1.本公开的供电实施例总体涉及供电装置，并且更具体地涉及一种供电装置。装置作方
背景技术：
2.供电装置，供电例如dc-dc(直流转直流)变换器，装置作方随着电力电子产业、供电集成电路产业的装置作方飞速发展以及模拟集成电路市场的日趋扩大，得到了广泛的供电关注和快速发展。dc-dc变换器作为一种高效率的装置作方开关电源技术，具有动态响应快、供电控制简单、装置作方可直接控制输出电流等优点。供电通过控制dc-dc变换器中的装置作方开关单元(例如包括功率管)导通和关断，可以控制dc-dc变换器中的供电电感器的充电和放电，从而实现dc-dc变换器的装置作方稳定输出。但是供电，在一些特殊情况下，例如dc-dc变换器的输出负载过重的情况下，系统存在发生次谐波振荡的风险。
技术实现要素：
3.针对上述问题，本公开提供了一种供电装置，可以有效避免次谐波振荡。
4.根据本发明的一个方面，提供一种供电装置。该供电装置包括：第一比较器，被配置为输出关于第一参考电压与感应电压的第一比较信号；误差放大器，误差放大器的同相输入端与第二参考电压电连接，误差放大器的反相输入端与关于dc-dc变换器的输出电压的反馈电压电连接，误差放大器被配置为输出误差放大信号；第二比较器，被配置为输出关于误差放大信号和经由斜坡补偿后的感应电压的第二比较信号，第二比较信号用于控制dc-dc变换器；以及钳位单元，被配置为响应于第一比较信号以及第二比较信号满足预定条件而对误差放大器所输出的误差放大信号钳位。
5.在一些实施例中，钳位单元包括：鉴相器，被配置为根据第一比较信号与第二比较信号的相位关系生成鉴相输出信号；电荷泵，与鉴相器电连接，电荷泵被配置为根据鉴相输出信号生成钳位控制信号；以及钳位模块，被配置为根据钳位控制信号对误差放大器所输出的误差放大信号钳位。
6.在一些实施例中，鉴相器包括：第一触发器，第一触发器的数据输入端与电源电连接，第一触发器的时钟端与第一比较器的输出端电连接，第一触发器的复位端与第一与门的输出端电连接，第一触发器的数据输出端与第一与门的第一输入端电连接，第一触发器的数据输出端被配置为鉴相器的第一输出端；第一与门，第一与门的第二输入端与第二触发器的数据输出端电连接；以及第二触发器，第二触发器的数据输入端与电源电连接，第二触发器的时钟端与第二比较器的输出端电连接，第二触发器的复位端与第二与门的输出端电连接，第二触发器的数据输出端被配置为鉴相器的第二输出端。
7.在一些实施例中，电荷泵包括：第一受控电流源，第一受控电流源的输入端与电源电连接，第一受控电流源的输出端与第二受控电流源的输入端电连接，第一受控电流源的输出端被配置为电荷泵的输出端，第一受控电流源的控制端与鉴相器的第一输出端电连接；第二受控电流源，第二受控电流源的输出端接地，第一受控电流源的控制端与鉴
相器的第二输出端电连接；以及第一电容，第一电容的一端与第一受控电流源的输出端电连接，第一电容的另一端接地。
8.在一些实施例中，钳位模块包括：第一pmos管，第一pmos管的栅极与电荷泵的输出端电连接，第一pmos管的源极与误差放大器的输出端电连接，第一pmos管的漏极接地。
9.在一些实施例中，第一比较器的输出端通过第一反相器与第一触发器的时钟端电连接，第二比较器的输出端通过第二反相器与第二触发器的时钟端电连接，第一触发器为高电平复位的触发器，第二触发器为高电平复位的触发器。
10.在一些实施例中，该供电装置还包括dc-dc变换器，dc-dc变换器包括开关单元和电感器，第二比较信号用于控制开关单元闭合或者断开，以便使得电感器充电或者放电。
11.在一些实施例中，dc-dc变换器为buck变换器、boost变换器、buck-boost变换器中的任意一种。
12.在一些实施例中，dc-dc变换器包括电感器和电流采样模块，感应电压为流经电感器的电流与电流采样模块的等效电阻的乘积。
13.在一些实施例中，该供电装置还包括：斜坡补偿单元，斜坡补偿单元的第一输入端与感应电压电连接，斜坡补偿单元的第二输入端与斜坡补偿电压电连接，斜坡补偿单元被配置为将感应电压与斜坡补偿电压相加以得到斜坡补偿后的感应电压。
14.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
15.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注表示相同或相似的元素。
16.图1示出了dc-dc变换器的局部结构示意图。
17.图2示出了本公开的实施例的供电设备的结构示意图。
18.图3示出了本公开的实施例的供电设备的信号波形示意图。
具体实施方式
19.以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
20.在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
21.如前文所描述，传统的供电装置存在容易产生次谐波振荡的问题。
22.图1示出了dc-dc变换器100的局部结构示意图。dc-dc变换器100为buck(降压)类型的dc-dc变换器。dc-dc变换器100至少包括电感l、第一开关q1、第二开关q2、电容c。第一
开关q1与输入电压vin电连接。dc-dc变换器100可以为负载r供电。dc-dc变换器100还包括控制单元，控制单元可以控制第一开关q1、第二开关q2交替导通，从而控制dc-dc变换器中的电感l的充电和放电，从而实现dc-dc变换器的输出电压vout稳定输出。应当理解，控制单元可以生成一个pwm(脉冲宽度调制)信号，通过该pwm信号控制第一开关q1、第二开关q2交替导通。
23.应当理解，dc-dc变换器还可以为boost(升压)类型、buck-boost(降压升压)类型的转换器。
24.在一些情况下，例如dc-dc变换器的输出负载过重进入电感电流峰值钳位状态，并且用于控制dc-dc变换器的信号的占空比大于50％时，系统会发生次谐波振荡。
25.为了至少部分地解决上述问题以及其他潜在问题中的一个或者多个，本公开的示例实施例提出了一种供电设备，该供电设备可以根据第一比较信号以及第二比较信号对误差放大器所输出的误差放大信号钳位，以便有效避免次谐波振荡。
26.图2示出了本公开的实施例的供电设备200的结构示意图。供电设备200包括第一比较器comp2、误差放大器ea、第二比较器comp1、钳位单元202。供电设备200例如还包括控制信号生成单元206。
27.在一些实施例中，供电设备200还包括斜坡补偿单元add。斜坡补偿单元add的第一输入端与感应电压vsense电连接，斜坡补偿单元add的第二输入端与斜坡补偿电压vslope电连接，斜坡补偿单元add被配置为将感应电压vsense与斜坡补偿电压vslope相加以得到斜坡补偿后的感应电压vsense。
28.应当理解，dc-dc变换器100包括电感器和电流采样模块，感应电压vsense为流经电感器的电流il与电流采样模块的等效电阻rsense的乘积，即vsense＝il*rsense。
29.关于斜坡补偿电压vslope，其由斜坡补偿电压发生器产生，用于对感应电压vsense进行斜坡补偿。
30.在一些实施例中，供电设备200还包括dc-dc变换器100，dc-dc变换器100包括开关单元和电感器，第二比较信号ea_comp用于控制开关单元闭合或者断开，以便使得电感器充电或者放电。应当理解，dc-dc变换器100中的开关单元例如包括第一开关q1、第二开关q2。dc-dc变换器100可以为buck变换器、boost变换器、buck-boost变换器中的任意一种。
31.关于第一比较器comp1，其被配置为输出关于第一参考电压voc与感应电压vsense的第一比较信号oc_comp。例如，第一比较器comp1的同相输入端与第一参考电压voc电连接，第一比较器comp1的反相输入端与感应电压vsense电连接，第一比较器comp1被配置为输出第一比较信号oc_comp。
32.关于误差放大器ea，误差放大器ea的同相输入端与第二参考电压vref电连接，误差放大器ea的反相输入端与关于dc-dc变换器100的输出电压的反馈电压vfb电连接，误差放大器ea被配置为输出误差放大信号eao。关于dc-dc变换器100的输出电压的反馈电压vfb，为dc-dc变换器100的输出电压经由反馈网络反馈回的电压。反馈电压vfb与dc-dc变换器100的输出电压，两者可以相等，也可以不相等。例如，反馈电压vfb为dc-dc变换器100的输出电压经由一分压网络分压得到的，则反馈电压vfb小于dc-dc变换器100的输出电压。
33.关于第二比较器comp2，其被配置为输出关于误差放大信号eao和经由斜坡补偿后的感应电压vsense的第二比较信号ea_comp，第二比较信号ea_comp用于控制dc-dc变换器
100。例如，第二比较器comp2的同相输入端与误差放大信号eao电连接，第二比较器comp2的反相输入端与经由斜坡补偿后的感应电压vsense电连接，第二比较器comp2被配置为输出第二比较信号ea_comp。
34.在一些实施例中，第二比较信号ea_comp经由控制信号生成单元206形成控制信号fet_ctrl，控制信号fet_ctrl用于控制dc-dc变换器100。控制信号生成单元206可以为组合逻辑电路，控制信号生成单元206的第一输入端接收一pwm信号pwm_in，控制信号生成单元206的第二输入端接收第二比较信号ea_comp，控制信号生成单元206被配置为根据pwm信号pwm_in以及第二比较信号ea_comp生成控制信号fet_ctrl。关于控制信号生成单元206，下文将详细说明，此处不做赘述。
35.其中，第一比较器comp2、误差放大器ea、第二比较器comp1以及斜坡补偿单元add组成峰值电流模控制环路204。
36.值得说明的是，误差放大器ea的反相输入端接收dc-dc变换器100的反馈电压vfb，误差放大器ea的同相输入端接收第二参考电压vref，第二参考电压vref作为输出电压的基准。第二参考电压vref的合理取值，可以根据具体需要合理设置。误差放大器ea可放大参考电压vref与反馈电压vfb之间的电压差，以生成误差放大信号eao。其中，vsense＝il*rsense，il为dc-dc变换器100中的电感电流，rsense为dc-dc变换器100的电流采样模块的等效电阻。vslope表征斜坡补偿电压。第一参考电压voc为过流保护阈值电压。“过流”是指dc-dc变换器100的电感电流il大于预定电流阈值，此时会对系统造成不良影响。预定电流阈值以及第一参考电压voc的合理取值，可以根据具体需要合理设置。
37.以dc-dc变换器100具有buck结构为例，参照图3所示(为了便于说明，图中示出了“eao-vslope”，即误差放大信号eao与斜坡补偿电压vslope的差值)，在正常工作模式下，第二比较器comp2所输出的第二比较信号ea_comp为“1”(例如，高电平信号)。当pwm信号pwm_in的上升沿到来时，控制信号生成单元206根据pwm信号pwm_in以及第二比较信号ea_comp所生成控制信号fet_ctrl使得dc-dc变换器100的第一开关q1导通(以及使得第二开关q2断开)，于是，电感电流il增大，相应地，感应电压vsense增大。在第二时刻t2时，vsense+vslope＝eao(即eao-vslope＝vsense)，此时，第二比较器comp2所输出的第二比较信号ea_comp由“1”转换“0”。控制信号生成单元206根据pwm信号pwm_in以及第二比较信号ea_comp所生成控制信号fet_ctrl使得dc-dc变换器100的第一开关q1断开，以及使得第二开关q2导通，于是，电感电流il减小，感应电压vsense也减小，第二比较器comp2所输出的第二比较信号ea_comp由“0”转换“1”。第一比较器comp1根据第一参考电压voc与感应电压vsense的大小关系生成第一比较信号oc_comp，当voc》vsense时，oc_comp＝1，当voc小于或者等于vsense时，oc_comp＝0。例如，在第一时刻t1时，voc＝vsense。值得说明的是，pwm信号pwm_in可以是时钟信号。
38.关于钳位单元202，其被配置为响应于第一比较信号oc_comp以及第二比较信号ea_comp满足预定条件而对误差放大器ea所输出的误差放大信号eao钳位。
39.在一些实施例中，钳位单元202包括鉴相器222、电荷泵224、钳位模块226。
40.关于鉴相器222，其被配置为根据第一比较信号oc_comp与第二比较信号ea_comp的相位关系生成鉴相输出信号。
41.鉴相器222例如包括第一触发器lh1、第二触发器lh2、第一与门and1。
42.关于第一触发器lh1，第一触发器lh1的数据输入端d与电源vdd电连接，第一触发器lh1的时钟端clk与第一比较器comp1的输出端电连接，第一触发器lh1的复位端reset与第一与门and1的输出端电连接，第一触发器lh1的数据输出端q与第一与门and1的第一输入端电连接，第一触发器lh1的数据输出端q被配置为鉴相器222的第一输出端up。
43.关于第一与门and1，第一与门and1的第二输入端与第二触发器lh2的数据输出端q电连接。
44.关于第二触发器lh2，第二触发器lh2的数据输入端d与电源vdd电连接，第二触发器lh2的时钟端clk与第二比较器comp2的输出端电连接，第二触发器lh2的复位端reset与第一与门and1的输出端电连接，第二触发器lh2的数据输出端q被配置为鉴相器222的第二输出端down。
45.第一触发器lh1以及第二触发器lh2例如为d触发器(d-flipflop)。第一比较器comp1的输出端(即oc_comp)通过第一反相器与第一触发器lh1的时钟端clk电连接。也即，第一比较信号oc_comp的反向信号被用作第一触发器lh1的时钟信号。第二比较器comp2的输出端(即ea_comp)通过第二反相器与第二触发器lh2的时钟端clk电连接。也即，第二比较信号ea_comp的反向信号被用作第二触发器lh2的时钟信号。
46.或者，在一些实施例中，第一触发器lh1为下降沿触发的d触发器；第二触发器lh2为下降沿触发的d触发器。
47.第一触发器lh1为高电平复位的触发器，也即，当第一触发器lh1的复位端reset为高电平时，第一触发器lh1被复位。第一触发器lh1被复位时，第一触发器lh1的数据输出端q输出预定复位值。该预定复位值为“0”(即低电平信号)。
48.第二触发器lh2为高电平复位的触发器。也即，当第二触发器lh2的复位端reset为高电平时，第二触发器lh2被复位。第二触发器lh2被复位时，第二触发器lh2的数据输出端q输出预定复位值。该预定复位值为“0”。
49.关于电荷泵224，其与鉴相器222电连接，电荷泵224被配置为根据鉴相输出信号生成钳位控制信号。
50.电荷泵224例如包括第一受控电流源isw1、第二受控电流源isw2、第一电容c1。
51.关于第一受控电流源isw1，第一受控电流源isw1的输入端与电源vdd电连接，第一受控电流源isw1的输出端与第二受控电流源isw2的输入端电连接，第一受控电流源isw1的输出端被配置为电荷泵224的输出端vctrl，第一受控电流源isw1的控制端与鉴相器222的第一输出端电连接。
52.关于第二受控电流源isw2，第二受控电流源isw2的输出端接地gnd，第一受控电流源isw1的控制端与鉴相器222的第二输出端电连接。
53.关于第一电容c1，第一电容c1的一端与第一受控电流源isw1的输出端电连接，第一电容c1的另一端接地gnd。
54.在一些实施例中，当第一受控电流源isw1的控制端为“1”时，第一受控电流源isw1的电流为id；当第一受控电流源isw1的控制端为“0”时，第一受控电流源isw1的电流为0。
55.关于钳位模块226，其被配置为根据钳位控制信号对误差放大器ea所输出的误差放大信号eao钳位。
56.钳位模块226包括第一pmos管pm1，第一pmos管pm1的栅极与电荷泵224的输出端电
连接，第一pmos管pm1的源极与误差放大器ea的输出端(即eao)电连接，第一pmos管pm1的漏极接地gnd。
57.钳位模块226的作用为根据输入信号vctrl来设定输出电压的最大值，即钳位。在一些实施例中，采用一个pmos管(第一pmos管pm1)来实现钳位模块。第一pmos管pm1的栅极接收信号vctrl，源极接收误差放大信号eao，漏极接地。因此误差放大信号eao的最大值将被钳位在信号vctrl与第一pmos管pm1的阈值电压两者之和。
58.以dc-dc变换器100具有buck结构为例，第一开关q1导通时，电感电流il增大。在第一时刻t1时，感应电压vsense先达到第一参考电压voc，于是，第一比较器comp1所输出的第一比较信号oc_comp由“1”变“0”。即，第一比较信号oc_comp在第一时刻t1形成一个下降沿信号。因为第二触发器lh2的复位端reset此时为0，所以，第一比较信号oc_comp的下降沿信号触发第二触发器lh2，使得第二触发器lh2的数据输入端d处的高电平信号(即“1”)在数据输出端q处输出，即鉴相器222的第二输出端down由“0”转换“1”。相应地，电荷泵中第二受控电流源isw2被开启，产生电流id。第二受控电流源isw2使得第一电容c1放电，于是，信号vctrl降低。
59.由于钳位模块226的钳位作用，信号vctrl的降低使得误差放大信号eao降低。于是，在第二时刻t2时，满足vsense+vslope＝eao(即eao-vslope＝vsense)，因此，第二比较器comp2所输出的第二比较信号ea_comp由“1”转换“0”。也即，在在第二时刻t2时，第二比较信号ea_comp形成一个下降沿信号。因为第一触发器lh1的复位端reset此时为0，所以，第二比较信号ea_comp的下降沿信号触发第一触发器lh1，使得第一触发器lh1的数据输入端d处的高电平信号(即“1”)在数据输出端q处输出，即鉴相器222的第一输出端up由“0”转换“1”。
60.此时第一与门and1的两个输入端均为“1”，于是，第一与门and1的输出端输出“1”。因此，第一触发器lh1以及第二触发器lh2被复位，第一触发器lh1以及第二触发器lh2均输出“0”，即，鉴相器222的第一输出端up以及鉴相器222的第二输出端down均输出“0”。相应地，第一受控电流源isw1以及第二受控电流源isw2均被关闭。第一电容c1停止放电，信号vctrl的电压被保持。
61.如上反复，最终使得第一比较信号oc_comp与第二比较信号ea_comp的相位差降为0，从而达到限流的目的。
62.需要说明的是，在dc-dc变换器100正常工作过程中，也即，在dc-dc变换器100未进入峰值钳位状态时，当第一开关q1导通时，电感电流il增大，vsense+vslope(即经由斜坡补偿后的感应电压)先达到eao(即vsense+vslope＝eao)。于是，第二比较信号ea_comp转换“0”，使得使第一触发器lh1的数据输出端q(即鉴相器222的第一输出端up)转换“1”。因此，电荷泵中的第一受控电流源isw1被开启，对第一电容c1充电，信号vctrl升高，使得钳位单元202对误差放大信号eao的钳位点(即钳位电压)升高。值得说明的是，此时，信号vctrl并不会影响误差放大信号eao的正常作用。
63.值得说明的是，根据供电装置200，当感应电压vsense增大到第一参考电压voc时，供电装置200会产生相应控制信号(例如钳位单元输出的钳位信号)去调整误差放大信号eao(例如对误差放大信号eao钳位)，因此供电装置200不会导致次谐波振荡。
64.应当理解，以上以dc-dc变换器100具备buck结构为例对本公开的实施例的供电装置200进行了说明。dc-dc变换器100可以为buck变换器、boost变换器、buck-boost变换器中
的任意一种。本领域技术人员根据以上说明，能够实现dc-dc变换器100为boost变换器、buck-boost变换器时所对应的供电装置200，此处不再赘述。
65.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
66.以上仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。