專利名稱：降低切換式電源供應(yīng)器中之切換震蕩的方法與電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種切換式電源供應(yīng)器(switching regulator)的控制方 法與電路，特別是指一種降低切換式電源供應(yīng)器中之切換震蕩的方法
與電路。
背景技術(shù)：
常用的切換式電源供應(yīng)器包括降壓型(Buck)、升壓型(Booster)與反 壓型(Irwerter)三種。首先就降壓型切換式電源供應(yīng)器來(lái)加以說(shuō)明，其電 路結(jié)構(gòu)大致如圖1所示，降壓型切換式電源供應(yīng)器1包含有兩個(gè)晶體 管開關(guān)Q1、 Q2，透過(guò)脈寬調(diào)變控制電路10來(lái)控制此兩晶體管Q1、 Q2 的開與關(guān)，藉以控制電感L上的電流量與方向，以將電能傳送給輸出 端OUT。脈寬調(diào)變控制電路IO接收從輸出端萃取出來(lái)的反饋電壓，與 一個(gè)參考電壓Vref相比較，以決定如何控制切換兩晶體管Q1、 Q2。
現(xiàn)有技術(shù)中，早期的切換式電源供應(yīng)器，其兩晶體管Ql、 Q2的 開關(guān)時(shí)間是完全互補(bǔ)的，又稱為同步切換式電源供應(yīng)器，亦即如圖2 所示，當(dāng)晶體管Q1開啟時(shí)，晶體管Q2即關(guān)閉；當(dāng)晶體管Q2開啟時(shí)， 晶體管Ql即關(guān)閉。(本說(shuō)明書中，"開啟"是指完全導(dǎo)通；"關(guān)閉"是 指不考慮漏電流的情況下，為完全不導(dǎo)通。)在此種安排下，其對(duì)應(yīng)之
電感電流量IL與方向如圖中第三個(gè)波形所示，當(dāng)晶體管Q1開啟、晶體 管Q2關(guān)閉時(shí)，因輸入端IN的電壓大于輸出端OUT的電壓，電流往輸
出端OUT流動(dòng)(圖中以+表示往輸出端方向)，且流量不斷增加；而 當(dāng)晶體管Q2開啟、晶體管Q1關(guān)閉時(shí)，因電感左方節(jié)點(diǎn)Phase的電位下降為接近0，輸出端OUT的電壓大于此節(jié)點(diǎn)的電壓，電流趨勢(shì)于是
改變，先是流量減少，接著改往反方向流動(dòng)(圖中以一表示反方向)。
圖3與圖4分別示出升壓型切換式電源供應(yīng)器2與反壓型切換式 電源供應(yīng)器3，其操作方式與前述類似，同樣是由脈寬調(diào)變控制電路 10根據(jù)反饋電壓與參考電壓Vref的比較結(jié)果，決定如何切換兩晶體管 Ql、 Q2，來(lái)控制輸出端OUT的電壓。其詳細(xì)電路操作方式為本技術(shù)領(lǐng) 域者所熟知，在此不予贅述。
請(qǐng)回閱圖1與圖2，此種同步切換兩晶體管Q1、 Q2的安排方式， 其缺點(diǎn)在于，當(dāng)電感電流方向由正轉(zhuǎn)負(fù)時(shí)，表示電流由輸出端OUT， 通過(guò)電感L和晶體管Q2的路徑而接地流失，亦即會(huì)損失輸出端OUT 能量。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第6,580,258號(hào)案中，提出一種作法， 其主要概念如圖5所示，是通過(guò)適當(dāng)控制晶體管Q1、 Q2，使得當(dāng)電感 電流方向?qū)⒁烧D(zhuǎn)負(fù)時(shí)，即關(guān)閉晶體管Q2，如此即不致有能量從輸 出端OUT流失，可減少不必要的耗損。如圖中所示，晶體管Q1、 Q2 有一段同時(shí)關(guān)閉的時(shí)間T，稱為"睡眠模式"(sleep mode)。該案之電 路概念大致如圖6所示，其中偵測(cè)代表電感電流的訊號(hào)，并在電流比 較器ICP中加以比較，其比較結(jié)果與脈寬調(diào)變控制電路IO的輸出經(jīng)邏 輯運(yùn)算后，決定是否開啟或關(guān)閉晶體管Q2。
然而，此種現(xiàn)有技術(shù)的作法有其缺點(diǎn)。當(dāng)晶體管Ql、 Q2同時(shí)關(guān) 閉而進(jìn)入睡眠模式時(shí)，其實(shí)際在電感L上的電流與節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓， 并非很理想的波形，而是如圖7所示，當(dāng)晶體管Q1、 Q2同時(shí)關(guān)閉時(shí)， 電感L電流lL在零值附近微幅震蕩，而此時(shí)節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓VPH 呈受阻之簡(jiǎn)諧震蕩(damped simple harmonic motion)波形。在該高頻 震蕩期間，電路未能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，且將產(chǎn)生所不欲之EMI噪聲，并 不理想，故宜縮短之。有鑒于此，本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提出一種能夠解 決上述問(wèn)題的切換式電源供應(yīng)器，以及其控制電路與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明之第一目的在于提供一種切換式電源供應(yīng)器，其與同步切 換式電源供應(yīng)器相較，具有節(jié)省能耗的優(yōu)點(diǎn)，但與圖5至圖7所示的 現(xiàn)有技術(shù)作法相比，則能夠大幅縮短震蕩期間。
本發(fā)明之第二目的在于提供一種用以控制切換式電源供應(yīng)器之控 制方法。
為達(dá)上述之目的，在本發(fā)明的其中一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種切 換式電源供應(yīng)器，包含第一晶體管、第二晶體管、與電感器，相互 電連接于一共同節(jié)點(diǎn)；脈寬調(diào)變控制電路，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)； 運(yùn)算放大器，將該共同節(jié)點(diǎn)電壓，與一參考電壓相比較；以及多路電 路，其第一輸入為該運(yùn)算放大器之輸出，第二輸入為該脈寬調(diào)變控制 電路之輸出，此多路電路根據(jù)該電感器上的電流，決定選擇其輸入之 一；多路電路的輸出控制第二晶體管的柵極。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，也提供了一種切換式電源供 應(yīng)器，包含第一晶體管、第二晶體管、與電感器，相互電連接于一 共同節(jié)點(diǎn)；脈寬調(diào)變控制電路，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)；運(yùn)算放大器， 將流過(guò)該電感器的電流，與一參考電流相比較；以及多路電路，其第 一輸入為該運(yùn)算放大器之輸出，第二輸入為該脈寬調(diào)變控制電路之輸 出，此多路電路根據(jù)流過(guò)該電感器的電流，決定選擇其輸入之一；多 路電路的輸出控制第二晶體管的柵極。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，也提供了一種降低切換式電 源供應(yīng)器中之切換震蕩的方法，包含以下步驟提供一個(gè)切換式電源供應(yīng)器，該切換式電源供應(yīng)器包括第一晶體管、第二晶體管、與電感 器，相互電連接于一共同節(jié)點(diǎn)；在第一晶體管關(guān)閉時(shí)段之一部分中， 將該共同節(jié)點(diǎn)電壓，與一參考電壓相比較；以及根據(jù)比較結(jié)果，控制 第二晶體管之柵極，使第二晶體管為低電流流通狀態(tài)。
又，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，也提供了一種降低切換式電源 供應(yīng)器中之切換震蕩的方法，包含以下步驟提供一個(gè)切換式電源供 應(yīng)器，該切換式電源供應(yīng)器包括第一晶體管、第二晶體管、與電感器， 相互電連接于一共同節(jié)點(diǎn)；在第一晶體管關(guān)閉時(shí)段之一部分中，將該 電感器上的電流，與一參考電流相比較；以及根據(jù)比較結(jié)果，控制第 二晶體管之柵極，使第二晶體管為低電流流通狀態(tài)。
上述各實(shí)施例中，可進(jìn)一步提供鎖相回路，以使脈寬調(diào)變控制電 路之輸出頻率等于一設(shè)定頻率。
以下將通過(guò)具體實(shí)施例詳加說(shuō)明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明之目的、 技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成之功效；其中，相似的元件以相同的符號(hào) 來(lái)標(biāo)示。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)之降壓型切換式電源供應(yīng)器的示意電路圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)之同步切換式電源供應(yīng)器的示意波形圖。 圖3為現(xiàn)有技術(shù)之升壓型切換式電源供應(yīng)器的示意電路圖。 圖4為現(xiàn)有技術(shù)之反壓型切換式電源供應(yīng)器的示意電路圖。 圖5為現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第6,580,258號(hào)案的理想波形示意圖。 圖6為現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第6,580,258號(hào)案的電路概略示意圖。 圖7為現(xiàn)有技術(shù)美國(guó)專利第6,580,258號(hào)案的實(shí)際波形示意圖。 圖8為本發(fā)明之波形示意圖。 圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例之示意電路圖。 圖IO為圖9實(shí)施例之波形示意圖。圖11為本發(fā)明第二實(shí)施例之示意電路圖。 圖12為圖11實(shí)施例之波形示意圖。 圖13為本發(fā)明第三實(shí)施例之示意電路圖。 圖14為圖13實(shí)施例之波形示意圖。
圖15舉例說(shuō)明鎖相回路的電路結(jié)構(gòu)。
圖16、圖17、圖18為本發(fā)明另外三個(gè)實(shí)施例之示意電路圖。 圖中符號(hào)說(shuō)明
1 降壓型切換式電源供應(yīng)器
2 升壓型切換式電源供應(yīng)器
3 反壓型切換式電源供應(yīng)器
10 脈寬調(diào)變控制電路IO
11 降壓型切換式電源供應(yīng)器 30,31,32 多路電路
41,42 邏輯電路
50 鎖相回路
51， 52 固定脈寬產(chǎn)生電路
53,54 低通濾波器
55 減法器
CP 比較器
ICP 電流比較器
Iofs 參考電流
Iref 參考電流
IN 輸入端
L 電感(電感值)
OP 運(yùn)算放大器
OUT 輸出端
Q1,Q2 晶體管
Vofs 電壓源
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要概念，在于不使晶體管Q1、 Q2同時(shí)關(guān)閉；當(dāng)電感L
上的電流lL即將由正轉(zhuǎn)負(fù)時(shí)，并不完全關(guān)閉晶體管Q2，而是使其處于" 弱導(dǎo)通"狀態(tài)，容許低流量的電流通過(guò)。如此，與圖2所示的現(xiàn)有技 術(shù)作法相比，本發(fā)明仍然具有節(jié)省能耗的高效率優(yōu)點(diǎn)，但與圖5至圖7 所示的現(xiàn)有技術(shù)作法相比，則本發(fā)明將可大幅縮短震蕩時(shí)間。
以上概念，請(qǐng)參考圖8，并對(duì)照?qǐng)D5與圖7，當(dāng)可更易于了解。在 現(xiàn)有技術(shù)中，晶體管Q2的角色僅為開關(guān)，因此僅有全開與全閉兩種狀 態(tài)。當(dāng)為了節(jié)省能耗，使晶體管Q1、 Q2進(jìn)入前述"睡眠模式"時(shí)，晶 體管Q1、 Q2同時(shí)關(guān)閉。但根據(jù)本發(fā)明，則并無(wú)所謂"睡眠模式"；在 圖8中，當(dāng)電感L上的電流k即將由正轉(zhuǎn)負(fù)時(shí)，并不完全關(guān)閉晶體管 Q2，而是在時(shí)段T之中，將晶體管Q2轉(zhuǎn)換成"弱導(dǎo)通"狀態(tài)，容許 低流量的電流通過(guò)。對(duì)此，如圖所示，可以有三種作法，第一種作法 是令晶體管Q2除了導(dǎo)通之外，均處于低電流狀態(tài)，如第一種波形中所 示，晶體管Q2僅包括全開、低電流兩種狀態(tài)；或是，如第二種波形中 所示，令晶體管Q2在晶體管Q1導(dǎo)通時(shí)，仍然完全關(guān)閉，而僅在時(shí)段 T之中，將晶體管Q2轉(zhuǎn)換成低電流狀態(tài)，如此則晶體管Q2包括全開、 全閉、低電流三種狀態(tài)；第三種作法是令晶體管Q2的低電流狀態(tài)在初 始時(shí)容許較大電流量，隨后減小，亦即使切換初期之電流量較后期為 高。第一種之電路復(fù)雜度較低，第二種在節(jié)能效果上較好，第三種更 快速消除震蕩，三者各有優(yōu)劣，同屬于本發(fā)明的范疇。
熟悉本技術(shù)者當(dāng)可立即發(fā)現(xiàn)，以上說(shuō)明中之晶體管Ql、 Q2是以 NMOS為例。當(dāng)然，晶體管Q1、 Q2亦可個(gè)別改以PMOS來(lái)制作，其 對(duì)應(yīng)之波形圖自亦不同，但并不脫離本發(fā)明的概念。
請(qǐng)?jiān)賹?duì)照?qǐng)D8與圖7，在本發(fā)明的上述安排下，當(dāng)晶體管Ql關(guān)閉、 且晶體管Q2在低電流狀態(tài)中時(shí)，亦即在圖中時(shí)段T之中，節(jié)點(diǎn)Phase 處的電壓VPH雖同樣呈受阻之簡(jiǎn)諧震蕩波形，但其震蕩快速衰減，遠(yuǎn)較現(xiàn)有技術(shù)更迅速地到達(dá)平穩(wěn)狀態(tài)。需說(shuō)明的是，為求圖形明確，圖 中是以較為夸張的圖形來(lái)繪示震蕩波形，而并未完全按照比例。在真 實(shí)狀況中，透過(guò)后述實(shí)施例之恰當(dāng)設(shè)計(jì)，可使震蕩波形所占時(shí)段比圖 標(biāo)更低。
所述的"低電流"，根據(jù)本發(fā)明，是指為l|iA (微安培)或其以 上，但在晶體管Q2完全導(dǎo)通之電流量(不含)以下，此范圍內(nèi)的電流 量。此外需說(shuō)明的是，雖然在圖8中的時(shí)段T內(nèi)，晶體管Q2的柵極控 制電壓是繪示為直線，但本發(fā)明并不局限于此；在時(shí)段T內(nèi)，晶體管 Q2的柵極控制電壓可以為任意的變化波形，僅需其所對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的電流 量，符合上述條件即可。
上述圖8中之波形的達(dá)成方式，根據(jù)本發(fā)明，有多種作法，其第 一個(gè)具體電路實(shí)施例請(qǐng)參考圖9。本實(shí)施例是以降壓型切換式電源供應(yīng) 器為例，如圖所示，在本發(fā)明的降壓型切換式電源供應(yīng)器11中，除了 上下橋晶體管開關(guān)Q1、 Q2、電感L、電流比較器ICP、脈寬調(diào)變控制 電路10之外，另包含有一個(gè)運(yùn)算放大器OP。運(yùn)算放大器OP的輸入端 之一接受節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓，另一輸入端接受一個(gè)略低于輸出節(jié)點(diǎn)電 壓Vout的電壓。圖中以電壓源Vofs來(lái)表示運(yùn)算放大器OP所接收的電 壓等于Vout—Vofs，不過(guò)需說(shuō)明的是，圖標(biāo)僅為示意，并不表示必須 設(shè)置一個(gè)實(shí)體的電壓源Vofs;例如，可藉由運(yùn)算放大器OP兩輸入端 的內(nèi)部偏壓值，來(lái)達(dá)成相同的功能。如設(shè)置實(shí)體的電壓源Vofs，則該 實(shí)體電壓源可以為電阻、各種二極管，等等。運(yùn)算放大器OP將兩輸入 端的電壓做比較后，根據(jù)比較結(jié)果，輸出訊號(hào)L1。
晶體管Q2的柵極受多路電路30控制，由該多路電路30的輸出來(lái) 決定晶體管Q2受控于脈寬調(diào)變控制電路10的輸出L2，或運(yùn)算放大器 0P的輸出L1。當(dāng)晶體管Q2受控于訊號(hào)L2時(shí)，其角色為開關(guān)，而當(dāng) 晶體管Q2受控于訊號(hào)Ll時(shí)，則可能為弱導(dǎo)通之低電流狀態(tài)。上述電路的操作，請(qǐng)參閱圖10，當(dāng)更易明白。首先說(shuō)明訊號(hào)Ll
的波形，當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通而晶體管Q2關(guān)閉時(shí)，節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓 等于輸入端的電壓；當(dāng)晶體管Ql關(guān)閉而晶體管Q2導(dǎo)通時(shí)，節(jié)點(diǎn)Phase 處的電壓等于0;當(dāng)晶體管Q2弱導(dǎo)通時(shí)，將有微量電流從輸出端OUT 流過(guò)電感L與晶體管Q2后導(dǎo)地，表示電感L右方的電壓略大于左方， 故節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓稍低于輸出節(jié)點(diǎn)電壓Vout，經(jīng)電路之反饋控制 機(jī)制，將平衡在等于Vout—Vofs的電壓值。藉由運(yùn)算放大器OP之電 路設(shè)計(jì)，可在節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓等于Vout—Vofs時(shí)，使晶體管Q2 弱導(dǎo)通。因此訊號(hào)Ll呈三段式波形，如圖。訊號(hào)L2為脈寬調(diào)變控制 電路10的輸出，呈單純的脈沖波形。訊號(hào)ZD為電流比較器ICP的輸 出訊號(hào)，對(duì)照電感電流IL的波形，當(dāng)電感電流Il大于參考位準(zhǔn)Iref時(shí) (參考位準(zhǔn)可為0或略低于0，視電流比較器ICP的參考輸入端設(shè)計(jì)而 定)，訊號(hào)ZD為高位準(zhǔn)，當(dāng)電感電流Il等于或小于參考位準(zhǔn)吋，訊 號(hào)ZD為低位準(zhǔn)。(電流比較器ICP可以是磁滯比較器，以過(guò)濾微幅震 蕩噪聲。)當(dāng)訊號(hào)ZD為高位準(zhǔn)時(shí)，多路電路30選擇訊號(hào)L2;當(dāng)訊號(hào) ZD為低位準(zhǔn)時(shí)，多路電路30選擇訊號(hào)L1;因此，晶體管Q2的柵極 訊號(hào)乃如圖中最下方所示。
圖9之實(shí)施例，并非本發(fā)明的唯一實(shí)施方式。請(qǐng)參考圖11，示出 另一種多路方式，其中值得注意的是，在本實(shí)施例中，脈寬調(diào)變控制 電路10僅需產(chǎn)生晶體管Ql柵極所需之切換脈沖訊號(hào)，并不需要另行 產(chǎn)生不同的脈沖訊號(hào)來(lái)控制晶體管Q2,僅需利用該脈沖訊號(hào)之反相訊 號(hào)即可，故脈寬調(diào)變控制電路IO之內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)較為精簡(jiǎn)。
詳言之，請(qǐng)對(duì)照參閱圖11與圖12，因或非門41之作用，僅有當(dāng) 脈寬調(diào)變控制電路10對(duì)晶體管Ql柵極的輸出訊號(hào)(以下簡(jiǎn)稱PWM 訊號(hào))與電流比較器ICP之輸出訊號(hào)ZD皆為低位準(zhǔn)時(shí)，或非門41之 輸出SWO才為高位準(zhǔn)(1)，對(duì)應(yīng)于圖12中的時(shí)段T;此時(shí)透過(guò)多路 電路31與32的作用，運(yùn)算放大器OP的正負(fù)輸入端分別選擇節(jié)點(diǎn)Phase 處的電壓和Vout—Vofs，故使得晶體管Q2弱導(dǎo)通。另一方面，除上述以外的其它時(shí)候，運(yùn)算放大器QP的正負(fù)輸入端分別為PWM反相訊號(hào) 與PWM訊號(hào)，亦即運(yùn)算放大器OP的輸出位準(zhǔn)跟隨PWM反相訊號(hào)。 故晶體管Q2的柵極訊號(hào)波形如圖所示。
除第9、 11圖所示實(shí)施方式之外，圖13標(biāo)出本發(fā)明的另一實(shí)施例， 本實(shí)施例的特點(diǎn)是可以控制脈寬調(diào)變控制電路IO之輸出脈沖頻率，以 達(dá)成例如避開音頻區(qū)、擾頻等作用。
詳言之，本實(shí)施例與圖9實(shí)施例的不同處在于設(shè)置了一個(gè)鎖相回 路(PLL)50，且提供壓差的電壓源Vofs為可變電壓源，受鎖相回路50 的輸出訊號(hào)所控制。請(qǐng)對(duì)照參閱圖13與圖14 (為簡(jiǎn)化圖面，圖中省略 震蕩噪聲)，假設(shè)欲將PWM訊號(hào)的頻率設(shè)定為第一個(gè)波形，因此以該 波形為鎖相回路50之頻率設(shè)定輸入。當(dāng)PWM訊號(hào)的頻率低于設(shè)定頻 率時(shí)，若輸出端所需的電壓Vout并未變動(dòng)，可增加由節(jié)點(diǎn)Phase通過(guò) 晶體管Q2導(dǎo)地的電流，以使節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓下降，如此即可迫使 PWM訊號(hào)頻率上升。換言之，當(dāng)PWM訊號(hào)的頻率低于設(shè)定頻率時(shí)， 可令鎖相回路50的輸出調(diào)高可變電壓源Vofs的電壓，使Vout—Vofs 下降，透過(guò)運(yùn)算放大器OP的作用，將使晶體管Q2更多導(dǎo)通，拉下節(jié) 點(diǎn)Phase處的電壓，最終達(dá)成平衡，使PWM訊號(hào)的頻率等于設(shè)定頻率。
使用相同的概念，在圖11所示實(shí)施例中，加入鎖相回路50，也 是可行的，熟悉本技術(shù)者當(dāng)可類推，其電路結(jié)構(gòu)與訊號(hào)波形不予贅述。
至于鎖相回路50的具體作法，可有多種實(shí)施方式，在此僅舉一例， 請(qǐng)參閱圖15，可令設(shè)定頻率訊號(hào)與PWM訊號(hào)分別通過(guò)固定脈寬產(chǎn)生 電路51與52，在固定脈寬產(chǎn)生電路中，根據(jù)輸入訊號(hào)的觸發(fā)緣，產(chǎn)生 固定脈寬的脈沖訊號(hào)Tl與T2，再使脈沖訊號(hào)Tl與T2分別通過(guò)低通 濾波器53與54，將脈沖訊號(hào)Tl與T2的頻率轉(zhuǎn)換成模擬訊號(hào)Sl與S2。 減法器55將模擬訊號(hào)Sl與S2相減，其輸出即可用以調(diào)整可變電壓源 Vofs。請(qǐng)參閱圖16，此為本發(fā)明的另一實(shí)施例，除使用節(jié)點(diǎn)Phase處的 電壓來(lái)進(jìn)行比較外，亦可根據(jù)電感電流lL來(lái)控制晶體管Q2的狀態(tài)，如 圖所示，本實(shí)施例將電感電流lL與參考電流Iofs相比較(實(shí)際電路中， 是將代表電感電流lL的電壓訊號(hào)與代表參考電流Iofs的電壓訊號(hào)相比 較，故差值為電壓訊號(hào))，并透過(guò)運(yùn)算放大器OP，根據(jù)該比較結(jié)果， 而產(chǎn)生控制晶體管Q2弱導(dǎo)通狀態(tài)的模擬訊號(hào)。詳言之，當(dāng)訊號(hào)ZD為 高位準(zhǔn)時(shí)，多路電路30選擇L2，此時(shí)晶體管Q2的狀態(tài)受控于脈寬調(diào) 變控制電路10，為全開或全關(guān)兩種狀態(tài)；當(dāng)訊號(hào)ZD為低位準(zhǔn)時(shí)，多 路電路30選擇Ll，此時(shí)晶體管Q2的狀態(tài)受控于運(yùn)算放大器OP的輸 出，為弱導(dǎo)通狀態(tài)。后者情況下，透過(guò)反饋控制機(jī)制，可使電感電流 lL與參考電流Iofs相等，換言之可在晶體管Ql關(guān)閉時(shí)，將晶體管Q2 控制在弱導(dǎo)通狀態(tài)，且控制其上的電流量等于Iofs。
與圖13相似地，可在上述實(shí)施例中設(shè)置鎖相回路50，以控制脈 寬調(diào)變控制電路IO之輸出脈沖頻率，其電路例如可參考圖17，藉鎖相 回路50的輸出，控制可變之參考電流Iofs，亦即調(diào)整晶體管Q2的弱 導(dǎo)通狀態(tài)與其上的電流量。
本發(fā)明除以上所述外，還可在相同概念下做以下變化。在以上各 實(shí)施例中，均是使用運(yùn)算放大器0P，直接用模擬方式控制晶體管Q2 的柵極，但運(yùn)算放大器OP亦可用比較器CP來(lái)取代。例如，圖9實(shí)施 例可變化為圖18，其中當(dāng)節(jié)點(diǎn)Phase處的電壓低于Vout—Vofs時(shí)，比 較器CP的輸出對(duì)電容C充電。于訊號(hào)ZD選擇Ll時(shí)，當(dāng)節(jié)點(diǎn)Phase 處的電壓等于Vout—Vofs，此時(shí)比較器CP的輸出為低位準(zhǔn)，但晶體管 Q2的柵極系由電容C的電壓值來(lái)控制，而該電壓值可設(shè)定成容許晶體 管Q2弱導(dǎo)通，如此，可同樣達(dá)成本發(fā)明的目的。同理，以上所述所有 實(shí)施例中之運(yùn)算放大器OP，均可使用相似方式代換，不另贅述。
以上各實(shí)施例中之多路電路30、 31、 32，并不需要是一個(gè)柵電路，而可以僅為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，只要被選定的輸入端有能力蓋過(guò)(override)另一 輸入端，即可。
以上以降壓型切換式電源供應(yīng)器為例，敘述了本發(fā)明的概念。同 樣的概念亦可應(yīng)用于升壓型切換式電源供應(yīng)器與反壓型切換式電源供 應(yīng)器，但需將運(yùn)算放大器OP的參考輸入略作修改；熟悉本技術(shù)者當(dāng)可 類推得知，在此不多予贅述。
以上已針對(duì)較佳實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，唯以上所述者，僅系為使 熟悉本技術(shù)者易于了解本發(fā)明的內(nèi)容而已，并非用來(lái)限定本發(fā)明之權(quán) 利范圍。對(duì)于熟悉本技術(shù)者，當(dāng)可在本發(fā)明精神內(nèi)，立即思及各種等 效變化；例如，在所示各實(shí)施例中，系舉例以分壓方式，從輸出端萃 取反饋電壓訊號(hào)，以供脈寬調(diào)變控制電路10與參考電壓Vref進(jìn)行比較， 但萃取反饋訊號(hào)的方式，并不局限于此。又如，在所示各元件之間， 加入不影響訊號(hào)意義的電路元件，如延遲電路、驅(qū)動(dòng)?xùn)诺鹊?，并不?響本發(fā)明的精神。再如，所示晶體管Ql與Q2，可以整合在集成電路 之內(nèi)，亦可設(shè)置在集成電路之外。又如，圖16之實(shí)施例，亦可參照?qǐng)D 11之實(shí)施例，而做對(duì)應(yīng)的變化。故凡依本發(fā)明之概念與精神所為之均 等變化或修飾，均應(yīng)包括于本發(fā)明之申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種切換式電源供應(yīng)器，包含第一晶體管、第二晶體管、與電感器，相互電連接于一共同節(jié)點(diǎn)；脈寬調(diào)變控制電路，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)；運(yùn)算放大器，將該共同節(jié)點(diǎn)電壓與一參考電壓相比較；以及多路電路，其第一輸入為該運(yùn)算放大器之輸出，第二輸入為該脈寬調(diào)變控制電路之輸出，此多路電路根據(jù)該電感器上的電流，決定選擇其輸入之一；多路電路的輸出控制第二晶體管的柵極。
2. 如權(quán)利要求l所述的切換式電源供應(yīng)器，其中第二晶體管至少 具有開啟與低電流流通兩種狀態(tài)。
3. 如權(quán)利要求2所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該低電流流通狀 態(tài)在切換初期之電流量較后期為高。
4. 如權(quán)利要求2所述的切換式電源供應(yīng)器，其中當(dāng)?shù)谝痪w管開啟時(shí)，第二晶體管為關(guān)閉；當(dāng)?shù)谝痪w管關(guān)閉時(shí)，第二晶體管為開啟 或低電流流通狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求2所述的切換式電源供應(yīng)器，其中當(dāng)?shù)谝痪w管開啟時(shí) ，第二晶體管為低電流流通狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝痪w管關(guān)閉時(shí)，第二晶 體管為開啟或低電流流通狀態(tài)。
6. 如權(quán)利要求1所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該脈寬調(diào)變控制電路僅針對(duì)第一晶體管需要之波形產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)。
7. 如權(quán)利要求1所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該參考電壓為可 變電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的切換式電源供應(yīng)器，其中更包含有一個(gè)鎖 相回路，此鎖相回路控制該參考電壓。
9. 如權(quán)利要求l所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該切換式電源供應(yīng)器為降壓型、升壓型、反壓型三者之一。
10. —種切換式電源供應(yīng)器，包含第一晶體管、第二晶體管、與電感器，相互電連接于一共同節(jié)點(diǎn)； 脈寬調(diào)變控制電路，用以產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)；運(yùn)算放大器，將流過(guò)該電感器的電流，與一參考電流相比較；以及多路電路，其第一輸入為該運(yùn)算放大器之輸出，第二輸入為該脈 寬調(diào)變控制電路之輸出，此多路電路根據(jù)流過(guò)該電感器的電流，決定選擇其輸入之一；多路電路的輸出控制第二晶體管的柵極。
11. 如權(quán)利要求IO所述的切換式電源供應(yīng)器，其中第二晶體管至 少具有開啟與低電流流通兩種狀態(tài)。
12. 如權(quán)利要求11所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該低電流流通 狀態(tài)在切換初期之電流量較后期為高。
13. 如權(quán)利要求ll所述的切換式電源供應(yīng)器，其中當(dāng)?shù)谝痪w管 開啟時(shí)，第二晶體管為關(guān)閉；當(dāng)?shù)谝痪w管關(guān)閉時(shí)，第二晶體管為開啟或低電流流通狀態(tài)。
14. 如權(quán)利要求ll所述的切換式電源供應(yīng)器，其中當(dāng)?shù)谝痪w管 開啟時(shí)，第二晶體管為低電流流通狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝痪w管關(guān)閉時(shí)，第二晶體管為開啟或低電流流通狀態(tài)。
15. 如權(quán)利要求IO所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該脈寬調(diào)變控制電路僅針對(duì)第一晶體管需要之波形產(chǎn)生脈寬調(diào)變訊號(hào)。
16. 如權(quán)利要求IO所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該參考電壓為 可變電壓。
17. 如權(quán)利要求16所述的切換式電源供應(yīng)器，其中更包含有一個(gè) 鎖相回路，此鎖相回路控制該參考電壓。
18. 如權(quán)利要求IO所述的切換式電源供應(yīng)器，其中該切換式電源供應(yīng)器為降壓型、升壓型、反壓型三者之一。
全文摘要
本發(fā)明提出一種降低切換式電源供應(yīng)器中之切換震蕩的方法與電路，在該切換式電源供應(yīng)器中包含兩個(gè)晶體管，且該兩晶體管不會(huì)同時(shí)進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明中可進(jìn)一步設(shè)置鎖相回路，以使脈寬調(diào)變控制電路之輸出頻率等于一設(shè)定頻率。本發(fā)明與同步切換式電源供應(yīng)器相較，具有節(jié)省能耗的優(yōu)點(diǎn)，并能夠大幅縮短震蕩期間。
文檔編號(hào)H02M3/04GK101621251SQ20091014981
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2007年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月19日
發(fā)明者戴良彬, 曾國(guó)隆, 黃建榮 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司