專利名稱：切換式調(diào)節(jié)器的控制電路及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種切換式調(diào)節(jié)器，特別涉及一種切換式調(diào)節(jié)器的控制電路。
背景技術(shù)：
在目前的切換式調(diào)節(jié)器中，為了提高切換式調(diào)節(jié)器于輕載效率，會(huì)于電感電流降為零的時(shí)，將下橋開關(guān)(low-side switch)關(guān)閉，使電路進(jìn)入不連續(xù)模式(Discontinuous Conduction Mode ;DCM)。通常會(huì)使用比較器來判斷電感電流是否降至零，但比較器皆有其偏移電壓(offset voltage)，因此無法正確感測(cè)到真正零電感電流的點(diǎn)。而對(duì)應(yīng)比較器偏移電壓的大小值不同，下橋開關(guān)會(huì)提早在零電感電流點(diǎn)之前關(guān)閉，或是過了零電感電流點(diǎn)之后才關(guān)閉，比較器并無法自行修正由于偏移電壓所造成無法準(zhǔn)確判定零電感電流的時(shí)間點(diǎn)的問題。美國(guó)專利號(hào)US 2008/(^98106揭露一種改變比較器的偏移電壓以動(dòng)態(tài)調(diào)整下橋開關(guān)關(guān)閉時(shí)間的技術(shù)，使其更接近零電感電流的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，如圖1所示。圖中，切換式調(diào)節(jié)器包含上橋開關(guān)UG及下橋開關(guān)LG經(jīng)由相節(jié)點(diǎn)Phase連接，控制電路10切換上橋開關(guān) UG及下橋開關(guān)LG以控制電感電流IL及輸出電壓Vout，而上橋開關(guān)UG及下橋開關(guān)LG通常為MOS晶體管。當(dāng)下橋開關(guān)LG導(dǎo)通經(jīng)延遲器12延遲一段時(shí)間后，比較器14會(huì)感測(cè)相節(jié)點(diǎn) Phase的電壓，并與可調(diào)式電壓源16所產(chǎn)生的偏移電壓比較，觸發(fā)邏輯電路18產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)&10%以關(guān)閉下橋開關(guān)LG。若是下橋開關(guān)LG提早在電感電流IL為零之前關(guān)閉，相節(jié)點(diǎn) Wiase的電壓會(huì)因下橋開關(guān)LG中的體二極管(body diode)導(dǎo)通而比接地電壓GND低一個(gè)順向偏壓(forward bias voltage)，若是電感電流IL已經(jīng)由零轉(zhuǎn)為負(fù)之后才關(guān)閉，則相節(jié)點(diǎn)Wiase的電壓會(huì)快速上升。根據(jù)此原理，讓控制器22于下橋開關(guān)LG關(guān)閉經(jīng)延遲器20延遲一段時(shí)間后，擷取比較器14感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Wiase產(chǎn)生比較信號(hào)komp，控制器22便根據(jù)比較器14輸出的比較信號(hào)Scomp調(diào)整可調(diào)式電壓源16所產(chǎn)生的偏移電壓。因此，經(jīng)過幾個(gè)周期后，控制器22便能調(diào)整出適當(dāng)?shù)钠齐妷鹤鰹楸容^器14感測(cè)零電感電流的門坎值，使下橋開關(guān)LG的關(guān)閉時(shí)間更接近零電感電流的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提出一種切換式調(diào)節(jié)器的控制電路及方法。根據(jù)本發(fā)明，一種切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，該切換式調(diào)節(jié)器包括一對(duì)上橋開關(guān)和下橋開關(guān)經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，藉由切換該上橋及下橋開關(guān)以控制電感電流及輸出電壓，而該控制電路包含連接該相節(jié)點(diǎn)的第一比較器，于該下橋開關(guān)關(guān)閉后比較該相節(jié)點(diǎn)的電壓與第一電壓產(chǎn)生第一信號(hào)，可調(diào)式延遲器延遲傳送用以關(guān)閉該下橋開關(guān)的第二信號(hào)，以及連接該第一比較器的控制器，根據(jù)該第一信號(hào)控制該可調(diào)式延遲器的延遲時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明，一種切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，該切換式調(diào)節(jié)器包括一對(duì)上橋開關(guān)和下橋開關(guān)經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，藉由切換該上橋及下橋開關(guān)以控制電感電流及輸出電壓，該控制方法包含于該下橋開關(guān)關(guān)閉后，比較該相節(jié)點(diǎn)的電壓與第一電壓以產(chǎn)生比較信號(hào)，根據(jù)該第一信號(hào)調(diào)整一延遲時(shí)間，以及根據(jù)該延遲時(shí)間延遲傳送關(guān)閉該下橋開關(guān)的第二信號(hào)。采用上述方法和結(jié)構(gòu)，控制器就能調(diào)整出適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間，使下橋開關(guān)的關(guān)閉時(shí)間更接近零電感電流的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，提高了切換式調(diào)節(jié)器于輕載時(shí)的效率。


圖1為習(xí)知的切換式調(diào)節(jié)器；圖2為本發(fā)明的示意圖；圖3為本發(fā)明控制電路的第一實(shí)施例的電路圖；圖4為本發(fā)明控制電路的第二實(shí)施例的電路圖；圖5為本發(fā)明控制電路的第三實(shí)施例的電路圖；圖6為本發(fā)明控制電路的第四實(shí)施例的電路圖；圖7為本發(fā)明控制電路的第五實(shí)施例的電路圖；圖8為本發(fā)明控制電路的第六實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式圖2為本發(fā)明的示意圖。在本發(fā)明的切換式調(diào)節(jié)器中，控制電路M切換經(jīng)由相節(jié)點(diǎn)Phase連接在一起的上橋開關(guān)UG及下橋開關(guān)LG以控制電感電流IL及輸出電壓Vout。 在控制電路M中，具有零電流感測(cè)電路沈、邏輯電路28、比較器30、延遲器32、控制器34 以及可調(diào)式延遲器36。零電流感測(cè)電路沈利用電感電流IL的感測(cè)值判斷電感電流IL為零時(shí)，產(chǎn)生觸發(fā)邏輯電路觀關(guān)閉下橋開關(guān)LG的信號(hào)Sl。而比較器30則是接著于下橋開關(guān) LG關(guān)閉經(jīng)延遲器32延遲一段時(shí)間后，感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Phase的電壓產(chǎn)生的比較信號(hào)komp?？刂破?；34再根據(jù)比較器30產(chǎn)生的比較信號(hào)komp調(diào)整可調(diào)式延遲器36的延遲時(shí)間(delay time)來改變下橋開關(guān)LG下一次關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)，因此，經(jīng)過幾個(gè)周期后，控制器34便能調(diào)整出適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間，使下橋開關(guān)LG的關(guān)閉時(shí)間更接近零電感電流IL的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，提高了切換式調(diào)節(jié)器于輕載時(shí)的效率。圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例的電路圖。在本實(shí)施例的控制電路38中，比較器40連接相節(jié)點(diǎn)Phase感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Phase的電壓，于下橋開關(guān)LG導(dǎo)通經(jīng)延遲器42延遲一段時(shí)間后，相節(jié)點(diǎn)Wia se的電壓達(dá)到默認(rèn)值以判斷電感電流IL為零時(shí)，產(chǎn)生用以關(guān)閉下橋開關(guān)LG 的信號(hào)Sl觸發(fā)邏輯電路44關(guān)閉下橋開關(guān)LG。而控制器46于下橋開關(guān)LG關(guān)閉經(jīng)延遲器 48延遲一段時(shí)間后，擷取比較器50感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Wiase產(chǎn)生比較信號(hào)komp，控制器便根據(jù)比較器50輸出的比較信號(hào)Scomp調(diào)整可調(diào)式延遲器52的延遲時(shí)間來改變下橋開關(guān)LG下一次關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)，使下橋開關(guān)LG的關(guān)閉時(shí)間點(diǎn)更接近零電感電流IL的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)。而可調(diào)式延遲器52也可安置于比較器40跟下橋開關(guān)LG之間信號(hào)Sl傳輸路徑上的其它位置，同樣達(dá)到改變下橋開關(guān)LG關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)的目的。如圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路圖，圖中的控制電路M與圖3的控制電路38相似，差別在于可調(diào)式延遲器52所處的位置于邏輯電路56中，依然能夠達(dá)到改變下橋開關(guān)LG關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)的目的，使下橋開關(guān) LG下一次關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)更接近零電感電流IL的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)。圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路圖。本實(shí)施例增加一電阻R與輸出電感L串聯(lián)， 因此流經(jīng)輸出電感L的電感電流IL在流過電阻R時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一電壓差Vr，當(dāng)電感電流IL接近零時(shí)，電壓差Vr也會(huì)接近零。根據(jù)此原理，本實(shí)施例的控制電路58，將比較器60的輸入端連接于電阻R的兩端，感測(cè)電壓差Vr，當(dāng)電壓差Vr為接近零的默認(rèn)值時(shí)，產(chǎn)生用以關(guān)閉下橋開關(guān)LG的信號(hào)Sl觸發(fā)和圖3相同的邏輯電路56關(guān)閉下橋開關(guān)LG。再利用控制器46 于下橋開關(guān)LG關(guān)閉經(jīng)延遲器48延遲一段時(shí)間后，擷取比較器50感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Wiase產(chǎn)生比較信號(hào)komp，控制器便根據(jù)比較器50輸出的比較信號(hào)komp調(diào)整可調(diào)式延遲器52的延遲時(shí)間。圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例切換式調(diào)節(jié)器的控制電路圖。圖4中的比較器40及50 分別使用于下橋開關(guān)LG導(dǎo)通及關(guān)閉時(shí)，使用時(shí)機(jī)并無重迭，因此，本實(shí)施例的控制電路62 便將圖4中的比較器40及50使用一個(gè)比較器64取代，簡(jiǎn)化電路。當(dāng)下橋開關(guān)LG導(dǎo)通經(jīng)延遲器42延遲一段時(shí)間后，比較器64會(huì)感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Wiase的電壓，當(dāng)電感電流IL接近零時(shí)，比較器64的輸出端發(fā)生轉(zhuǎn)態(tài)，使信號(hào)Sl觸發(fā)邏輯電路56產(chǎn)生關(guān)閉信號(hào)klose以關(guān)閉下橋開關(guān)LG。接著，讓控制器46于下橋開關(guān)LG關(guān)閉經(jīng)延遲器48延遲一段時(shí)間后，擷取比較器64感測(cè)相節(jié)點(diǎn)Wiase產(chǎn)生的比較信號(hào)komp，控制器46便根據(jù)比較器64輸出的比較信號(hào)komp調(diào)整可調(diào)式延遲器52的延遲時(shí)間來改變下橋開關(guān)LG關(guān)閉的時(shí)間點(diǎn)，因此，經(jīng)過幾個(gè)周期后，控制器46便能調(diào)整出適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間，使下一次下橋開關(guān)LG的關(guān)閉時(shí)間更接近零電感電流IL的準(zhǔn)確時(shí)間點(diǎn)，提高了切換式調(diào)節(jié)器于輕載時(shí)的效率。圖7為本發(fā)明第五實(shí)施例切換式調(diào)節(jié)器的控制電路圖。由于圖6中的比較器64于感測(cè)電流電感IL時(shí)，只能調(diào)整下橋開關(guān)LG關(guān)閉時(shí)間延遲的多寡卻無法提前，因此于本實(shí)施例的控制電路66中，于比較器68的其中的一輸入端增加一電壓源70，用以改變比較器68 感測(cè)電感電流IL的默認(rèn)值，使比較器68輸出端發(fā)生轉(zhuǎn)態(tài)的時(shí)間點(diǎn)提早，以提前下橋開關(guān)LG 的關(guān)閉時(shí)間。而此電壓源70會(huì)根據(jù)邏輯電路56中關(guān)閉下橋開關(guān)LG的信號(hào)S2停止提供電壓至比較器68的輸入端，不會(huì)影響控制器46擷取比較器68產(chǎn)生的比較信號(hào)Scomp。圖8 為另一實(shí)施方式，此實(shí)施例的控制電路72是將電壓源76連接在相節(jié)點(diǎn)Phase至比較器74 的路徑上，提供電壓加于該相節(jié)點(diǎn)Wiase的電壓上，也會(huì)根據(jù)邏輯電路56中關(guān)閉下橋開關(guān) LG的信號(hào)S3停止提供電壓加于該相節(jié)點(diǎn)Wiase的電壓上，達(dá)到和圖7 —樣的目的。
權(quán)利要求
1.一種切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該切換式調(diào)節(jié)器包括一對(duì)上橋開關(guān)和下橋開關(guān)經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，藉由切換該上橋及下橋開關(guān)以控制電感電流及輸出電壓，該控制電路包含第一比較器，連接該相節(jié)點(diǎn)，于該下橋開關(guān)關(guān)閉后，比較該相節(jié)點(diǎn)的電壓，產(chǎn)生第一信號(hào)；可調(diào)式延遲器，延遲傳送用以關(guān)閉該下橋開關(guān)的第二信號(hào)；以及控制器，連接該第一比較器，根據(jù)該第一信號(hào)控制該可調(diào)式延遲器的延遲時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，更包含感測(cè)電路，當(dāng)該電感電流的感測(cè)值為該默認(rèn)值時(shí)，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
3.如權(quán)利要求2切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該默認(rèn)值代表該電感電流為零的感測(cè)值。
4.如權(quán)利要求2切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該感測(cè)值及該默認(rèn)值為電壓值。
5.如權(quán)利要求4切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該感測(cè)電路包含第二比較器， 連接該相節(jié)點(diǎn)，將該相節(jié)點(diǎn)的電壓做為該感測(cè)值，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
6.如權(quán)利要求2切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該感測(cè)電路包含 電阻，使該電感電流通過，產(chǎn)生一電壓差做為該感測(cè)值；以及第二比較器，連接該電阻的兩端，利用該電壓差，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
7.如權(quán)利要求5或6切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，更包含電壓源提供第二電壓至該第二比較器的輸入端。
8.如權(quán)利要求1切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，該第一比較器，于該下橋開關(guān)開啟后，比較該相節(jié)點(diǎn)的電壓，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
9.如權(quán)利要求5切換式調(diào)節(jié)器的控制電路，其特征在于，更包含電壓源，于該下橋開關(guān)開啟時(shí)，提供第二電壓至該第一比較器的輸入端。
10.一種切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，該切換式調(diào)節(jié)器包括一對(duì)上橋開關(guān)和下橋開關(guān)經(jīng)相節(jié)點(diǎn)連接，藉由切換該上橋及下橋開關(guān)以控制電感電流及輸出電壓，該控制方法包含下列步驟于該下橋開關(guān)關(guān)閉后，比較該相節(jié)點(diǎn)的電壓，產(chǎn)生第一信號(hào)；根據(jù)該第一信號(hào)調(diào)整一延遲時(shí)間；以及根據(jù)該延遲時(shí)間，延遲傳送用以關(guān)閉該下橋開關(guān)的第二信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，當(dāng)該電感電流的感測(cè)值為該默認(rèn)值時(shí)，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，該默認(rèn)值代表該電感電流為零的感測(cè)值。
13.如權(quán)利要求11切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，該感測(cè)值及該默認(rèn)值為電壓值。
14.如權(quán)利要求13切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，該當(dāng)該電感電流為默認(rèn)值時(shí)，產(chǎn)生該第二信號(hào)的步驟包含將該相節(jié)點(diǎn)的電壓做為該感測(cè)值，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
15.如權(quán)利要求13切換式調(diào)節(jié)器的控制方法，其特征在于，該當(dāng)該電感電流的感測(cè)值為該默認(rèn)值時(shí)，產(chǎn)生該第二信號(hào)的步驟包含利用該電感電流流過一電阻形成的電壓差做為該感測(cè)值，產(chǎn)生該第二信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種切換式調(diào)節(jié)器的控制電路及方法，為解決現(xiàn)有技術(shù)無法自行修正由于偏移電壓所造成無法準(zhǔn)確判定零電感電流的時(shí)間點(diǎn)等問題而發(fā)明。于該下橋開關(guān)關(guān)閉后，比較該調(diào)節(jié)器中上橋開關(guān)及下橋開關(guān)之間相節(jié)點(diǎn)的電壓產(chǎn)生第一信號(hào)，根據(jù)該第一信號(hào)調(diào)整可調(diào)式延遲器的延遲時(shí)間，延遲傳送用以關(guān)閉該下橋開關(guān)的第二信號(hào)，以使下橋開關(guān)LG為零電感電流時(shí)關(guān)閉。
文檔編號(hào)H02M3/156GK102377338SQ201010259889
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者劉國(guó)平, 徐正青, 曾智偉, 李嘉榮 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司