電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法。時間產(chǎn)生器包括調(diào)整電路以及時間產(chǎn)生單元。調(diào)整電路接收關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的誤差信號。調(diào)整電路通過誤差信號與延遲運算電路來產(chǎn)生調(diào)整信號。時間產(chǎn)生單元依據(jù)誤差信號、調(diào)整信號及控制信號來產(chǎn)生時間信號。時間信號的寬度隨誤差信號與調(diào)整信號而改變。因此,時間產(chǎn)生器能反應(yīng)于暫態(tài)響應(yīng)來調(diào)整導(dǎo)通時間/斷開時間。
【專利說明】電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種電源調(diào)節(jié)技術(shù),且特別是有關(guān)于一種適用于電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的直流轉(zhuǎn)直流的電源設(shè)計,常采用固定導(dǎo)通時間(const on time, COT)架構(gòu)。圖1為現(xiàn)有技術(shù)基于固定導(dǎo)通時間架構(gòu)的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路示意圖。比較器110比較誤差信號Err與斜坡信號RAMP來產(chǎn)生比較信號CM。時間控制電路120利用固定導(dǎo)通時間機制來產(chǎn)生計數(shù)用的導(dǎo)通時間信號,并根據(jù)比較信號CM來設(shè)定脈寬調(diào)變信號PWM,其中導(dǎo)通時間Ton的寬度是與輸入電壓Vin和輸出電壓Vout有關(guān)。
[0003]圖2為電源轉(zhuǎn)換器100中的波形示意圖。請合并參閱圖1和圖2。通過誤差訊號Err與斜坡信號RAMP來決定導(dǎo)通時間Ton訊號何時輸出,其中誤差訊號Err的大小與反饋信號Vfb和參考電壓Vref兩者有關(guān)。并且在導(dǎo)通時間Ton訊號輸出的時刻,時間控制電路120開始計算導(dǎo)通時間信號Xon,而導(dǎo)通時間信號Xon中的每一周期的導(dǎo)通時間Ton是固定的。然而,現(xiàn)有技術(shù)的脈寬調(diào)變操作架構(gòu)雖可達到定頻的效果,但當(dāng)輸出電壓Vout隨著負(fù)載電流IL變化而改變時,時間控制電路120仍以固定頻率在一個周期內(nèi)提供相同的能量,于是電源轉(zhuǎn)換器100在負(fù)載瞬間變化期間的表現(xiàn)不佳。
[0004]另外,類似于圖1的電源轉(zhuǎn)換器100,將時間控制電路120改采用可調(diào)整導(dǎo)通時間機制。圖3為另一現(xiàn)有技術(shù)可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的波形示意圖?,F(xiàn)有技術(shù)可調(diào)整導(dǎo)通時間機制利用與輸出電壓Vout有關(guān)的誤差信號Err來當(dāng)作計數(shù)信號Cton結(jié)束的上界。當(dāng)負(fù)載瞬間變化時,脈寬調(diào)變信號PWM的導(dǎo)通時間Ton為可隨誤差信號Err而變動。在輸出電壓Vout的能量不足時,脈寬調(diào)變信號PWM的導(dǎo)通時間Ton會不斷地拉長。
[0005]圖4是現(xiàn)有技術(shù)固定導(dǎo)通時間機制與可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的波形比較示意圖。固定導(dǎo)通時間機制中的輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload的波形分別標(biāo)示為410、430,可調(diào)整導(dǎo)通時間機制中的輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload的波形分別標(biāo)示為420、440,而負(fù)載電流Iload的理想波形標(biāo)示為450。由圖4的波形比較,可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的負(fù)載電流(波形440)爬升速度相較于固定導(dǎo)通時間機制的負(fù)載電流(波形430)為快。但是,可調(diào)整導(dǎo)通時間機制在閉回路控制未穩(wěn)定前,輸出電壓Vout (波形420)會呈現(xiàn)不斷地振蕩。因此兩種現(xiàn)有技術(shù)皆無法改善輸出電壓Vout的振蕩情形。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]有鑒于此,本發(fā)明提出一種用于電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法,藉以解決先前技術(shù)所述及的問題。
[0007]本發(fā)明提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器,時間產(chǎn)生器包括調(diào)整電路以及時間產(chǎn)生單元。調(diào)整電路接收關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的誤差信號,且通過誤差信號與延遲運算電路來產(chǎn)生調(diào)整信號。時間產(chǎn)生單元耦接調(diào)整電路,且依據(jù)誤差信號、調(diào)整信號及控制信號來產(chǎn)生時間信號。時間信號的寬度隨誤差信號與調(diào)整信號而改變。
[0008]于本發(fā)明的一實施例中,控制信號為電源轉(zhuǎn)換器的第一比較器的比較結(jié)果,第一比較器接收誤差信號與斜波信號。
[0009]于本發(fā)明的一實施例中,控制信號為關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的斜波信號。
[0010]于本發(fā)明的一實施例中,延遲運算電路包括電阻、第一電容及第一電流源,電阻、第一電容及第一電流源耦接于共同節(jié)點,調(diào)整信號產(chǎn)生于共同節(jié)點。
[0011]于本發(fā)明的一實施例中,調(diào)整電路包括第一放大器與延遲運算電路,第一放大器的第一輸入端接收誤差信號,第一放大器的第二輸入端稱接第一放大器的輸出端,第一放大器的輸出端耦接延遲運算電路。
[0012]于本發(fā)明的一實施例中,延遲運算電路包括電阻、第一電容及第一電流源,電阻的一端稱接第一放大器的輸出端與第一放大器的第二輸入端,電阻的另一端、第一電容及第一電流源耦接于共同節(jié)點,調(diào)整信號產(chǎn)生于共同節(jié)點。
[0013]于本發(fā)明的一實施例中,調(diào)整信號與誤差信號的關(guān)系如下述表不式:
[0014]Vl=(Err-Vw) Delay,
[0015]其中Vl為調(diào)整信號,Err為誤差信號,Vw為預(yù)設(shè)電壓差值,Delay是指調(diào)整信號延遲所述誤差信號的預(yù)設(shè)時間。
[0016]于本發(fā)明的一實施例中,時間產(chǎn)生單元包括第二比較器與控制電路,第二比較器接收誤差信號與第一預(yù)設(shè)電壓,以控制控制電路產(chǎn)生時間信號。第一預(yù)設(shè)電壓與調(diào)整信號相關(guān)。
[0017]本發(fā)明另提供了一種電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生方法,時間信號產(chǎn)生方法包括步驟:接收關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的誤差信號;通過誤差信號與延遲運算手段來產(chǎn)生調(diào)整信號;以及依據(jù)誤差信號、調(diào)整信號及控制信號來產(chǎn)生時間信號。時間信號的寬度隨誤差信號與調(diào)整信號而改變。
[0018]基于上述,在本發(fā)明中的時間產(chǎn)生器利用關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的誤差信號與延遲運算手段來產(chǎn)生調(diào)整信號。時間產(chǎn)生器根據(jù)誤差信號、調(diào)整信號及控制信號來產(chǎn)生時間信號。此時間信號可用來調(diào)整輸出級內(nèi)的上橋開關(guān)與下橋開關(guān)的導(dǎo)通時間寬度,或是用來調(diào)整輸出級內(nèi)的上橋開關(guān)與下橋開關(guān)的斷開時間寬度。由于在負(fù)載瞬間變化時,時間產(chǎn)生器所提供的時間信號可以有效地加速收斂輸出電壓,因此能夠穩(wěn)定輸出電壓并且縮短振蕩時間,從而得以解決先前技術(shù)所述及的問題。
[0019]應(yīng)了解的是,上述一般描述及以下【具體實施方式】僅為例示性及闡釋性的,其并不能限制本發(fā)明所欲主張的范圍。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)基于固定導(dǎo)通時間架構(gòu)的直流轉(zhuǎn)直流轉(zhuǎn)換電路不意圖;
[0021]圖2為電源轉(zhuǎn)換器100中的波形示意圖;
[0022]圖3為另一現(xiàn)有技術(shù)可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的波形示意圖;
[0023]圖4是現(xiàn)有技術(shù)固定導(dǎo)通時間機制與可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的波形比較示意圖;
[0024]圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有固定導(dǎo)通時間機制的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖;
[0025]圖5B是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有固定關(guān)閉時間機制的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖;
[0026]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的時間產(chǎn)生器560的電路示意圖;
[0027]圖7是時間產(chǎn)生器560的波形示意圖;
[0028]圖8是現(xiàn)有技術(shù)固定導(dǎo)通時間機制與應(yīng)用了時間產(chǎn)生器560的波形比較示意圖;
[0029]圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的時間產(chǎn)生器560A的電路示意圖;
[0030]圖10是時間產(chǎn)生器的波形示意圖;
[0031]圖11繪示為本發(fā)明實施例的時間信號產(chǎn)生方法的流程圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]100:電源轉(zhuǎn)換器;
[0034]110:比較器;
[0035]120:時間控制電路;
[0036]410、420、430、440、450:波形;
[0037]500、500A:電源轉(zhuǎn)換器;
[0038]510:直流轉(zhuǎn)直流控制器;
[0039]520、A1、A2、A4、A5:放大器;
[0040]530:補償電路;
[0041]540、A3、A6:比較器;
[0042]550:斜坡產(chǎn)生器;
[0043]560、560A:時間產(chǎn)生器;
[0044]570:邏輯控制單元;
[0045]580:驅(qū)動器;
[0046]590:輸出級;
[0047]592:穩(wěn)壓電路;
[0048]594:反饋電路;
[0049]610、910:調(diào)整電路;
[0050]620、920:延遲運算電路;
[0051]630、930:時間產(chǎn)生單元;
[0052]640、940:控制電路;
[0053]810,820,830,840,850:波形;
[0054]CM:比較信號;
[0055]Cl:第一電容器;
[0056]C2:第二電容器;
[0057]Err:誤差信號;
[0058]GND:接地立而;
[0059]Iload:負(fù)載電流;
[0060]IVl:第一反相器;
[0061]IV2:第二反相器;
[0062]IV3:第三反相器;
[0063]IV4:第四反相器;
[0064]IV5:第五反相器;
[0065]IV6:第六反相器;
[0066]IV7:第七反相器;
[0067]IV8:第八反相器;
[0068]Il:第一電流源;
[0069]12:第二電流源;
[0070]13:第三電流源;
[0071]14:第四電流源;
[0072]L:電感器;
[0073]LG:下橋開關(guān);
[0074]N1、N2:共同節(jié)點;
[0075]PWM:脈寬調(diào)變信號;
[0076]RAMP:斜坡信號;
[0077]Rl:第一電阻;
[0078]R2:第二電阻;
[0079]ST:控制信號;
[0080]Sffl:第一開關(guān);
[0081]SW2:第二開關(guān);
[0082]SW3:第三開關(guān);
[0083]SW4:第四開關(guān);
[0084]SW5:第五開關(guān);
[0085]SW6:第六開關(guān);
[0086]S1:第一信號;
[0087]Td:時間;
[0088]Ton:導(dǎo)通時間;
[0089]TON、TOFF:時間信號;
[0090]UG:上橋開關(guān);
[0091]Vin:輸入電壓;
[0092]Vfb:反饋信號;
[0093]VDD:工作電壓;
[0094]Vout:輸出電壓;
[0095]Vramp:斜坡信號;
[0096]Vref:參考電壓;
[0097]Vx、Vw:預(yù)設(shè)電壓差值;
[0098]V1、V3:調(diào)整信號;
[0099]V2:第一預(yù)設(shè)電壓;
[0100]V4:第二預(yù)設(shè)電壓;
[0101]Won、Woff:重置信號;
[0102]Xon:導(dǎo)通時間信號;
[0103]Λ Vx、Λ Vw:壓差;
[0104](Err-Vw)nelay:延遲電壓(等同于 Vl);
[0105](Err+Vw) Delay:延遲電壓(等同于 V3 );
[0106]SllOl?S1105:本發(fā)明一不范性實施例的時間信號產(chǎn)生方法的各步驟。
【具體實施方式】
[0107]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實施例,并在附圖中說明所述的實施例的實例。另外,在圖式及實施方式中所使用的相同或類似標(biāo)號的元件/構(gòu)件是用來代表相同或類似部分。
[0108]在下述諸實施例中,當(dāng)元件被指為“連接”或“耦接”至另一元件時,其可為直接連接或耦接至另一元件,或可能存在介于其間的元件。術(shù)語“電路”表示為至少一元件或多個元件,或者主動的且/或被動的而耦接在一起的元件以提供合適功能。術(shù)語“信號”表示為至少一電流、電壓、負(fù)載、溫度、數(shù)據(jù)或其他信號。
[0109]圖5A是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有固定導(dǎo)通時間(const on time, COT)機制的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖。請參閱圖5A。電源轉(zhuǎn)換器500包括直流轉(zhuǎn)直流控制器510、輸出級590、電感器L、穩(wěn)壓電路592以及反饋電路594。在其他實施例中,輸出級590又可稱之為電源級(Power Stage)ο
[0110]直流轉(zhuǎn)直流控制器510包括放大器520、補償電路530、比較器540、斜坡產(chǎn)生器550、時間產(chǎn)生器560、邏輯控制單元570以及驅(qū)動器580。在本實施例中,放大器520例如為轉(zhuǎn)導(dǎo)(Transconductance)放大器,在其他實施例中,放大器520可為誤差放大器。放大器520的第一輸入端接收反饋信號Vfb,而放大器520的第二輸入端接收參考電壓Vref。反饋信號Vfb為輸出電壓Vout的比例信號。放大器520根據(jù)參考電壓Vref與反饋信號Vfb提供誤差信號Err。補償電路530用以補償及穩(wěn)定誤差信號Err。在本實施例中,斜坡產(chǎn)生器550可受到邏輯控制單元570的控制,并用于產(chǎn)生斜坡信號Vramp。在其他實施例中,斜坡產(chǎn)生器550可不受邏輯控制單元570的控制。此外,斜坡信號Vramp又可稱為類斜坡信號、三角坡信號或鋸齒坡信號,其可以為重復(fù)-下降形式的斜坡或是重復(fù)-上升形式的斜坡,端視應(yīng)用而決定。
[0111]比較器540比較斜坡信號Vramp與誤差信號Err,并產(chǎn)生控制信號ST。邏輯控制單元570根據(jù)時間信號TON (或T0FF)進行計算,據(jù)以產(chǎn)生脈寬調(diào)變信號PWM。驅(qū)動器580根據(jù)脈寬調(diào)變信號PWM來驅(qū)動輸出級590,據(jù)以控制上橋開關(guān)(high side switch)UG和下橋開關(guān)(low side switch) LG。輸出級590用以對輸入電壓Vin做直流轉(zhuǎn)直流的轉(zhuǎn)換,從而電源轉(zhuǎn)換器500可以產(chǎn)生并輸出一輸出電壓Vout。此外,當(dāng)負(fù)載電流Iload在瞬間發(fā)生變化時,輸出電壓Vout會隨之變動。
[0112]圖5B是根據(jù)本發(fā)明實施例的具有固定關(guān)閉時間(constant off time)機制的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖。請參閱圖5B。電源轉(zhuǎn)換器500A的電路架構(gòu)類似于電源轉(zhuǎn)換器500,因此相同的部件不再贅述。圖5A和圖5B之間的差別在于放大器520和放大器520A的輸入方式。在圖5B中,放大器520A的第一輸入端接收反饋信號Vfb,而放大器520A的第二輸入端接收參考電壓Vref。因此,圖5B的誤差信號Err與輸出信號Vout同相;圖5A的誤差信號Err與輸出信號Vout反相。
[0113]圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的時間產(chǎn)生器560的電路示意圖。請合并參閱圖5A和圖6。時間產(chǎn)生器560于直流轉(zhuǎn)直流控制器510之中可對輸出電壓Vout進行調(diào)節(jié)。時間產(chǎn)生器560包括調(diào)整電路610以及時間產(chǎn)生單元630。調(diào)整電路610包括延遲運算電路620。時間產(chǎn)生單元630耦接調(diào)整電路610。
[0114]于本實施例中,調(diào)整電路610接收關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器500的輸出電壓Vout的誤差信號Err,且通過誤差信號Err與延遲運算電路620來產(chǎn)生調(diào)整信號Vl。時間產(chǎn)生單元630依據(jù)誤差信號Err、調(diào)整信號Vl及控制信號ST來產(chǎn)生時間信號TON。時間信號TON的寬度將隨誤差信號Err與調(diào)整信號Vl而改變??刂菩盘朣T關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器500的斜波信號Vramp。關(guān)于時間產(chǎn)生器560的細(xì)節(jié)將于后文做詳細(xì)描述。
[0115]控制信號ST為電源轉(zhuǎn)換器500的比較器540的比較結(jié)果。比較器540的一輸入端接收誤差信號Err,且比較器540的另一輸入端接收斜波信號Vramp。
[0116]調(diào)整電路610包括放大器Al與延遲運算電路620。延遲運算電路620包括第一電阻R1、第一電流源Il以及第一電容器Cl。第一電阻R1、第一電流源Il及第一電容器Cl耦接于共同節(jié)點NI。放大器Al —輸入端耦接其輸出端,并且放大器Al的另一輸入端耦接誤差信號Err。第一電阻Rl的第一端稱接放大器Al的輸出端。第一電流源Il稱接于第一電阻Rl的第二端與接地端GND之間。第一電容器Cl耦接于第一電阻Rl的第二端與接地端GND之間。因此,在共同節(jié)點NI可產(chǎn)生調(diào)整信號VI。調(diào)整信號Vl為誤差信號Err減預(yù)設(shè)電壓差值Vw的結(jié)果,并且第一電容器Cl可延遲所述調(diào)整信號VI。調(diào)整信號Vl與誤差信號Err的關(guān)系如下述表不式:
[0117]Vl=(Err-1lXRl)nelay = (Err-Vw) Delay,
[0118]其中Vl為調(diào)整信號,Err為誤差信號,Vw為預(yù)設(shè)電壓差值,Delay是指調(diào)整信號延遲所述誤差信號的預(yù)設(shè)時間。
[0119]時間產(chǎn)生單元630包括比較器A3與控制電路640。比較器A3的一輸入端接收誤差信號Err,另一輸入端接收第一預(yù)設(shè)電壓V2。比較器A3的輸出端產(chǎn)生重置信號Won,用以控制第三開關(guān)SW3。比較器A3用以控制控制電路640產(chǎn)生時間信號TON。第一預(yù)設(shè)電壓V2與調(diào)整信號Vl相關(guān)。
[0120]控制電路640包括第二開關(guān)SW2、第三開關(guān)SW3、第一反相器IVl、第二反相器IV2、第三反相器IV3、第四反相器IV4、放大器A2、第二電容器C2、第二電流源12以及第一開關(guān)SWl。
[0121]當(dāng)圖5A的斜坡信號Vramp為重復(fù)-下降形式的斜坡,則在誤差信號Err大于斜坡信號Vramp時將導(dǎo)通第二開關(guān)SW2并斷開第一開關(guān)SWl,并且第二電容器C2由放大器A2的第一輸入端所鎖定的電壓位準(zhǔn)開始充電,其中充電電流為12。放大器A2的第二輸入端所參考的電壓位準(zhǔn)為調(diào)整信號VI。
[0122]當(dāng)決定導(dǎo)通時間的第一預(yù)設(shè)電壓V2達到誤差信號Err的電壓值時,重置信號Won將使第三開關(guān)SW3導(dǎo)通,于是第四反相器IV4輸出第一信號SI使第一開關(guān)SWl導(dǎo)通,亦即釋放第二電容器C2上的能量,從而第一預(yù)設(shè)電壓V2被箝制在延遲電壓(Err-Vw)ltelay (此延遲電壓等同于VI)。
[0123]圖7是時間產(chǎn)生器560的波形示意圖。請合并參閱圖6和圖7。誤差信號Err與調(diào)整信號Vl的波形在時間軸相差一時間Td。時間產(chǎn)生單兀630根據(jù)誤差信號Err、調(diào)整信號Vl及控制信號ST所形成的電壓差異區(qū)間{Err?(Err-Vw)Delay}來產(chǎn)生時間信號TON。由于誤差信號Err與調(diào)整信號Vl相差一時間Td,因此所述電壓差異區(qū)間{Err?(Err-Vw)Delay}的壓差Λ Vw = Err-(Err_Vw)Delay且可能呈現(xiàn)三種情況:壓差Λ Vw等于Vw (Vw = Il XRl);壓差Λ Vw大于Vw ;壓差Λ Vw小于Vw。
[0124]時間信號TON將隨著如圖5A的輸出電壓Vout的改變而變動。時間產(chǎn)生單元630在壓差Λ Vw大于Vw時,將時間信號TON的導(dǎo)通時間拉長(亦即可被用來拉長輸出級的上橋開關(guān)的導(dǎo)通時間,或相對地被用來縮短輸出級的下橋開關(guān)的導(dǎo)通時間)。時間產(chǎn)生單元630在壓差Λ Vw小于Vw時,將時間信號TON的導(dǎo)通時間縮短(亦即可被用來縮短輸出級的上橋開關(guān)的導(dǎo)通時間,或相對地被用來拉長輸出級的下橋開關(guān)的導(dǎo)通時間)。
[0125]時間信號TON可被用來控制輸出級的開關(guān)導(dǎo)通時間。當(dāng)發(fā)生負(fù)載電流發(fā)生瞬間變化(transient)時,時間信號TON可因應(yīng)輸出電壓的變化而先增加脈寬調(diào)變信號PWM的脈波寬度,并于輸出電壓Vout的能量漸足時再適時地縮小脈波寬度。故,直流轉(zhuǎn)直流控制器可以根據(jù)時間信號TON適應(yīng)性調(diào)整脈寬調(diào)變信號PWM的脈波寬度,據(jù)以調(diào)節(jié)輸出電壓。
[0126]圖8是現(xiàn)有技術(shù)固定導(dǎo)通時間機制與應(yīng)用了時間產(chǎn)生器560的波形比較示意圖。固定導(dǎo)通時間機制中的輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload的波形分別標(biāo)示為810、830。本發(fā)明實施例的輸出電壓Vout與負(fù)載電流Iload的波形分別標(biāo)示為820、840,而負(fù)載電流Iload的理想波形標(biāo)示為850。由圖8的波形比較,可調(diào)整導(dǎo)通時間機制的負(fù)載電流(波形840)爬升速度相較于固定導(dǎo)通時間機制的負(fù)載電流(波形830)為快。此外,本發(fā)明實施例的輸出電壓Vout (波形820)會很快地收斂,因此能夠穩(wěn)定輸出電壓Vout并且縮短振蕩時間。
[0127]圖9是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的時間產(chǎn)生器560A的電路示意圖,其適用于固定關(guān)閉時間(const off time)機制。此外,類似于圖6的電路架構(gòu),時間信號TOFF可被用來控制輸出級的上橋開關(guān)或下橋開關(guān)的導(dǎo)通/斷開時間。時間產(chǎn)生器560A于電源轉(zhuǎn)換器器500之中可對輸出電壓Vout進行調(diào)節(jié)。時間產(chǎn)生器560A包括調(diào)整電路910與時間產(chǎn)生單元930。調(diào)整電路910包括延遲運算電路920。時間產(chǎn)生單元930耦接調(diào)整電路910。上述各個電路的功能及其運作與上述第一實施例類似,惟,時間產(chǎn)生單元930依據(jù)誤差信號Err、調(diào)整信號V3及控制信號ST來產(chǎn)生時間信號T0FF。時間信號TOFF的寬度將隨誤差信號Err與調(diào)整信號V3而改變。
[0128]此外,延遲運算電路920所設(shè)置的位置也與上述第一實施例不同。第一實施例中的延遲運算電路620耦接在放大器Al的反相輸入端與接地端之間,本實施例的延遲運算電路920耦接在放大器A4與工作電壓VDD之間。因此,調(diào)整信號V3與誤差信號Err的關(guān)系如下述表示式:
[0129]V3=(Err+I3XR2)Delay = (Err+Vx)Delay,
[0130]其中V3為調(diào)整信號,Err為誤差信號,Vx為預(yù)設(shè)電壓差值,Delay是指調(diào)整信號延遲所述誤差信號的預(yù)設(shè)時間。
[0131]時間產(chǎn)生單元930包括比較器A6與控制電路940??刂齐娐?40包括第一反相器IV1、第六反相器IV6、第七反相器IV7、第八反相器IV8、第五開關(guān)SW5、第六開關(guān)SW6、放大器A5、第四電容器C4、第四電流源14以及第四開關(guān)SW4。時間產(chǎn)生單元930還可包括第五反相器IV5。
[0132]當(dāng)圖5A的斜坡信號Vramp為重復(fù)-上升型式的斜坡,則在誤差信號Err大于斜坡信號Vramp時將導(dǎo)通第五開關(guān)SW5并斷開第四開關(guān)SW4,并且第四電容器C4由放大器A5的反相輸入端所鎖定的電壓位準(zhǔn)開始充電,其中充電電流為14。比較器A6的反相輸入端所參考的電壓位準(zhǔn)為調(diào)整信號V3。
[0133]當(dāng)決定導(dǎo)通時間的第二預(yù)設(shè)電壓V4達到延遲電壓(Err+Vx)Delay (此延遲電壓等同于V3)時,重置信號Woff將使第六開關(guān)SW6導(dǎo)通,于是第六反相器IV6輸出第一信號SI使第四開關(guān)SW4導(dǎo)通,亦即釋放第四電容器C4上的能量,從而第二預(yù)設(shè)電壓V4被箝制在誤差信號Err。
[0134]圖10是時間產(chǎn)生器的波形示意圖。在圖10中繪示了兩種時間產(chǎn)生器560和560A的波形。關(guān)于時間產(chǎn)生器560的波形可參閱圖7的描述而不加以贅述。請合并參閱圖9和圖10。誤差信號Err與調(diào)整信號V3的波形在時間軸相差一時間Td。時間產(chǎn)生單元930根據(jù)誤差信號Err、調(diào)整信號V3及控制信號ST所形成的電壓差異區(qū)間{(Err+Vx)Delay?Err}來產(chǎn)生時間信號T0FF。由于誤差信號Err與調(diào)整信號V3相差時間Td,因此所述電壓差異區(qū)間{(Err+Vx)Delay?Err}的壓差Λ Vx = (Err+Vx) Delay-Err且可能呈現(xiàn)三種情況:壓差Δ Vx等于Vx (亦即I3XR2);壓差Λ Vx大于Vx ;壓差Λ Vx小于Vx。
[0135]時間信號TOFF將隨著如圖5A的輸出電壓Vout的改變而變動。時間產(chǎn)生單元930在壓差Λ Vx小于Vx時,將時間信號TOFF的斷開時間拉長(亦即可被用來拉長輸出級的上橋開關(guān)的斷開時間,或相對地被用來縮短輸出級的下橋開關(guān)的斷開時間)。此外,時間產(chǎn)生單元930在壓差Λ Vx大于Vx時,將時間信號TOFF的斷開時間縮短(亦即可被用來縮短輸出級的上橋開關(guān)的斷開時間,或相對地被用來拉長輸出級的下橋開關(guān)的斷開時間)。
[0136]時間信號TOFF可被用來控制輸出級的開關(guān)斷開時間。當(dāng)發(fā)生負(fù)載瞬變時,時間信號TOFF可因應(yīng)輸出電壓Vout的變化而先增加脈寬調(diào)變信號PWM的脈波寬度,并于輸出電壓Vout的能量漸足時再適時地縮小脈波寬度。故,直流轉(zhuǎn)直流控制器可以根據(jù)時間信號TOFF適應(yīng)性調(diào)整脈寬調(diào)變信號PWM的脈波寬度,據(jù)以調(diào)節(jié)輸出電壓。
[0137]基于上述實施例所揭示的內(nèi)容,圖5Α中的誤差信號Err與輸出電壓Vout反相。當(dāng)圖5Α的斜坡信號Vramp為重復(fù)-下降形式的斜坡時,若運用所述時間產(chǎn)生單元630則可經(jīng)由預(yù)設(shè)電壓差值Vw算出時間信號TON。當(dāng)圖5A的斜坡信號Vramp為重復(fù)-上升形式的斜坡時,若運用所述時間產(chǎn)生單元930則可經(jīng)由預(yù)設(shè)電壓差值Vx算出時間信號T0FF。
[0138]另外,圖5B中的誤差信號Err與輸出電壓Vout同相。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述揭示的內(nèi)容推演出應(yīng)用于圖5B的技術(shù)。亦即,當(dāng)圖5B的斜坡信號Vramp為重復(fù)-上升形式的斜坡時,若運用所述時間產(chǎn)生單元630則可經(jīng)由預(yù)設(shè)電壓差值Vx算出時間信號TON。當(dāng)圖5B的斜坡信號Vramp為重復(fù)-下降形式的斜坡時,若運用所述時間產(chǎn)生單元930則可經(jīng)由預(yù)設(shè)電壓差值Vw算出時間信號T0FF。故,本發(fā)明實施例時間產(chǎn)生單元可經(jīng)由電壓差異區(qū)間{Err ?(Err-Vw)Delay}、{(Err+Vx)Delay ?Err}算出時間信號 T0N/T0FF。
[0139]另外,基于上述實施例所揭示的內(nèi)容,可以匯整出一種通用的電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生方法。更清楚來說,圖11繪示為本發(fā)明實施例的時間信號產(chǎn)生方法的流程圖。請參閱圖11,本實施例的時間信號產(chǎn)生方法適用于直流轉(zhuǎn)直流控制器之中對輸出電壓進行調(diào)節(jié),且可以包括以下步驟:
[0140]接收關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓Vout (如圖5A的繪示)的誤差信號Err (步驟S1101)。
[0141]通過誤差信號Err與延遲運算手段來產(chǎn)生調(diào)整信號Vl (步驟S1103),其中延遲運算手段例如圖6的延遲運算電路620或是圖9的延遲運算電路920。
[0142]接著,依據(jù)誤差信號Err、調(diào)整信號Vl及控制信號ST來產(chǎn)生時間信號T0N/T0FF(步驟S1105)。值得一提的是,時間信號T0N/T0FF的寬度會隨誤差信號與調(diào)整信號而改變,控制信號ST是關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的斜波信號Vramp。
[0143]綜上所述,在本發(fā)明中的時間產(chǎn)生器利用關(guān)聯(lián)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的誤差信號與延遲運算手段來產(chǎn)生調(diào)整信號。時間產(chǎn)生器根據(jù)誤差信號、調(diào)整信號及控制信號來產(chǎn)生時間信號。此時間信號可用來調(diào)整輸出級內(nèi)的上橋開關(guān)與下橋開關(guān)的導(dǎo)通時間寬度,或是用來調(diào)整輸出級內(nèi)的上橋開關(guān)與下橋開關(guān)的斷開時間寬度。由于在負(fù)載瞬間變化時,時間產(chǎn)生器所提供的時間信號可以有效地加速收斂輸出電壓,因此能夠穩(wěn)定輸出電壓并且縮短振蕩時間,從而得以解決先前技術(shù)所述及的問題。
[0144]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電源轉(zhuǎn)換器的時間產(chǎn)生器,其特征在于,包括: 一調(diào)整電路,接收關(guān)聯(lián)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓的一誤差信號,且通過所述誤差信號與一延遲運算電路來產(chǎn)生一調(diào)整信號;以及 一時間產(chǎn)生單元,耦接所述調(diào)整電路,且依據(jù)所述誤差信號、所述調(diào)整信號及一控制信號來產(chǎn)生一時間信號,其中所述時間信號的寬度隨所述誤差信號與所述調(diào)整信號而改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述控制信號為所述電源轉(zhuǎn)換器的一第一比較器的比較結(jié)果,所述第一比較器接收所述誤差信號與一斜波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述控制信號為關(guān)聯(lián)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一斜波信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述延遲運算電路包括一電阻、一第一電容及一第一電流源,所述電阻、所述第一電容及所述第一電流源耦接于一共同節(jié)點,所述調(diào)整信號產(chǎn)生于所述共同節(jié)點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述調(diào)整電路包括一第一放大器與所述延遲運算電路,所述第一放大器的一第一輸入端接收所述誤差信號,所述第一放大器的一第二輸入端耦接所述第一放大器的一輸出端,所述第一放大器的輸出端耦接所述延遲運算電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述延遲運算電路包括一電阻、一第一電容及一第一電流源,所述電阻的一端稱接所述第一放大器的輸出端與所述第一放大器的第二輸入端,所述電阻的另一端、所述第一電容及所述第一電流源耦接于一共同節(jié)點,所述調(diào)整信號產(chǎn)生于所述共同節(jié)點。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述調(diào)整信號與所述誤差信號的關(guān)系如下述表示式:
Vl=(Err-Vw) Delay, 其中Vl為所述調(diào)整信號,Err為所述誤差信號,Vw為一預(yù)設(shè)電壓差值,Delay是指所述調(diào)整信號延遲所述誤差信號的一預(yù)設(shè)時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間產(chǎn)生器,其特征在于,所述時間產(chǎn)生單元包括一第二比較器與一控制電路,所述第二比較器接收所述誤差信號與一第一預(yù)設(shè)電壓,以控制所述控制電路產(chǎn)生所述時間信號,其中所述第一預(yù)設(shè)電壓與所述調(diào)整信號相關(guān)。
9.一種電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生方法,其特征在于,包括: 接收關(guān)聯(lián)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓的一誤差信號; 通過所述誤差信號與一延遲運算手段來產(chǎn)生一調(diào)整信號;以及 依據(jù)所述誤差信號、所述調(diào)整信號及一控制信號來產(chǎn)生一時間信號,其中所述時間信號的寬度隨所述誤差信號與所述調(diào)整信號而改變。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時間信號產(chǎn)生方法,其特征在于,所述控制信號為所述電源轉(zhuǎn)換器的一第一比較器的比較結(jié)果,所述第一比較器接收所述誤差信號與一斜波信號。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時間信號產(chǎn)生方法,其特征在于,所述延遲運算手段為使用一延遲運算電路,所述延遲運算電路包括一電阻、一第一電容及一第一電流源,所述電阻、所述第一電容及所述第一電流源耦接于一共同節(jié)點,所述調(diào)整信號產(chǎn)生于所述共同節(jié)點。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時間信號產(chǎn)生方法,其特征在于,所述調(diào)整信號與所述誤差信號的關(guān)系如下述表示式:
Vl=(Err-Vw)nelay, 其中Vl為所述調(diào)整信號,Err為所述誤差信號,Vw為一預(yù)設(shè)電壓差值,Delay是指所述調(diào)整信號延遲所述誤差信號的一預(yù)設(shè)時間。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的時間信號產(chǎn)生方法,其特征在于,依據(jù)所述誤差信號、所述調(diào)整信號及所述控制信號來產(chǎn)生所述時間信號的步驟包括: 使用一時間產(chǎn)生單元來產(chǎn)生所述時間信號,所述時間產(chǎn)生單元包括一第二比較器與一控制電路,所述第二比較器接收所述誤差信號與一第一預(yù)設(shè)電壓,以控制所述控制電路產(chǎn)生所述時間信號,其中所述第一預(yù)設(shè)電壓與所述調(diào)整信號相關(guān)。
【文檔編號】H02M3/155GK104167904SQ201310262905
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】陳雅萍 申請人:力智電子股份有限公司