施例，功率变换***10能在轻负载时表现的像上升沿调制***，在满负载时逐渐变换为下降沿调制***，表现得像在半负载时的双边沿调制***。
[0040]特别地，在轻负载条件下，振荡器电路16输出前向(左旋)锯齿波。这使PWM输出脉冲宽度的上升沿优先。当正负载阶段发生时，来自误差放大器12的输出下降，因此来自PWM比较器14的PWM信号的脉冲宽度立即增加。在满负载条件下，振荡器电路16输出后向(右旋)锯齿波。这使PWM输出脉冲宽度的下降沿优先。当负负载阶段发生时，来自误差放大器12的输出下降，因此来自PWM比较器14的PWM信号的脉冲宽度立即增加。在半负载(例如，满负载的50％)条件下，振荡器电路16输出用于振荡斜坡信号的三角波。这使正或负瞬变得到了相同的响应。
[0041]图3是根据本发明一个实施例的振荡器电路16的示意图。如图所示，振荡器电路16包括电流源52、54、56、58，电容器60，比较器62，缓冲电路64，反相电路66，以及开关68、70、72。
[0042]振荡器电路16可以在基本锯齿波振荡器电路的基础上通过修改而形成。该基本锯齿波振荡器由电流源52和54组成，它们分别提供电流I1和I2，使得以不同的比率对电容器60充电和放电。电容器60上电压的上升和下降斜率与电流I1和I2成比例。修改之处在于，增加了电流源56和58，它们分别提供了电流I3和I4。电流I3和I4由负载决定或响应于负载且能被控制，例如，通过来自电流检测电路38的信号实现控制。通过增加负载相关电流源56和58，该修改的锯齿波振荡器电路50产生或输出如图1A-1C所示的可变斜率的波形。在一些实施例中，为了维持恒定频率，电流I3和I4与负载之间并不是线性关系。这能通过多种途径实现，模拟和数字均可，例如使用查找表和DAC，或用于控制的乘法器。
[0043]图4是根据本发明另一个实施例的带有可变边沿调制的功率变换***110的示意图。与图2的功率变换***10相似，功率变换***110为开关式调节器且能提供直流(DC)功率。功率变换***110接收输入电压Vin(即Vdd)，且在输出端Vout处为负载提供DC功率。如图所示，功率变换***110包括误差放大器12，PWM比较器114，214，振荡器电路116，216，下降沿时钟电路130，上升沿时钟电路230，与门120，122，220，222，边沿调制电路150，或门152，154，锁存器124，224，驱动器26，28，功率输出电路30，电感器32，输出电容器34，反馈电路36，电感器电流检测电路38，以及参考电路40。
[0044]图4中功率变换***110的操作与图2中功率变换***10的操作相似，除了代替功率变换***10中使用双边沿调制器并将优先逐渐从上升沿调制转变到下降沿调制之外，功率变换***110使用多个单边沿调制器(在该实施例中具有两个调制器——在0到50％负载范围内使用的上升沿调制，在50％负载之上使用的下降沿调制)。
[0045]为了达到上述目的，功率变换***110具有一组用于上升沿调制的电路和另一组用于下降沿调制的电路。
[0046]下降沿调制电路包括PWM比较器114，振荡器电路116，下降沿时钟电路130，锁存器124，以及与门120，122。振荡器电路116产生提供给PWM比较器114以用于PWM信号的下降沿调制的前向锯齿波。下降沿时钟电路130通过设定锁存器124产生时钟信号以用于PWM信号的下降沿，且该时钟信号引发了振荡斜坡的开始。当斜坡与误差电压相交时，PWM信号终止。如果与门120和124有效，锁存器124的输出Q为被传递到输出端的下降沿调制的PWM信号。
[0047]类似地，上升沿调制电路包括PWM比较器214，振荡器电路216，上升沿时钟电路230，锁存器224，以及与门220，222。振荡器电路216产生提供给PWM比较器214的后向锯齿波。PWM比较器214被耦合到锁存器224的设定输入端，这样决定了当斜坡低于误差电压时PWM信号的开始或上升沿。上升沿时钟电路230产生了用于重置锁存器224且终止斜坡的用于脉冲上升沿的时钟信号。
[0048]边沿调制电路150接收来自电流检测电路38的信号，且输出信号以用于选择上升沿调制的PWM信号(由上升沿调制电路产生)或者下降沿调制的PWM信号(由下降沿调制电路产生)。在功率变换***110中当负载相对较轻(即，所有负载电流在50％以下)时，选择上升沿调制的PWM信号。在功率变换***110中当负载相对较重(即，所有负载电流在50％以上)时，选择下降沿调制的PWM信号。来自边沿调制电路150的输出信号使与门120和122有效，或备选地，使与门220和222有效。边沿调制电路150能通过数字或模拟电路实现，这是本领域技术人员所应该知道的。
[0049]虽然本发明及其优点已经被描述得很详细，但是，在不脱离如附加权利要求所限定的本发明范围和精神的前提下，本发明可以有各种不同的变化。也就是说，本申请的讨论应被看作是一个基本的描述。我们应该知道，详细的讨论不可能清楚地描述所有可能的实施例；许多可选的方案是隐含的。也不可能完整地解释本发明的本质属性以及详细显示每一个特性和要素，每一个特性和要素实际上能被一个广义的功能或具有各种不同的变更和等价要素所代表。此外，这些内容隐含包括在公开的内容中。当本发明使用基于装置类型的术语描述时，装置的每个要素都隐含执行一种功能，所有描述和术语都不能用来限制权利要求的范围。

Claims (28)

1.在有负载的功率变换***中用来改变用于脉冲宽度调制(PWM)信号的调制类型的方法，该方法包括：
监测该功率变换***的负载；
在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制；以及
在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制；
由此最优化该功率变换***的操作。
2.权利要求1的方法，包括在中等负载条件下使用双边沿调制来调制周期信号的脉冲。
3.权利要求1的方法，其中的监测包括检测该功率变换***的负载电流。
4.权利要求1的方法，包括产生用于上升沿调制的前向锯齿波。
5.权利要求1的方法，包括产生用于下降沿调制的后向锯齿波。
6.权利要求1的方法，其中当负载改变时，从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型逐渐转变。
7.权利要求1的方法，其中当负载改变时，从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型突然转变。
8.权利要求1的方法，其中当负载在0到50％范围时使用上升沿调制，当负载在50％之上时使用下降沿调制。
9.一种功率变换***，包括：
输出端，在所述输出端处将功率提供到负载；
功率开关，对于该功率开关产生脉冲宽度调制(PWM)，以将功率输送给负载；
耦合到该输出端的监测电路，用于监测负载，以及
耦合到监测电路的电路，用于在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制，在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制，由此最优化该功率变换***的操作。
10.权利要求9的功率变换***，其中该监测电路包括用于检测负载电流的电路。
11.权利要求9的功率变换***，包括耦合到该功率开关的电感器，且通过该电感器电流流向负载。
12.权利要求11的功率变换***，其中该监测电路包括用于检测流过电感器的电流的电路。
13.权利要求9的功率变换***，包括振荡器电路，所述振荡器电路能产生用于上升沿调制的前向锯齿波，且能产生用于下降沿调制的后向锯齿波。
14.权利要求9的功率变换***，包括：
第一振荡器电路，产生用于上升沿调制的前向锯齿波；以及
第二振荡器电路，产生用于下降沿调制的后向锯齿波。
15.权利要求9的功率变换***，其中当负载变化时，存在从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型的逐渐转变。
16.权利要求9的功率变换***，其中当负载改变时，存在从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型的突然转变。
17.权利要求9的功率变换***，其中当负载在0到50％范围时使用上升沿调制，以及当负载在50％之上时使用下降沿调制。
18.一种功率变换***，包括：
输出端，在所述输出端处将功率提供到负载；
功率开关，对于该功率开关产生脉冲宽度调制(PWM)，以将功率输送给负载；
监测负载的装置；以及
在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制，在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制的装置，由此最优化该功率变换***的操作。
19.权利要求18的功率变换***，其中该监测电路包括用于检测负载电流的电路。
20.权利要求18的功率变换***，包括产生用于上升沿调制的前向锯齿波，和产生用于下降沿调制的后向锯齿波的装置。
21.权利要求18的功率变换***，其中当负载改变时，存在从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型的逐渐转变。
22.权利要求18的功率变换***，其中当负载改变时，存在从一种边沿调制类型向另一种边沿调制类型的突然转变。
23.用于功率变换***的集成电路，该集成电路包括：
功率开关，对于该功率开关产生脉冲宽度调制(PWM)，以将功率输送给输出端的负载；
监测电路，耦合到该输出端用于监测负载；以及
耦合到监测电路的电路，用于在轻负载条件下对PWM信号使用上升沿调制，以及在重负载条件下对PWM信号使用下降沿调制，由此最优化该功率变换***的操作。
24.权利要求23的集成电路，其中该监测电路包括用于检测负载电流的电路。
25.权利要求23的集成电路，其中该监测电路包括用于检测流过功率变换***的电感器的电流的电路。
26.权利要求23的集成电路，包括振荡器电路，产生用于上升沿调制的前向锯齿波，和产生用于下降沿调制的后向锯齿波。
27.权利要求23的集成电路，包括：
第一振荡器电路，产生用于上升沿调制的前向锯齿波；以及
第二振荡器电路，产生用于下降沿调制的后向锯齿波。
28.权利要求23的集成电路，其中当负载在0到50％范围时使用上升沿调制，以及当负载在50％之上时使用下降沿调制。
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