專利名稱：切換調(diào)整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換器，特別是涉及最小化功率轉(zhuǎn)換器的切換調(diào)整器或切換控制器的接腳數(shù)量。
背景技術(shù)：
一般而言，功率轉(zhuǎn)換器用來提供功率給電子裝置。脈寬調(diào)制 (pulse-widthmodulation, PWM)技術(shù)是使用在功率轉(zhuǎn)換器中的傳統(tǒng)技術(shù)，其用來控制并調(diào) 整輸出功率。為了保護(hù)功率轉(zhuǎn)換器使其避免永久的損壞以及為了其它特殊目的，各種不同 的功能(包括保護(hù)功能)內(nèi)建于功率轉(zhuǎn)換器的集成電路內(nèi)。為了提供多個(gè)額外的功能給功率供應(yīng)控制器，對于每一個(gè)功能而言，需要增加一 個(gè)額外的接腳給集成電路型態(tài)的功率供應(yīng)控制器。因此，當(dāng)每增加一個(gè)額外的功能時(shí)，在功 率供應(yīng)控制器芯片上就須增加一額外的接腳，這導(dǎo)致成本增加且需要額外的外部組件。提 供額外功能給功率供應(yīng)控制器的另一個(gè)結(jié)果是，因?yàn)樘峁╊~外的功能，導(dǎo)致有時(shí)會增加功 率消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種切換調(diào)整器(switching regulator)，適用于功率轉(zhuǎn)換器，包括回 授輸入電路、編程電路、以及最大電流臨界電路。回授輸入電路耦接切換調(diào)整器的一端點(diǎn)， 用以接收回授信號?；厥谳斎腚娐凡僮髟诙它c(diǎn)信號的第一范圍。編程電路耦接端點(diǎn)，用以 產(chǎn)生編程信號。編程信號操作在回授信號的第二范圍。最大電流臨界電路根據(jù)編程信號產(chǎn) 生臨界信號?；厥谛盘栒{(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出，且臨界信號用來限制功率轉(zhuǎn)換器的最高切 換電流。


圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器；圖2表示圖1的控制器的一實(shí)施例；圖3表示圖2中輸入電路的實(shí)施例；圖4表示圖2中最大電流臨界電路的實(shí)施例；圖5表示圖1的控制器的另一實(shí)施例；以及圖6表示圖5中最大電流臨界電路的實(shí)施例。附圖符號說明圖 1 10 切換調(diào)整器；20 功率裝置；25 鏡像組件；30 電阻；35 (外部)電阻；40 整流器；45 輸出電容器；50 光耦合器；
51 電阻；52 遮斷調(diào)整器；100 控制器；Vin 輸入電壓；Vdd 供電電壓；V。 變壓器15的輸出；Ql 感測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管；圖2:60 振蕩器(OSC) ；65 反相器；71、72 比較器；75 與門；81、82 電阻；90 觸發(fā)器；95 與門；200 輸入電路(IN)；300 最大電流臨界電路(Im) ；Vw 驅(qū)動信號；Spwm PWM信號；Iq 過電流信號；Ipk 臨界信號；PLS 脈沖信號；RAMP 斜坡信號；Sfb 電平偏移回授信號；S1 差動信號；Vs 切換電流信號；圖 3210 回授輸入電路；211、220 晶體管；212 運(yùn)算放大器；215 電阻；225、226 阻抗組件；230、260 電流源；241、242 運(yùn)算放大器；245 電阻；250、251、252、253 晶體管；261 緩沖器；Vei 箝制信號；Vk2 參考信號；Vfb 授信號；I25tl、I252 電流；圖 4310 電流源；311、312 電流鏡晶體管；325 電阻；I312 電流；圖 5100’ 控制器；400 最大電流臨界電路(Im)；Sn 開回路信號；圖 6350 電阻；360 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)；370 寄存器(REG) ；375 延遲電路(DLY)；380 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(D/A) ；390 與門；Sd 數(shù)字信號；Sdly 延遲信號；Sl 鎖存信號；V1 差動電壓。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并結(jié) 合附圖詳細(xì)說明如下。圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的功率轉(zhuǎn)換器。切換調(diào)整器(switchingregulator) 10包括控制器100，其產(chǎn)生驅(qū)動信號VwW控制功率裝置20。控制器100接收供電電壓VDD。功 率裝置20為一具有鏡像組件(mirror device) 25的感測金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (Sense MOSFET) Ql，用以在電阻30產(chǎn)生切換電流信號Vs。功率裝置20用以耦接切換一接收 輸入電壓Vin的變壓器15。切換電流信號Vs的值相關(guān)于變壓器15的切換電流的值。整流 器40與輸出電容器45耦接變壓器15的輸出端以產(chǎn)生輸出V。。電阻51、遮斷調(diào)整器52 (或 基納二極管)、以及光耦合器50形成一回授電路，以產(chǎn)生一回授信號Vfb，其中，回授信號Vfb 輸入至切換調(diào)整器10的控制器100的輸入端FB?；厥谛盘朧fb用來調(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸 出V。。電阻35還耦接輸入端FB，以規(guī)劃(program)臨界信號IPK。臨界信號Ipk顯示于圖2 中，且將通過下文來說明。臨界信號Ipk用來限制功率轉(zhuǎn)換器的最高切換電流。圖2表示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的控制器100。振蕩器(0SC)60產(chǎn)生脈沖信號PLS 以通過反相器65來導(dǎo)通觸發(fā)器90。觸發(fā)器90通過與門95來產(chǎn)生驅(qū)動信號Vw。驅(qū)動信號 Vff與觸發(fā)器90由PWM信號Spwm與過電流信號Iq來關(guān)閉。比較器70在輸出端產(chǎn)生PWM信 號SPWM，且比較器72在輸出端則產(chǎn)生過電流信號It^比較器71與72的輸出通過與門75來 重置觸發(fā)器90。輸入電路(IN) 200耦接輸入端FB以產(chǎn)生電平偏移回授信號Sfb、差動信號 S1、以及開回路信號SN。電平偏移回授信號Sfb通過電阻81及82來耦接比較器71。振蕩器 60還產(chǎn)生斜坡信號RAMP。比較器71則比較斜坡信號RAMP與電平偏移回授信號Sfb，以產(chǎn) 生PWM信號SPWM。差動信號S1輸入至最大電流臨界電路(Im) 300，且最大電流臨界電路300 根據(jù)差動信號S1來產(chǎn)生臨界信號IPK。臨界信號Ipk輸入至比較器72，使得比較器42比較 臨界信號Ipk與切換電流信號Vs以產(chǎn)生過電流信號I—圖3表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輸入電路200。輸入電路200包括回授輸入電路210 以及編程電路(Programming Circuit)。運(yùn)算放大器212、電阻215、以及晶體管211與220 形成回授輸入電路210。編程電路由電流源230與260、阻抗組件225與226、電阻245、緩 沖器261、運(yùn)算放大器241與242、以及晶體管250、251、252、與253所組成。阻抗組件225 與226形成分壓器?；厥谳斎腚娐?10耦接輸入端FB，以接收回授信號VFB。操作在第一范圍的回授信 號Vfb作為一端點(diǎn)信號。箝制信號Vki輸入至運(yùn)算放大器212，以限制端點(diǎn)信號的第一范圍 的最大值。運(yùn)算放大器212與晶體管211形成一閉回路調(diào)整器，用以在晶體管211的輸出 端上提供限制電壓(箝制信號Vki)。晶體管211的輸出端耦接電阻215。當(dāng)回授信號Vfb低 于箝制信號Vki時(shí)，電阻215提供上拉電壓給回授信號Veb，此時(shí)晶體管211導(dǎo)通。一旦回授 信號Vfb高于箝制信號Vki時(shí)，晶體管211將關(guān)閉，且電阻215的信號路徑也關(guān)閉。此時(shí)，回 授信號VFB為一固定電壓由電流源230以及外部連接的電阻35來決定。因此，回授信號Vfb 的最大值由箝制信號Vki所限制。晶體管220由回授信號Vfb來控制，且接收電壓源V。。。晶 體管220產(chǎn)生電平移位回授信號SFB。編程電路也耦接輸入端ra，以接收回授信號Vfb并產(chǎn)生編程信號。編程信號為操作在第二范圍的回授信號VFB。換句話說，操作在第二范圍的回授信號Vfb視為編程信號。操作 在回授信號Vfb第一范圍的端點(diǎn)信號以及回授信號Vfb第二范圍的編程信號都是電壓信號。 端點(diǎn)信號其第一范圍低于箝制信號VK1。編程信號其第二范圍高于箝制信號VK1。外部電阻 35用來決定編程信號。詳細(xì)來說，電流源230連接外部電阻35，用來提供編程信號以決定 臨界信號Ipk(表示于圖4及圖6)。編程信號通過由阻抗組件225與226所組成的分壓器而輸入至運(yùn)算放大器241。參考信號Vr2輸入至運(yùn)算放大器242。運(yùn)算放大器241與242、晶體管250、以及電阻245形成差動電路，以在晶體管250產(chǎn)生電流125(1。<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，R245表示電阻245的電阻值，k表示由阻抗組件225與226所組成的分壓器 的比值。參考信號Vk2的值與箝制信號Vki的值以及由阻抗組件225與226所組成的分壓器 的比值相關(guān)聯(lián)。電流I25tl通過電流鏡晶體管251與253來產(chǎn)生差動信號S”<formula>formula see original document page 6</formula>
其中，k2表示電流鏡晶體管251與253的增益(比例)而Ic1表示(VE2/VE1)的值。因此，編程信號與箝制信號Vki產(chǎn)生差動信號S1,而差動信號S1還產(chǎn)生臨界信號 IPK。電流鏡晶體管251與252產(chǎn)生電流I252，其與電流源260的電流進(jìn)行比較，以通過緩沖 器261產(chǎn)生開回路信號SN。一旦電流I252高于電流源260的電流，緩沖器261輸出開回路 信號SN。這表示，當(dāng)端點(diǎn)信號的值(即第二范圍)高于箝制信號Vki時(shí)，開回路信號Sn被致 能。圖4表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的最大電流臨界電路300。最大電流臨界電路300用 來根據(jù)差動信號S1來產(chǎn)生臨界信號IPK。差動信號S1耦接電流源310以產(chǎn)生差動電流，而 該差動電流輸入至電流鏡晶體管311與312。電流鏡晶體管312產(chǎn)生電流1312。電流I312在 電阻325上引發(fā)臨界信號ΙΡΚ。臨界信號Ipk的最大數(shù)值由電流源310的電流所決定。臨界 信號Ipk根據(jù)差動信號S1的增加而減少。圖5表示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的控制器100 ’。在此實(shí)施例中，大多的電路與圖 2的實(shí)施例相同，因此相關(guān)敘述省略。此兩實(shí)施例間的主要差異在于，控制器100’包括最大 電流臨界電路(Im) 400，其接收差動信號S1與開回路信號Sn，且根據(jù)脈沖信號PLS來產(chǎn)生臨 界信號ΙΡΚ°圖6表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的最大電流臨界電路400。臨界信號Ipk根據(jù)差動信 號S1與開回路信號Sn來產(chǎn)生。差動信號S1在電阻350上產(chǎn)生差動電壓％。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器(A/D) 360產(chǎn)生數(shù)字信號SD，其輸入至寄存器(REG)370。開回路信號Sn輸入至延遲電路 (DLY)375與與門390。延遲電路375根據(jù)開回路信號Sn的致能來產(chǎn)生延遲信號SD 。延遲 信號Sdw與脈沖信號PLS輸入至與門390的輸入端。當(dāng)開回路信號Sn于一延遲時(shí)間內(nèi)被致 能時(shí)，與門390的輸出端將產(chǎn)生鎖存信號&。延遲時(shí)間是由延遲電路375所定義。鎖存信 號&用來對寄存器370計(jì)時(shí)，以取樣和維持輸入至寄存器370的數(shù)字信號SD。寄存器370 的輸出端耦接數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(D/A)380。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器380的輸出端產(chǎn)生臨界信號IPK。 因此，鎖存信號&用于寄存器370以執(zhí)行取樣與維持(sample and hold)操作。換句話說， 臨界信號Ipk根據(jù)取樣與維持操作而產(chǎn)生。本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可做若干的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍以本發(fā)明的權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種切換調(diào)整器，適用于一功率轉(zhuǎn)換器，包括一回授輸入電路，耦接該切換調(diào)整器的一端點(diǎn)，用以接收一回授信號，其中，該回授輸入電路操作在一端點(diǎn)信號的一第一范圍；一編程電路，耦接該端點(diǎn)，用以產(chǎn)生一編程信號，其中，該編程信號操作在該回授信號的一第二范圍；以及一最大電流臨界電路，用以根據(jù)該編程信號產(chǎn)生一臨界信號；其中，該回授信號調(diào)整該功率轉(zhuǎn)換器的輸出，且該臨界信號用來限制該功率轉(zhuǎn)換器的一最高切換電流。
2.如權(quán)利要求1所述的切換調(diào)整器，還包括一外部電阻，耦接該端點(diǎn)，用以決定該編程信號。
3.如權(quán)利要求2所述的切換調(diào)整器，其中，該編程電路包括一電流源，耦接該端點(diǎn)，且 該電流源耦接該外部電阻以產(chǎn)生該編程信號來決定該臨界信號。
4 如權(quán)利要求1所述的切換調(diào)整器，其中，該端點(diǎn)信號的該第一范圍的最大值受到一 箝制信號所限制。
5.如權(quán)利要求4所述的切換調(diào)整器，其中，該編程信號與該箝制信號產(chǎn)生一差動信號， 且該差動信號還用來產(chǎn)生該臨界信號。
6.如權(quán)利要求4所述的切換調(diào)整器，其中，該回授信號的最大值受到該箝制信號所限制。
7.如權(quán)利要求4所述的切換調(diào)整器，其中，當(dāng)該端點(diǎn)信號的值高于該箝制信號時(shí)，該編 程電路還產(chǎn)生一開回路信號。
8.如權(quán)利要求7所述的切換調(diào)整器，其中，該編程電路還包括一延遲電路，用以在該開 回路信號產(chǎn)生后產(chǎn)生一鎖存信號，且該鎖存信號用來取樣與維持該臨界信號。
9.如權(quán)利要求1所述的切換調(diào)整器，其中，該端點(diǎn)信號與該編程信號為電壓信號，且該 端點(diǎn)信號的該第一范圍低于該編程信號的該第二范圍。
10.如權(quán)利要求1所述的切換調(diào)整器，其中，該最大電流臨界電路執(zhí)行一取樣與維持操 作，以產(chǎn)生該臨界信號。
全文摘要
一種切換調(diào)整器，適用于功率轉(zhuǎn)換器，包括回授輸入電路、編程電路、以及最大電流臨界電路?；厥谳斎腚娐否罱忧袚Q調(diào)整器的一端點(diǎn)，用以接收回授信號?；厥谳斎腚娐凡僮髟诙它c(diǎn)信號的第一范圍。編程電路耦接端點(diǎn)，用以產(chǎn)生編程信號。編程信號操作在回授信號的第二范圍。最大電流臨界電路根據(jù)編程信號產(chǎn)生臨界信號?；厥谛盘栒{(diào)整功率轉(zhuǎn)換器的輸出，且臨界信號用來限制功率轉(zhuǎn)換器的最高切換電流。
文檔編號H02M3/335GK101820221SQ201010174009
公開日2010年9月1日 申請日期2010年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者楊大勇, 林振宇, 詹振輝, 黃少軍 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司