形成振荡电路的方法及其结构的制作方法
专利名称：形成振荡电路的方法及其结构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及电子学，尤其涉及形成半导体器件的方法和结构。
背景技术：
在过去，电子工业利用不同的技术来实现分布式系统，其包括多 相功率系统，特别是使用多个电源控制器来控制输出电压的值的功率 系统。典型地，这样的多个电源控制器的每个利用分立的振荡器来控 制每个电源。典型地，电源系统将电源控制器连接在一起，并使所有 的振荡器同步到一个电源控制器的振荡器的频率。
这样的电源控制器和电源系统的问题是实现系统的成本。典型 地，电源控制器需要多于一个的信号输入以控制内部振荡器的频率的 同步。将这些控制器中的 一个集成到单个半导体管芯中导致需要半导 体封装的多于一个引脚的同步信号。这使控制器使用具有比所期望的 更多的引脚的封装，从而增加了控制器的成本。
为了执行同步， 一些现有控制器需要输出引脚以驱动多个电容 器。这使电路要驱动大电容性负载，导致在执行同步时的更多功率耗 散和延迟。
因此，期望有一种电源控制器，其能够同步外部接收的频率，没 有振荡器频率的抖动，对同步信号只使用一个封装引脚，并具有更低 的成本。
图l示意性示出了多通道电源系统的一部分的实施方式，其包括
依照本发明的多个电源控制器；图2示意性示出了依照本发明的图1的一个电源控制器的振荡电 路的一部分的实施方式；
图3示意性示出了另一多通道电源系统的一部分的实施方式，其 包括依照本发明的图1的多个电源控制器；以及
图4示意性示出了半导体器件的放大平面图，半导体器件包括依 照本发明的图2的振荡电路。
为了说明的简单和清楚，图中的元件不一定是按比例绘制的，且 在不同图中相同的参考数字表示相同的元件。另外，省略了众所周知 的步骤和元件的描述和细节以简化描述。正如这里所使用的，载流电 极意味着器件中承载通过该器件的电流的元件，例如MOS晶体管的 源极或漏极、或者双极晶体管的发射极或集电极、或者二极管的阴极 或阳极，控制电极意味着器件中控制通过该器件的电流的元件，例如 MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。虽然器件在这里被解释为 某种N沟道器件或P沟道器件、或者某种N型或P型掺杂区，但是 本领域的普通技术人员应认识到，依照本发明，互补器件也是可能的。 本领域技术人员应认识到，这里所使用的涉及电路工作的词"在......
的期间、在......的时候和当......的时候"并不是表示一旦开始操作马
上就会出现反应的精确术语，而是在被初始操作激起的反应之间可能 有一些小的但是合理的延迟，例如传播延迟。词"大约"或"基本上"的 使用意指元件的值具有被预期非常接近于规定值或位置的参数。然 而，正如在本领域内众所周知的，总有较小的差异使值或位置没有如 规定的那样精确。在本领域中充分确认，直到至少百分之十(10%) 的差异是偏离确切地如所述的理想目标的合理差异。
具体实施例方式
图1示意性示出了多通道开关电源系统10的一部分的实施方式， 多通道开关电源系统10将输出电压调节到期望值。系统IO包括多个 电源控制器，如控制器11-14示出的，每个控制器形成用来帮助调节 输出电压的开关控制信号(PWM)。每个开关控制信号(PWM)驱动开关电路(sw)，开关电路(sw)包括诸如功率晶体管的开关和 感应器，以便将电流提供到输出以调节输出电压。每个开关电路(sw)
由标记为SW的框示出。系统IO接收来自功率源16的功率，连接功 率源16以便将功率提供给开关电路，从而提供给输出。本领域技术 人员应认识到，开关电路(SW)的输出可以不都连接在一起。
控制器11-14中的每个包括同步输入22，同步输入22通常连接 到控制器11-14，以促进控制器11-14同步用于形成开关控制信号 (PWM)的时钟信号。控制器11-14中的每个还包括连接到计时元件 例如电容器45的计时输入。
图2示意性示出了图1中示出的电源控制器11的示例性实施方 式的一部分。控制器ll包括连接成接收来自功率源16的功率的电压 输入17和电压返回18。控制器11还包括配置为形成时钟(CK)信 号的振荡电路21，且还包括接收时钟(CK)信号并响应性地在输出 PWM上形成开关控制信号的开关控制部件(PWM)。开关控制部件 可以是任何众所周知的开关控制元件，例如脉沖宽度调制(PWM) 元件、脉冲频率(PFM)元件或者其它开关控制器。典型地，控制器 11包括内部调节器(regulator)19，内部调节器19耦合在输入17和返 回18之间，以接收输入电压并形成用于操作控制器11的部分的内部 工作电压。
电路21配置为在同步输入22上接收同步信号，并且还用振荡电 路21所形成的同步信号驱动输入22。如将在下文中进一步看到的， 电路21包括振荡器28，其配置为在由外部计时元件例如耦合到计时 输入15的电容器45确定的频率处工作。振荡器28形成时钟(CK) 信号，其也在相同频率处振荡并具有周期，所述时钟信号在该周期的 一部分期间为低值，并在该周期的另一部分期间为高值。另外，振荡 器28配置为响应于在时钟信号为高时的周期的一部分期间在输入22 上从低状态转换到高状态的同步信号，而在低状态时重启(restart)时 钟信号。振荡器28包括锁存器36和被用来控制振荡器28在所述频 率处振荡的控制电路。控制电路包括比较器31和33、充电电流源37、充电开关晶体管38、放电电流源40、放电开关晶体管41以及信号节 点43，振荡器28在信号节点43形成锯齿形波形。电流源37和40提 供基本上相等的恒定电流，以便时钟信号的周期具有基本上百分之五 十(50%)的占空因数。其它电流值可用在其它实施方式中。为了形 成时钟信号的频率，参考电路或参考(ref) 30以及参考电路或参考 32响应于锯齿形波形而帮助控制锁存器36。如将在下文中进一步看 到的，充电电容器45建立构成时钟信号的低状态的持续时间的时间 间隔，以及放电电容器45形成构成时钟信号的高状态的持续时间的 另一时间间隔。
在操作中并假定锁存器36被复位，Q输出为低，这迫使时钟信 号低。来自锁存器36的低信号也启动晶体管38并禁止晶体管41，从 而允许电流源37给电容器45充电。电流源37给电容器45充电，直 到在节点43上的电压大于来自参考32的参考电压的值，此时比较器 33的输出被强制高。来自比较器33的高信号使锁存器36置位，从而 迫使锁存器36的Q输出和时钟信号高。因此能够看出，当时钟信号 为低时，时钟周期的持续时间是由给电容器45充电所需的时间构成 的。时钟信号的低到高的转换对边缘检测器49或对输入22上的同步 信号没有影响。来自锁存器36的高信号禁止晶体管38并启动晶体管 41，从而允许电流源40给电容器45放电。电流源40继续给电容器 45放电，直到在节点43上的电压减小到小于来自参考30的参考值的 值，这迫使比较器31的输出高。来自比较器31的高信号使锁存器36 复位，从而迫使时钟信号低并再次启动电容器45的充电周期(cycle)。 因此能够看出，当时钟信号为高时，时钟周期的持续时间是由给电容 器45放电所需的时间构成的。边缘检测器49检测时钟信号的高到低 转换，并形成在脉沖宽度的持续时间内启动晶体管24的窄负向脉冲 (negative going purse)。启动晶体管24将输入22拉高，从而使振 荡电路21将输入22上的同步信号驱动到其它电路，例如图1中示出 的控制器12-14。在输入22上的正向脉沖由边缘检测器27检测，边 缘检测器27形成由锁存器36接收的窄正向脉冲。然而，因为锁存器36已被复位，来自检测器27的脉沖对锁存器36或对时钟信号没有影 响。同步信号的向高的转换被连接到输入22的其它电路检测，例如 控制器12-14。
在电路21的工作期间，在控制器11的外部的电路可迫使在输入 22上的同步信号从低状态到高状态。如果锁存器36被复位，且时钟 信号为低，那么外部接收的同步信号对锁存器36或时钟信号没有影 响，并且除了电容器45的值以外，电路21还继续工作在电流源37 和40确定的频率处。然而，如果外部接收的同步信号的正向转换出 现在锁存器36被置位且时钟信号为高的时候，则边缘检测器27检测 正向同步信号并形成使锁存器36复位的窄脉冲。使锁存器36复位迫 使时钟信号低，并启动晶体管38来开始给电容器45充电。另外，边 缘检测器49检测时钟信号的高到低转换，并形成暂时启动晶体管24 以同时将同步输入拉高的脉冲。然而，因为锁存器36已净皮复位，这 对锁存器36或时钟信号没有影响。因此，外部接收的同步信号在高 状态时重启时钟信号，且电路21继续给电容器45充电以形成时钟信 号的低状态的持续时间。另外，驱使同步信号为高的外部电路也具有 被复位的锁存器36,因此，来自控制器11的正向同步信号对该外部 控制器没有影响。在电容器45充电到来自参考32的参考信号值以后， 比较器33使锁存器36置位，这迫使时钟信号高，并使控制电路开始 给电容器45放电。如果电路21接收来自控制器11外部的同步信号 的另一正向转换，则边缘检测器27再次使锁存器36复位并在低状态 时重启时钟信号。因此，能够看出，如果在稍微高于电路21的频率 的频率处驱动同步输入22,则振荡电路21调节由电路21形成的时钟 信号的频率，以便时钟信号基本上与在输入22上接收的信号的频率 相同。另外，如果电路21的振荡的频率高于控制器12-14的频率，则 在控制器12-14内基本上与电路21相同的振荡电路使各自的时钟信号 同步到由振荡电路21形成的时钟信号的频率。因此，在系统例如系 统10中，可迫使所有的控制器11-14工作在控制器11-14中的一个工 作在最高频率处的控制器的频率处。例如，电容器45的值对于控制器11-14中的一个控制器可较小，以保证有较小电容器值的控制器在 最高频率处振荡，而其它控制器使相应的电路21的频率同步到更高 的频率。本领域技术人员应认识到，由用来控制振荡器28的控制电 路建立的频率，也能通过设定由源37和40提供的电流的值而被设定。 例如， 一对外部电阻器可被用来设定由源37和40提供的电流的值。 控制器11-14中的一个控制器的电阻器对的值可以大于其余控制器 11-14的电阻器对的值，以便控制器可在高于其余控制器的频率的频 率处振荡。
图3示意性示出了与图I的系统IO类似的多通道开关电源系统 55的一部分的实施方式。然而，系统55包括外部振荡电路57,外部 振荡电路57在高于由控制器11-14形成的任何频率的频率处振荡。控 制器11-14中的每个控制器使相应的振荡电路同步，以工作在上文对 电路21描述的电路57的频率处。
图4示意性示出了在半导体管芯71上形成的半导体器件或集成 电路70的实施方式的一部分的放大平面图。包括电路21的控制器11 在管芯71上形成。管芯71通常还包括控制器11的所有元件。电路 21和器件或集成电路70通过对本领域技术人员熟知的半导体制造技 术在管芯71上形成。
鉴于以上全部内容，显然公开了新颖的器件和方法。其它特征包 括的是形成振荡器，以在某个频率处振荡和接收同步信号，并响应于 同步信号而重启振荡器以在所述频率处振荡。半导体封装的仅仅一个 引脚用于同步信号，从而减少了控制器的组装和封装成本。
虽然本发明的主题是以特定的优选实施方式描述的，显然对半导 体领域的技术人员来说许多替代和变化是明显的。例如，除了图2中 示出的电容器45以外，计时元件还可以是其它众所周知的计时元件。 尽管在电源控制器的示例性实施方式中说明了振荡电路，但是电路21 可被用在这样的振荡器是有用的多种其它应用中。另外，在全文中使 用的词"连接(coimect)"是为了描述的清楚，然而，其意指与词"耦合 (couple)"具有相同的含义。相应地，"连接"应被解释为包括直接连接 或间接连接。
权利要求
1.一种电源控制器的振荡电路，其包括计时输入，其配置为耦合到计时元件；同步输入，其可操作地耦合成接收具有第一状态和第二状态的同步信号，其中所述同步输入接收来自所述振荡电路外部的所述同步信号；第一边缘检测器，其可操作地耦合成接收所述同步信号，并响应于所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态变化到所述同步信号的所述第二状态，而将所述第一边缘检测器的输出设置到所述第一边缘检测器的第一状态；振荡器，其配置为使用所述计时元件以具有周期的第一频率振荡，并形成在所述周期期间具有第一状态和第二状态的时钟信号，所述振荡器配置为响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号的所述第二状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而在所述第一状态重启所述时钟信号，以及所述振荡器配置为响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号的所述第一状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而不重启所述周期；以及输出电路，其可操作地耦合成接收所述时钟信号，并响应于所述时钟信号从所述时钟信号的所述第二状态转换到所述时钟信号的所述第一状态，而迫使所述同步输入到所述同步信号的所述第二状态。
2. 如权利要求1所述的振荡电路，其中所述输出电路包括耦合 成接收所述时钟信号的第二边缘检测器和耦合成接收所述第二边缘 检测器的输出的输出跟随器。
3. 权利要求l所述的振荡电路，其中所述振荡器包括锁存器， 所述锁存器可操作地耦合到控制电路以便为所述时钟信号的所述第 一状态形成第一持续时间，以及为所述时钟信号的所述第二状态形成第二持续时间。
4. 如权利要求3所述的振荡电路，其中所述控制电路包括第一 电流源和第二电流源，所述第一电流源可操作地耦合成给电容器充电 并形成所述第一持续时间，所述第二电流源可操作地耦合成给所述电 容器放电并形成所述第二持续时间。
5. 如权利要求3所述的振荡电路，其中所述锁存器具有第一复 位输入，所述第 一复位输入耦合成接收所述第 一边缘检测器的所述输 出，并响应于所述第一边缘检测器的所述输出而迫使所述时钟信号到 所述第一状态。
6. 如权利要求5所述的振荡电路，其中所述第一边缘检测器配置为响应于所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所 述第二状态而形成脉冲。
7. 如权利要求6所述的振荡电路，其中所述输出电路包括第二 边缘检测器，所述第二边缘检测器配置为响应于所述时钟信号从所述 时钟信号的所述第二状态转换到所述第 一状态而形成脉冲。
8. —种形成振荡电路的方法，其包括以下步骤'配置所述振荡电路以具有周期的第一频率振荡，并形成在所述周 期期间具有第一状态和第二状态的时钟信号，其中所述振荡电路配置 为耦合到在计时输入上的计时元件，并响应于所述计时元件而形成所 述第一频率；形成所述振荡电路以接收来自所述振荡电路外部的同步信号，其 中所述同步信号具有第一状态和第二状态，其中在所述振荡电路的同 步输入上接收所述振荡信号；配置所述振荡电路以响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号 的所述第二状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所 述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而在所述第一状态 重启所述时钟信号，并在所述第一频率处形成所述周期；以及配置所述振荡电路以响应于所述时钟信号从所述周期的所述第 二状态转换到所述周期的所述第一状态，而将所述同步输入驱动到所述同步信号的所述第二状态。
9. 如权利要求8所述的方法，其中配置所述振荡电路以具有所 述周期的所述第一频率振荡的所述步骤包括，耦合锁存器以使控制电 路形成所述时钟信号的所述第 一状态的第 一时间持续时间，并形成所 述时钟信号的所述第二状态的第二时间持续时间。
10. 如权利要求9所述的方法，其中形成所述振荡电路以接收所 述同步信号的所述步骤包括，可操作地耦合正边缘检测器以接收所述 同步信号，并形成具有表示所述同步信号从所述第一状态到所述第二 状态的转换的有效状态的输出。
全文摘要
本发明公开了形成振荡电路的方法及其结构。在一种实施方式中，振荡电路配置为在基频处振荡。振荡器配置为接收同步信号，并响应于同步信号而重启振荡器信号的周期。
文档编号H02M1/08GK101588123SQ20091012767
公开日2009年11月25日 申请日期2009年3月23日 优先权日2008年5月23日
发明者F·苏库普, K·塔斯克 申请人:半导体元件工业有限责任公司
技术领域：
本发明一般涉及电子学，尤其涉及形成半导体器件的方法和结构。
背景技术：
在过去，电子工业利用不同的技术来实现分布式系统，其包括多 相功率系统，特别是使用多个电源控制器来控制输出电压的值的功率 系统。典型地，这样的多个电源控制器的每个利用分立的振荡器来控 制每个电源。典型地，电源系统将电源控制器连接在一起，并使所有 的振荡器同步到一个电源控制器的振荡器的频率。
这样的电源控制器和电源系统的问题是实现系统的成本。典型 地，电源控制器需要多于一个的信号输入以控制内部振荡器的频率的 同步。将这些控制器中的 一个集成到单个半导体管芯中导致需要半导 体封装的多于一个引脚的同步信号。这使控制器使用具有比所期望的 更多的引脚的封装，从而增加了控制器的成本。
为了执行同步， 一些现有控制器需要输出引脚以驱动多个电容 器。这使电路要驱动大电容性负载，导致在执行同步时的更多功率耗 散和延迟。
因此，期望有一种电源控制器，其能够同步外部接收的频率，没 有振荡器频率的抖动，对同步信号只使用一个封装引脚，并具有更低 的成本。
图l示意性示出了多通道电源系统的一部分的实施方式，其包括
依照本发明的多个电源控制器；图2示意性示出了依照本发明的图1的一个电源控制器的振荡电 路的一部分的实施方式；
图3示意性示出了另一多通道电源系统的一部分的实施方式，其 包括依照本发明的图1的多个电源控制器；以及
图4示意性示出了半导体器件的放大平面图，半导体器件包括依 照本发明的图2的振荡电路。
为了说明的简单和清楚，图中的元件不一定是按比例绘制的，且 在不同图中相同的参考数字表示相同的元件。另外，省略了众所周知 的步骤和元件的描述和细节以简化描述。正如这里所使用的，载流电 极意味着器件中承载通过该器件的电流的元件，例如MOS晶体管的 源极或漏极、或者双极晶体管的发射极或集电极、或者二极管的阴极 或阳极，控制电极意味着器件中控制通过该器件的电流的元件，例如 MOS晶体管的栅极或双极晶体管的基极。虽然器件在这里被解释为 某种N沟道器件或P沟道器件、或者某种N型或P型掺杂区，但是 本领域的普通技术人员应认识到，依照本发明，互补器件也是可能的。 本领域技术人员应认识到，这里所使用的涉及电路工作的词"在......
的期间、在......的时候和当......的时候"并不是表示一旦开始操作马
上就会出现反应的精确术语，而是在被初始操作激起的反应之间可能 有一些小的但是合理的延迟，例如传播延迟。词"大约"或"基本上"的 使用意指元件的值具有被预期非常接近于规定值或位置的参数。然 而，正如在本领域内众所周知的，总有较小的差异使值或位置没有如 规定的那样精确。在本领域中充分确认，直到至少百分之十(10%) 的差异是偏离确切地如所述的理想目标的合理差异。
具体实施例方式
图1示意性示出了多通道开关电源系统10的一部分的实施方式， 多通道开关电源系统10将输出电压调节到期望值。系统IO包括多个 电源控制器，如控制器11-14示出的，每个控制器形成用来帮助调节 输出电压的开关控制信号(PWM)。每个开关控制信号(PWM)驱动开关电路(sw)，开关电路(sw)包括诸如功率晶体管的开关和 感应器，以便将电流提供到输出以调节输出电压。每个开关电路(sw)
由标记为SW的框示出。系统IO接收来自功率源16的功率，连接功 率源16以便将功率提供给开关电路，从而提供给输出。本领域技术 人员应认识到，开关电路(SW)的输出可以不都连接在一起。
控制器11-14中的每个包括同步输入22，同步输入22通常连接 到控制器11-14，以促进控制器11-14同步用于形成开关控制信号 (PWM)的时钟信号。控制器11-14中的每个还包括连接到计时元件 例如电容器45的计时输入。
图2示意性示出了图1中示出的电源控制器11的示例性实施方 式的一部分。控制器ll包括连接成接收来自功率源16的功率的电压 输入17和电压返回18。控制器11还包括配置为形成时钟(CK)信 号的振荡电路21，且还包括接收时钟(CK)信号并响应性地在输出 PWM上形成开关控制信号的开关控制部件(PWM)。开关控制部件 可以是任何众所周知的开关控制元件，例如脉沖宽度调制(PWM) 元件、脉冲频率(PFM)元件或者其它开关控制器。典型地，控制器 11包括内部调节器(regulator)19，内部调节器19耦合在输入17和返 回18之间，以接收输入电压并形成用于操作控制器11的部分的内部 工作电压。
电路21配置为在同步输入22上接收同步信号，并且还用振荡电 路21所形成的同步信号驱动输入22。如将在下文中进一步看到的， 电路21包括振荡器28，其配置为在由外部计时元件例如耦合到计时 输入15的电容器45确定的频率处工作。振荡器28形成时钟(CK) 信号，其也在相同频率处振荡并具有周期，所述时钟信号在该周期的 一部分期间为低值，并在该周期的另一部分期间为高值。另外，振荡 器28配置为响应于在时钟信号为高时的周期的一部分期间在输入22 上从低状态转换到高状态的同步信号，而在低状态时重启(restart)时 钟信号。振荡器28包括锁存器36和被用来控制振荡器28在所述频 率处振荡的控制电路。控制电路包括比较器31和33、充电电流源37、充电开关晶体管38、放电电流源40、放电开关晶体管41以及信号节 点43，振荡器28在信号节点43形成锯齿形波形。电流源37和40提 供基本上相等的恒定电流，以便时钟信号的周期具有基本上百分之五 十(50%)的占空因数。其它电流值可用在其它实施方式中。为了形 成时钟信号的频率，参考电路或参考(ref) 30以及参考电路或参考 32响应于锯齿形波形而帮助控制锁存器36。如将在下文中进一步看 到的，充电电容器45建立构成时钟信号的低状态的持续时间的时间 间隔，以及放电电容器45形成构成时钟信号的高状态的持续时间的 另一时间间隔。
在操作中并假定锁存器36被复位，Q输出为低，这迫使时钟信 号低。来自锁存器36的低信号也启动晶体管38并禁止晶体管41，从 而允许电流源37给电容器45充电。电流源37给电容器45充电，直 到在节点43上的电压大于来自参考32的参考电压的值，此时比较器 33的输出被强制高。来自比较器33的高信号使锁存器36置位，从而 迫使锁存器36的Q输出和时钟信号高。因此能够看出，当时钟信号 为低时，时钟周期的持续时间是由给电容器45充电所需的时间构成 的。时钟信号的低到高的转换对边缘检测器49或对输入22上的同步 信号没有影响。来自锁存器36的高信号禁止晶体管38并启动晶体管 41，从而允许电流源40给电容器45放电。电流源40继续给电容器 45放电，直到在节点43上的电压减小到小于来自参考30的参考值的 值，这迫使比较器31的输出高。来自比较器31的高信号使锁存器36 复位，从而迫使时钟信号低并再次启动电容器45的充电周期(cycle)。 因此能够看出，当时钟信号为高时，时钟周期的持续时间是由给电容 器45放电所需的时间构成的。边缘检测器49检测时钟信号的高到低 转换，并形成在脉沖宽度的持续时间内启动晶体管24的窄负向脉冲 (negative going purse)。启动晶体管24将输入22拉高，从而使振 荡电路21将输入22上的同步信号驱动到其它电路，例如图1中示出 的控制器12-14。在输入22上的正向脉沖由边缘检测器27检测，边 缘检测器27形成由锁存器36接收的窄正向脉冲。然而，因为锁存器36已被复位，来自检测器27的脉沖对锁存器36或对时钟信号没有影 响。同步信号的向高的转换被连接到输入22的其它电路检测，例如 控制器12-14。
在电路21的工作期间，在控制器11的外部的电路可迫使在输入 22上的同步信号从低状态到高状态。如果锁存器36被复位，且时钟 信号为低，那么外部接收的同步信号对锁存器36或时钟信号没有影 响，并且除了电容器45的值以外，电路21还继续工作在电流源37 和40确定的频率处。然而，如果外部接收的同步信号的正向转换出 现在锁存器36被置位且时钟信号为高的时候，则边缘检测器27检测 正向同步信号并形成使锁存器36复位的窄脉冲。使锁存器36复位迫 使时钟信号低，并启动晶体管38来开始给电容器45充电。另外，边 缘检测器49检测时钟信号的高到低转换，并形成暂时启动晶体管24 以同时将同步输入拉高的脉冲。然而，因为锁存器36已净皮复位，这 对锁存器36或时钟信号没有影响。因此，外部接收的同步信号在高 状态时重启时钟信号，且电路21继续给电容器45充电以形成时钟信 号的低状态的持续时间。另外，驱使同步信号为高的外部电路也具有 被复位的锁存器36,因此，来自控制器11的正向同步信号对该外部 控制器没有影响。在电容器45充电到来自参考32的参考信号值以后， 比较器33使锁存器36置位，这迫使时钟信号高，并使控制电路开始 给电容器45放电。如果电路21接收来自控制器11外部的同步信号 的另一正向转换，则边缘检测器27再次使锁存器36复位并在低状态 时重启时钟信号。因此，能够看出，如果在稍微高于电路21的频率 的频率处驱动同步输入22,则振荡电路21调节由电路21形成的时钟 信号的频率，以便时钟信号基本上与在输入22上接收的信号的频率 相同。另外，如果电路21的振荡的频率高于控制器12-14的频率，则 在控制器12-14内基本上与电路21相同的振荡电路使各自的时钟信号 同步到由振荡电路21形成的时钟信号的频率。因此，在系统例如系 统10中，可迫使所有的控制器11-14工作在控制器11-14中的一个工 作在最高频率处的控制器的频率处。例如，电容器45的值对于控制器11-14中的一个控制器可较小，以保证有较小电容器值的控制器在 最高频率处振荡，而其它控制器使相应的电路21的频率同步到更高 的频率。本领域技术人员应认识到，由用来控制振荡器28的控制电 路建立的频率，也能通过设定由源37和40提供的电流的值而被设定。 例如， 一对外部电阻器可被用来设定由源37和40提供的电流的值。 控制器11-14中的一个控制器的电阻器对的值可以大于其余控制器 11-14的电阻器对的值，以便控制器可在高于其余控制器的频率的频 率处振荡。
图3示意性示出了与图I的系统IO类似的多通道开关电源系统 55的一部分的实施方式。然而，系统55包括外部振荡电路57,外部 振荡电路57在高于由控制器11-14形成的任何频率的频率处振荡。控 制器11-14中的每个控制器使相应的振荡电路同步，以工作在上文对 电路21描述的电路57的频率处。
图4示意性示出了在半导体管芯71上形成的半导体器件或集成 电路70的实施方式的一部分的放大平面图。包括电路21的控制器11 在管芯71上形成。管芯71通常还包括控制器11的所有元件。电路 21和器件或集成电路70通过对本领域技术人员熟知的半导体制造技 术在管芯71上形成。
鉴于以上全部内容，显然公开了新颖的器件和方法。其它特征包 括的是形成振荡器，以在某个频率处振荡和接收同步信号，并响应于 同步信号而重启振荡器以在所述频率处振荡。半导体封装的仅仅一个 引脚用于同步信号，从而减少了控制器的组装和封装成本。
虽然本发明的主题是以特定的优选实施方式描述的，显然对半导 体领域的技术人员来说许多替代和变化是明显的。例如，除了图2中 示出的电容器45以外，计时元件还可以是其它众所周知的计时元件。 尽管在电源控制器的示例性实施方式中说明了振荡电路，但是电路21 可被用在这样的振荡器是有用的多种其它应用中。另外，在全文中使 用的词"连接(coimect)"是为了描述的清楚，然而，其意指与词"耦合 (couple)"具有相同的含义。相应地，"连接"应被解释为包括直接连接 或间接连接。
权利要求
1.一种电源控制器的振荡电路，其包括计时输入，其配置为耦合到计时元件；同步输入，其可操作地耦合成接收具有第一状态和第二状态的同步信号，其中所述同步输入接收来自所述振荡电路外部的所述同步信号；第一边缘检测器，其可操作地耦合成接收所述同步信号，并响应于所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态变化到所述同步信号的所述第二状态，而将所述第一边缘检测器的输出设置到所述第一边缘检测器的第一状态；振荡器，其配置为使用所述计时元件以具有周期的第一频率振荡，并形成在所述周期期间具有第一状态和第二状态的时钟信号，所述振荡器配置为响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号的所述第二状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而在所述第一状态重启所述时钟信号，以及所述振荡器配置为响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号的所述第一状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而不重启所述周期；以及输出电路，其可操作地耦合成接收所述时钟信号，并响应于所述时钟信号从所述时钟信号的所述第二状态转换到所述时钟信号的所述第一状态，而迫使所述同步输入到所述同步信号的所述第二状态。
2. 如权利要求1所述的振荡电路，其中所述输出电路包括耦合 成接收所述时钟信号的第二边缘检测器和耦合成接收所述第二边缘 检测器的输出的输出跟随器。
3. 权利要求l所述的振荡电路，其中所述振荡器包括锁存器， 所述锁存器可操作地耦合到控制电路以便为所述时钟信号的所述第 一状态形成第一持续时间，以及为所述时钟信号的所述第二状态形成第二持续时间。
4. 如权利要求3所述的振荡电路，其中所述控制电路包括第一 电流源和第二电流源，所述第一电流源可操作地耦合成给电容器充电 并形成所述第一持续时间，所述第二电流源可操作地耦合成给所述电 容器放电并形成所述第二持续时间。
5. 如权利要求3所述的振荡电路，其中所述锁存器具有第一复 位输入，所述第 一复位输入耦合成接收所述第 一边缘检测器的所述输 出，并响应于所述第一边缘检测器的所述输出而迫使所述时钟信号到 所述第一状态。
6. 如权利要求5所述的振荡电路，其中所述第一边缘检测器配置为响应于所述同步信号从所述同步信号的所述第一状态转换到所 述第二状态而形成脉冲。
7. 如权利要求6所述的振荡电路，其中所述输出电路包括第二 边缘检测器，所述第二边缘检测器配置为响应于所述时钟信号从所述 时钟信号的所述第二状态转换到所述第 一状态而形成脉冲。
8. —种形成振荡电路的方法，其包括以下步骤'配置所述振荡电路以具有周期的第一频率振荡，并形成在所述周 期期间具有第一状态和第二状态的时钟信号，其中所述振荡电路配置 为耦合到在计时输入上的计时元件，并响应于所述计时元件而形成所 述第一频率；形成所述振荡电路以接收来自所述振荡电路外部的同步信号，其 中所述同步信号具有第一状态和第二状态，其中在所述振荡电路的同 步输入上接收所述振荡信号；配置所述振荡电路以响应于在所述时钟信号处于所述时钟信号 的所述第二状态的时间间隔期间所述同步信号从所述同步信号的所 述第一状态转换到所述同步信号的所述第二状态，而在所述第一状态 重启所述时钟信号，并在所述第一频率处形成所述周期；以及配置所述振荡电路以响应于所述时钟信号从所述周期的所述第 二状态转换到所述周期的所述第一状态，而将所述同步输入驱动到所述同步信号的所述第二状态。
9. 如权利要求8所述的方法，其中配置所述振荡电路以具有所 述周期的所述第一频率振荡的所述步骤包括，耦合锁存器以使控制电 路形成所述时钟信号的所述第 一状态的第 一时间持续时间，并形成所 述时钟信号的所述第二状态的第二时间持续时间。
10. 如权利要求9所述的方法，其中形成所述振荡电路以接收所 述同步信号的所述步骤包括，可操作地耦合正边缘检测器以接收所述 同步信号，并形成具有表示所述同步信号从所述第一状态到所述第二 状态的转换的有效状态的输出。
全文摘要
本发明公开了形成振荡电路的方法及其结构。在一种实施方式中，振荡电路配置为在基频处振荡。振荡器配置为接收同步信号，并响应于同步信号而重启振荡器信号的周期。
文档编号H02M1/08GK101588123SQ20091012767
公开日2009年11月25日 申请日期2009年3月23日 优先权日2008年5月23日
发明者F·苏库普, K·塔斯克 申请人:半导体元件工业有限责任公司
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