時間信號產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種時間信號產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法。時間信號產(chǎn)生方法包括以下步驟。根據(jù)誤差信號產(chǎn)生誤差延遲信號，其中誤差信號相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓；以及根據(jù)誤差信號與誤差延遲信號產(chǎn)生時間信號。此時間信號可用來加速電源轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度。
【專利說明】時間信號產(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)于一種電源轉(zhuǎn)換技術(shù)，尤指一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖。請合并參閱圖1和圖2?，F(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器100的設(shè)計常采用固定導(dǎo)通時間的架構(gòu)。斜波產(chǎn)生器140產(chǎn)生具有固定式三角波的斜波信號Xramp。比較器110比較誤差信號Xerr與斜波信號Xramp來產(chǎn)生比較信號Xcm。時間控制電路120根據(jù)比較信號Xcm、輸入電壓Vin及輸出電壓Vout來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號Xpwm,其中脈寬調(diào)制信號Xpwm的每一周期的導(dǎo)通時間Ton的寬度是固定值，且導(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]在電源轉(zhuǎn)換器100中，比較器110藉由誤差信號Xerr與斜波信號Xramp來產(chǎn)生比較信號Xcm。時間控制電路120藉由比較信號Xcm來決定何時輸出脈寬調(diào)制信號Xpwm的導(dǎo)通時間Ton。誤差信號Xerr的振幅與反饋信號Vfb和參考電壓Vref兩者有關(guān)。時間控制電路120在決定輸出脈寬調(diào)制信號Xpwm的導(dǎo)通時間Ton的時刻，開始計算并生成導(dǎo)通時間Ton,而且脈寬調(diào)制信號Xpwm中的每一周期的導(dǎo)通時間Ton是固定的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的脈寬調(diào)制的操作架構(gòu)雖可達(dá)到固定頻率的效果，但是在電源轉(zhuǎn)換器100的輸出端上的電容器CL的等效串聯(lián)電阻ESR以及電感器L的等效串聯(lián)電阻DCR皆很小時，電容器CL及電感器L因應(yīng)負(fù)載的瞬間變化(load transient)時所提供的補(bǔ)償能量將會延遲，因此反饋信號Vfb、誤差信號Xerr也會跟著延遲。原本由補(bǔ)償電路130所產(chǎn)生的誤差信號Xerr已經(jīng)不能被用來收斂輸出電壓Vout。此外，由于斜波信號Xramp的導(dǎo)通時間Ton是固定的，將無法隨著負(fù)載的瞬間變化而改變導(dǎo)通時間Ton的時間長度。上述種種原因?qū)⒃斐呻娫崔D(zhuǎn)換器100的輸出電壓Vout有不穩(wěn)定的振蕩情形。
[0005]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的時間控制電路的電路圖。請參閱圖3。時間控制電路320包括電流源It、P型金氧半晶體管MP1及MP2、開關(guān)S3、電容器C1以及比較器322。電流源It、P型金氧半晶體管MP1及MP2組成電流鏡。電流源It與輸入電壓Vin有關(guān)。當(dāng)脈寬調(diào)制信號為邏輯高位準(zhǔn)時，則相對于脈寬調(diào)制信號的反相信號PWMB為邏輯低位準(zhǔn)，因而截止了開關(guān)S3。并且，以將Μ倍放大系數(shù)乘與電流源It的電流M*It對電容器Cl充電，直到充電電壓Xc的位準(zhǔn)大于輸出電壓Vout時，比較器322才結(jié)束導(dǎo)通時間Ton的計數(shù)。
[0006]圖4為現(xiàn)有技術(shù)使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制的波形示意圖。請參閱圖4。可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制是根據(jù)與輸出電壓有關(guān)的誤差信號Xerr來作為計數(shù)結(jié)束的上界。尤其在負(fù)載的瞬間變化時，采取變動的計數(shù)。但是此種作法在輸出電壓的能量不足時，該計數(shù)機(jī)制為了增長導(dǎo)通時間Ton而會不斷地計數(shù)。
[0007]圖5為現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)中使用固定式計數(shù)機(jī)制與使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制的波形示意圖。請參閱圖5。假設(shè)電源轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)使用固定式計數(shù)機(jī)制，則其相關(guān)波形如圖5繪示為輸出電壓Vout與電感電流IL。假設(shè)電源轉(zhuǎn)換器的電路架構(gòu)使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制，則其相關(guān)波形如圖5繪示為輸出電壓Voutl與電感電流IL1?，F(xiàn)在觀察電感電流IL的波形與電感電流IL1的波形，以電感電流IL1的波形爬升速度較快。
[0008]如圖1所繪示，若輸出端的穩(wěn)壓電容CL的等效串聯(lián)電阻ESR以及電感L的等效串聯(lián)電阻DCR皆很小時，原本由補(bǔ)償電路130產(chǎn)生的誤差信號Xerr已經(jīng)不能提供回路足夠的穩(wěn)定度，將造成輸出電壓Vout有不穩(wěn)定的振蕩情形。再參考圖5，觀察電感電流IL1的波形，電感電流IL1的電流值變化為:先急速拉升電流值，之后再急速降低電流值。電感電流IL1的波形呈現(xiàn)幾次振蕩，最后電流值大小會穩(wěn)定于負(fù)載電流Iload的電流值。雖然使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制可用來改善固定式計數(shù)機(jī)制的安定時間(settling time),但是輸出電壓Voutl的波形仍有振蕩情形，實質(zhì)上并無特別改善。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]有鑒于此，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生器及時間信號產(chǎn)生方法，藉以解決現(xiàn)有技術(shù)所述及的問題。
[0010]本發(fā)明提出一種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器。時間信號產(chǎn)生器包括輸入單元、延遲單元、時間信號單元以及轉(zhuǎn)換控制元件。延遲單元稱輸入單元，且依據(jù)誤差信號產(chǎn)生誤差延遲信號。時間信號單元用以提供時間信號。轉(zhuǎn)換控制元件耦接輸入單元、延遲單元及時間信號單元，以藉由誤差信號與誤差延遲信號來控制時間信號單元產(chǎn)生時間信號。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，轉(zhuǎn)換控制元件接收誤差信號與誤差延遲信號的差值，以藉由差值來控制時間信號單元的操作。
[0012]在本發(fā)明的一實施例中，轉(zhuǎn)換控制元件具有K倍放大系數(shù)，轉(zhuǎn)換控制元件接收誤差信號與誤差延遲信號的差值，以藉由差值乘與K倍放大系數(shù)來控制時間信號單元的操作。
[0013]在本發(fā)明的一實施例中，延遲單元包括電阻與電容器，電阻耦接輸入單元與轉(zhuǎn)換控制元件，電容器耦接電阻與轉(zhuǎn)換控制元件。
[0014]在本發(fā)明的一實施例中，時間信號單元包括比較器，比較器的第一輸入端耦接轉(zhuǎn)換控制元件的輸出。
[0015]在本發(fā)明的一實施例中，時間信號單元還包括充電單元，比較器的第二輸入端耦接充電單元。
[0016]在本發(fā)明的一實施例中，時間信號單元包括比較器與充電單元，比較器的第一輸入端接收輸出電壓，比較器的第二輸入端耦接充電單元與轉(zhuǎn)換控制元件。
[0017]在本發(fā)明的一實施例中，轉(zhuǎn)換控制元件為電壓控制電壓源元件時，轉(zhuǎn)換控制元件提供控制信號至?xí)r間信號單元，且控制信號隨著電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變時間信號單元的時間信號的長度。
[0018]在本發(fā)明的一實施例中，轉(zhuǎn)換控制元件為電壓控制電流源元件時，轉(zhuǎn)換控制元件從時間信號單元汲取一汲取電流，且汲取電流隨著電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變時間信號單元的時間信號的長度。
[0019]本發(fā)明另提出一種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器。時間信號產(chǎn)生器根據(jù)誤差信號來產(chǎn)生誤差延遲信號，且根據(jù)誤差信號與誤差延遲信號產(chǎn)生時間信號，其中誤差信號相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。
[0020]本發(fā)明另提出一種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器。時間信號產(chǎn)生器包括誤差信號調(diào)整電路以及時間信號單元。誤差信號調(diào)整電路接收誤差信號，以產(chǎn)生誤差延遲信號，其中誤差信號相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。時間信號單元耦接誤差信號調(diào)整電路。時間信號單元藉由誤差信號與誤差延遲信號的一處理結(jié)果來產(chǎn)生時間信號。
[0021]在本發(fā)明的一實施例中，誤差信號調(diào)整電路包括輸入單元、延遲單元以及轉(zhuǎn)換控制元件。輸入單元接收誤差信號。延遲單元耦接輸入單元，且依據(jù)誤差信號產(chǎn)生誤差延遲信號。轉(zhuǎn)換控制元件耦接輸入單元、延遲單元及時間信號單元，以藉由誤差信號與誤差延遲信號來控制時間信號單元產(chǎn)生時間信號。
[0022]本發(fā)明另提出一種時間信號產(chǎn)生方法，應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換器。時間信號產(chǎn)生方法包括下列步驟。根據(jù)誤差信號產(chǎn)生誤差延遲信號，其中誤差信號相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器的輸出電壓。根據(jù)誤差信號與誤差延遲信號產(chǎn)生時間信號。
[0023]在本發(fā)明的一實施例中，根據(jù)誤差信號與誤差延遲信號產(chǎn)生時間信號的步驟包括:計算誤差信號與誤差延遲信號的差值；以及根據(jù)差值產(chǎn)生時間信號。
[0024]在本發(fā)明的一實施例中，根據(jù)差值產(chǎn)生時間信號的步驟包括:將差值乘與K倍放大系數(shù)；以及利用經(jīng)放大的差值來產(chǎn)生時間信號。
[0025]基于上述，本發(fā)明的時間信號產(chǎn)生器以及時間信號產(chǎn)生方法利用誤差信號與誤差延遲信號來產(chǎn)生時間信號，以反應(yīng)負(fù)載的瞬間變化而改變導(dǎo)通時間的長度。此時間信號可用來加速電源轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度，以使輸出電壓快速回到穩(wěn)定狀態(tài)及改善暫態(tài)響應(yīng)。
[0026]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】
[0027]下面的所附圖式是本發(fā)明的說明書的一部分，其繪示了本發(fā)明的示例實施例，所附圖式與說明書的描述一起用來說明本發(fā)明的原理。
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖；
[0029]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖；
[0030]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的時間控制電路的電路圖；
[0031]圖4為現(xiàn)有技術(shù)使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制的波形示意圖；
[0032]圖5為現(xiàn)有技術(shù)技術(shù)中使用固定式計數(shù)機(jī)制與使用可調(diào)整導(dǎo)通時間的計數(shù)機(jī)制的波形示意圖；
[0033]圖6是依照本發(fā)明一實施例的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖；
[0034]圖7是依照本發(fā)明第一實施例的時間信號產(chǎn)生器的電路示意圖；
[0035]圖8是依照本發(fā)明第一實施例的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖；
[0036]圖9是依照本發(fā)明第二實施例的時間信號產(chǎn)生器的電路示意圖；
[0037]圖10是依照本發(fā)明第二實施例的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖；
[0038]圖11與圖12繪示為本發(fā)明實施例的電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生方法的流程圖；
[0039]10:驅(qū)動器；
[0040]20:輸出級；
[0041]21:上橋開關(guān)；
[0042]22:下橋開關(guān)；
[0043]30:反饋電路；
[0044]40:脈寬調(diào)制信號控制電路；
[0045]100:電源轉(zhuǎn)換器；
[0046]110:比較器；
[0047]120:時間控制電路；
[0048]130:補(bǔ)償電路；
[0049]140:斜波產(chǎn)生器；
[0050]320:時間控制電路；
[0051]322:比較器；
[0052]410:誤差放大器；
[0053]412:補(bǔ)償電路；
[0054]420、420A、420B:誤差信號調(diào)整電路；
[0055]422:輸入單元(放大器)；
[0056]423:延遲單元；
[0057]424,426:轉(zhuǎn)換控制元件；
[0058]428:電流源；
[0059]430、430A、430B:時間信號單元；
[0060]432:電流源；
[0061]434:比較器；
[0062]436:時間控制單元；
[0063]440、440A、440B:時間信號產(chǎn)生器；
[0064]450:比較器；
[0065]460:斜波產(chǎn)生器；
[0066]470:控制電路；
[0067]480:充電單元；
[0068]600:電源轉(zhuǎn)換器；
[0069]Cdelay:電容器；
[0070]CL:電容器；
[0071]Cton:電容器；
[0072]C1:電容器；
[0073]DCR:等效串聯(lián)電阻；
[0074]ESR:等效串聯(lián)電阻；
[0075]GND:接地立而；
[0076]IL、IL1:電感電流；
[0077]Iload:負(fù)載電流；
[0078]It:電流源；
[0079]Iton_err:汲取電流；
[0080]K:放大系數(shù)；
[0081]L:電感器；
[0082]LG:下橋開關(guān)控制電壓；
[0083]PWMB:反相信號；
[0084]Rdelay:電阻；
[0085]MPUMP2:P型金氧半晶體管；
[0086]M*It:電流；
[0087]N*Vin:電流源的電流值；
[0088]Ramp:斜波信號；
[0089]SPWM:時間信號；
[0090]S1、S2、S3:開關(guān);
[0091]S1101 ?S1111:步驟;
[0092]Ton:導(dǎo)通時間；
[0093]UG:上橋開關(guān)控制電壓；
[0094]Vcm:比較信號；
[0095]VCC:工作電壓；
[0096]VC1、VC2:計數(shù)用信號；
[0097]Verr:誤差信號；
[0098]Verr_delay:誤差延遲信號；
[0099]Vfb:反饋信號；
[0100]Vin:輸入電壓；
[0101]Vpwm:脈寬調(diào)制信號；
[0102]Vout、Voutl:輸出電壓；
[0103]Vref:參考信號；
[0104]Vton:充電電壓；
[0105]Vton_hb:控制信號；
[0106]Xc:充電電壓；
[0107]Xcm:比較信號；
[0108]Xerr:誤差信號；
[0109]Xpwm:脈寬調(diào)制信號；
[0110]Xramp:斜波信號；
[0111]δ:差值。

【具體實施方式】
[0112]現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的示范性實施例，并在附圖中說明所述示范性實施例的實例。另外，在圖式及實施方式中所使用相同或類似標(biāo)號的元件/構(gòu)件是用來代表相同或類似部分。
[0113]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”可表示為至少一元件或多個元件，或者主動地且/或被動地而耦接在一起的元件以提供合適功能。術(shù)語“信號”可表示為至少一電流、電壓、負(fù)載、溫度、數(shù)據(jù)或其他信號。斜波信號又可為類斜波信號、三角波信號或鋸齒波信號，其可以為重復(fù)-下降形式的斜波或是重復(fù)-上升形式的斜波，端視應(yīng)用而決定。應(yīng)理解，貫穿本說明書以及圖式所指代的信號，其物理特性可以為電壓或是電流。
[0114]圖6是依照本發(fā)明一實施例的電源轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖。請參閱圖6。電源轉(zhuǎn)換器600包括驅(qū)動器10、輸出級20、電感器L、電容器CL、反饋電路30以及脈寬調(diào)制信號控制電路40。脈寬調(diào)制信號控制電路40包括誤差放大器410、時間信號產(chǎn)生器440、比較器450、斜波產(chǎn)生器460以及控制電路470。脈寬調(diào)制信號控制電路40還可包括補(bǔ)償電路412。斜波產(chǎn)生器460接受控制電路470的控制操作，可以產(chǎn)生斜波信號Ramp。輸出級20內(nèi)的上橋開關(guān)(high side switch)21的第一端接收輸入電壓Vin。下橋開關(guān)(low side switch)22耦接于上橋開關(guān)21的第二端與接地端GND之間。
[0115]在本發(fā)明的一實施例中，脈寬調(diào)制信號控制電路40與驅(qū)動器10可以組成直流對直流控制器(DC-DC controller)，或者脈寬調(diào)制信號控制電路40亦可直接成為直流對直流控制器。另外，脈寬調(diào)制信號控制電路40、驅(qū)動器10及輸出級20可以組成直流對直流轉(zhuǎn)換器(DC-DC converter)。此外，無論是直流對直流控制器或直流對直流轉(zhuǎn)換器實施在積體電路時，脈寬調(diào)制信號控制電路40中的補(bǔ)償電路412可以設(shè)置在上述積體電路的外部。
[0116]誤差放大器410接收反饋信號Vfb與參考信號Vref來產(chǎn)生誤差信號Verr。誤差信號Verr相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器600的輸出電壓Vout。
[0117]時間信號產(chǎn)生器440包括誤差信號調(diào)整電路420以及時間信號單元430。時間信號產(chǎn)生器440接收輸入電壓Vin、輸出電壓Vout以及誤差信號Verr。誤差信號調(diào)整電路420接收并延遲誤差信號Verr，產(chǎn)生誤差延遲信號Verr_delay。此外，誤差信號調(diào)整電路420可以藉由誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay的處理結(jié)果來控制時間信號單元430產(chǎn)生時間信號SPWM。例如:在一實施例中，誤差信號調(diào)整電路420藉由誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay來產(chǎn)生如圖7繪示的控制信號Vton_hb，以控制時間信號單元430的操作。在另一實施例中，誤差信號調(diào)整電路420藉由誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay來產(chǎn)生如圖9繪示的汲取電流Iton_err。稍后將描述控制信號Vton_hb、汲取電流Iton_err的操作。因此，時間信號單元430受到來自誤差信號調(diào)整電路420的控制信號Vton_hb或是汲取電流Iton_err而提供時間信號SPWM,并傳送至控制電路470。
[0118]比較器450的第一輸入端、第二輸入端分別接收誤差信號Verr、斜波信號Ramp,并輸出比較信號Vcm至控制電路470。
[0119]反饋信號Vfb與電源轉(zhuǎn)換器600的輸出電壓Vout有關(guān)。在其他實施例中，反饋信號Vfb也可以直接是輸出電壓Vout。脈寬調(diào)制信號控制電路40提供時間信號SPWM，以反應(yīng)負(fù)載的瞬間變化而改變導(dǎo)通時間的長度?？刂齐娐?70根據(jù)時間信號SPWM來產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號Vpwm,據(jù)以控制電源轉(zhuǎn)換器600。此外，控制電路470還可將脈寬調(diào)制信號Vpwm傳輸至?xí)r間信號產(chǎn)生器440。驅(qū)動器10根據(jù)脈寬調(diào)制信號Vpwm產(chǎn)生上橋開關(guān)控制電壓UG與下橋開關(guān)控制電壓LG，據(jù)以分別控制上橋開關(guān)21和下橋開關(guān)22。輸出級20用以對輸入電壓Vin進(jìn)行直流對直流的轉(zhuǎn)換，從而電源轉(zhuǎn)換器600可以產(chǎn)生輸出電壓Vout并輸出至負(fù)載。
[0120]在本發(fā)明的一實施例中，脈寬調(diào)制信號Vpwm在定載(穩(wěn)態(tài))情況可以為固定導(dǎo)通(constant on time,簡稱為COT)信號。在負(fù)載的瞬間變化時,脈寬調(diào)制信號Vpwm可以改變導(dǎo)通時間的長度，來加速電源轉(zhuǎn)換器600的響應(yīng)速度，以使輸出電壓Vout快速回到穩(wěn)定狀態(tài)及改善暫態(tài)響應(yīng)。
[0121]下文將詳細(xì)描述兩種基于時間信號產(chǎn)生器440架構(gòu)的實施例。
[0122]圖7是依照本發(fā)明第一實施例的時間信號產(chǎn)生器的電路示意圖。請參閱圖7。時間信號產(chǎn)生器440A包括誤差信號調(diào)整電路420A以及時間信號單元430A。誤差信號調(diào)整電路420A包括輸入單元422、延遲單元423以及轉(zhuǎn)換控制元件424。時間信號單元430A用以提供時間信號SPWM。延遲單元423包括電阻Rdelay與電容器Cdelay。延遲單元423耦接輸入單元422，且依據(jù)誤差信號Verr產(chǎn)生誤差延遲信號Verr_delay。轉(zhuǎn)換控制元件424耦接輸入單元422、延遲單元423及時間信號單元430A，以藉由誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay來控制時間信號單元430A產(chǎn)生時間信號SPWM。
[0123]輸入單兀422的第一輸入端接收誤差信號Verr。電阻Rdelay的第一端稱接輸入單元422的第二輸入端與輸出端。電容器Cdelay稱接于電阻Rdelay的第二端與接地端GND之間。轉(zhuǎn)換控制元件424的第一輸入端、第二輸入端分別稱接電阻Rdelay的第一端、第二端。轉(zhuǎn)換控制元件424的第三輸入端接收輸出電壓Vout。
[0124]輸入單元422可以為放大器。誤差信號Verr經(jīng)過放大器422的負(fù)反饋而連接至電阻Rdelay與電容器Cdelay,從而在電容器Cdelay上形成誤差延遲信號Verr_delay。電阻Rdelay兩端的跨壓為差值δ, δ = Verr_Verr_delay。
[0125]轉(zhuǎn)換控制元件424接收誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay的差值δ，以藉由差值S來控制時間信號單元430Α的操作。轉(zhuǎn)換控制元件424可以為電壓控制電壓源(voltage control voltage source,簡稱為VCVS)兀件。轉(zhuǎn)換控制兀件424可以具有K倍放大系數(shù)，藉由將差值S乘與Κ倍放大系數(shù)(Κ的數(shù)值大于1)而放大差值。另外，若Κ倍放大系數(shù)的數(shù)值介于0至于1之間，則可縮小差值。轉(zhuǎn)換控制元件424根據(jù)上述經(jīng)放大的差值(Κ* δ )與輸出電壓Vout進(jìn)行相加處理，從而提供控制信號Vton_hb至?xí)r間信號單元430A。此控制信號Vton_hb將隨著負(fù)載的瞬間變化而改變計數(shù)用信號VC1的計數(shù)上界位準(zhǔn)。
[0126]時間信號單元430A包括比較器434與充電單元480。充電單元480包括電流源432、開關(guān)S1與電容器Cton。電流源432具有N倍放大系數(shù)，以產(chǎn)生N倍于輸入電壓Vin的電流值(N*Vin)。電流源432的第一端耦接工作電壓VCC。開關(guān)S1的第一端耦接電流源432的第二端。電容器Cton耦接于開關(guān)S1的第二端與接地端GND之間。
[0127]此外，時間信號單元430A還可包括開關(guān)S2與時間控制單元436。開關(guān)S2與電容器Cton并聯(lián)連接。比較器434的第二輸入端耦接開關(guān)S1的第二端與充電單元480。比較器434的第一輸入端耦接轉(zhuǎn)換控制元件424的輸出，以接收控制信號Vton_hb。
[0128]充電單元480利用電流源432對電容器Cton充電。電容器Cton的充電電壓Vton的位準(zhǔn)由0開始直到控制信號Vton_hb的位準(zhǔn)，之后比較器434的輸出端輸出計數(shù)用信號VC1。此計數(shù)用信號VC1可用于時間控制單元436，經(jīng)計數(shù)處理可獲得新的導(dǎo)通時間。時間控制單元436根據(jù)計數(shù)用信號VC1控制開關(guān)S1與S2，并提供脈波形式的時間信號SPWM。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)S1時，則斷開開關(guān)S2 ;反之，當(dāng)斷開開關(guān)S1時，則導(dǎo)通開關(guān)S2。
[0129]圖8是依照本發(fā)明第一實施例的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖。請合并參閱圖6至圖8。
[0130]當(dāng)輸出電壓Vout的波形因為負(fù)載電流Iload的瞬間變化而往下降時，誤差信號Verr的波形往上升。此時，誤差信號調(diào)整電路420A根據(jù)誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay產(chǎn)生一差值δ，并使K倍的差值δ反應(yīng)在控制信號Vton_hb上?？刂菩盘朧ton_hb可以用來反應(yīng)輸出變化，進(jìn)而增加時間信號SPWM中的導(dǎo)通時間(Ton)。
[0131]當(dāng)電感電流IL的位準(zhǔn)大于負(fù)載電流Iload的位準(zhǔn)時，輸出電壓Vout的波形開始往上爬升，誤差信號Verr的波形往下降。此時，誤差信號調(diào)整電路420A根據(jù)誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay產(chǎn)生一差值δ，使K倍的差值δ反應(yīng)在控制信號Vton_hb上。控制信號Vton_hb可以用來反應(yīng)輸出電壓Vout的變化，進(jìn)而縮短時間信號SPWM中的導(dǎo)通時間(Ton)。
[0132]當(dāng)負(fù)載電流Iload無瞬間變化(亦即電感電流IL的直流值等于負(fù)載電流Iload)時，用于計數(shù)導(dǎo)通時間(Ton)的計數(shù)上界位準(zhǔn)無明顯變化，電源轉(zhuǎn)換器600的操作模式將回到正常狀態(tài)的固定導(dǎo)通時間模式。
[0133]圖9是依照本發(fā)明第二實施例的時間信號產(chǎn)生器的電路示意圖。請參閱圖9。時間信號產(chǎn)生器440B包括誤差信號調(diào)整電路420B以及時間信號單元430B。誤差信號調(diào)整電路420B包括輸入單元422、延遲單元423以及轉(zhuǎn)換控制元件426。時間信號單元430B用以提供時間信號SPWM。延遲單元423包括電阻Rdelay與電容器Cdelay。延遲單元423耦接輸入單元422，且依據(jù)誤差信號Verr產(chǎn)生誤差延遲信號Verr_delay。轉(zhuǎn)換控制元件426耦接輸入單元422、延遲單元423及時間信號單元430B，以藉由誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay來控制時間信號單元430B產(chǎn)生時間信號SPWM。
[0134]輸入單兀422的第一輸入端接收誤差信號Verr。電阻Rdelay的第一端稱接輸入單元422的第二輸入端與輸出端。電容器Cdelay稱接于電阻Rdelay的第二端與接地端GND之間。轉(zhuǎn)換控制元件426的第一輸入端、第二輸入端分別稱接電阻Rdelay的第一端、第二端。轉(zhuǎn)換控制元件426包含電流源428。電流源428的第一端用于從時間信號單元430B汲取一汲取電流。電流源428的第二端耦接接地端GND。
[0135]輸入單元422可以為放大器。誤差信號Verr經(jīng)過放大器422的負(fù)反饋而連接至電阻Rdelay與電容器Cdelay,從而在電容器Cdelay上形成誤差延遲信號Verr_delay。電阻Rdelay兩端的跨壓為差值δ, δ = Verr_Verr_delay。
[0136]轉(zhuǎn)換控制元件426可以為電壓控制電流源(voltage control current source,簡稱為VCCS)元件。轉(zhuǎn)換控制元件426具有K倍放大系數(shù)，藉由將差值δ乘與κ倍放大系數(shù)而從時間信號單元430Β汲取一汲取電流(Iton_err = Κ* δ )。
[0137]時間信號單元430Β包括比較器434與充電單元480。充電單元480包括電流源432、開關(guān)S1與電容器Cton。電流源432具有N倍放大系數(shù)，以產(chǎn)生N倍于輸入電壓Vin的電流值(N*Vin)。電流源432的第一端耦接工作電壓VCC。開關(guān)S1的第一端耦接電流源432的第二端。開關(guān)S1的第二端耦接電流源428的第一端。電容器Cton耦接于開關(guān)S1的第二端與接地端GND之間。開關(guān)S2與電容器Cton并聯(lián)連接。比較器434的第二輸入端耦接開關(guān)S1的第二端與轉(zhuǎn)換控制元件426。比較器434的第一輸入端接收輸出電壓Vout。
[0138]此外，時間信號單元430B還可包括開關(guān)S2與時間控制單元436。充電單元480利用計數(shù)用電流(N*Vin-1ton_err)對電容器Cton充電。電容器Cton的充電電壓Vton的位準(zhǔn)由0開始直到輸出電壓Vout的位準(zhǔn)，之后比較器434的輸出端輸出計數(shù)用信號VC2。此計數(shù)用信號VC2可用于時間控制單元436，經(jīng)計數(shù)處理可獲得新的導(dǎo)通時間。時間控制單元436根據(jù)計數(shù)用信號VC2控制開關(guān)S1與S2，并提供脈波形式的時間信號SPWM。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)S1時，則斷開開關(guān)S2 ;反之，當(dāng)斷開開關(guān)S1時，則導(dǎo)通開關(guān)S2。
[0139]圖10是依照本發(fā)明第二實施例的電源轉(zhuǎn)換器的波形示意圖。請合并參閱圖6、圖9及圖10。
[0140]當(dāng)輸出電壓Vout的波形因為負(fù)載電流Iload的瞬間變化而往下降時，誤差信號Verr的波形往上升。此時，誤差信號調(diào)整電路420B根據(jù)誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay的差值δ，使K倍差值δ反應(yīng)在汲取電流Iton_err上。汲取電流Iton_err可以用來反應(yīng)輸出變化而降低上述計數(shù)用電流(N*Vin-1ton_err),使得電容器Cton的充電時間增加，進(jìn)而增加時間信號SPWM中的導(dǎo)通時間(Ton)。
[0141]當(dāng)電感電流IL大于負(fù)載電流Iload時，輸出電壓Vout的波形開始往上爬升，誤差信號Verr往下降。此時，誤差信號調(diào)整電路420B根據(jù)誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay的差值δ，使K倍差值δ反應(yīng)在汲取電流Iton_err上。汲取電流Iton_err可以用來反應(yīng)輸出變化而縮短電容器Cton的充電時間，進(jìn)而縮短時間信號SPWM中的導(dǎo)通時間(Ton)。
[0142]當(dāng)負(fù)載電流Iload無瞬間變化(亦即電感電流IL的直流值等于負(fù)載電流Iload)時，電容器Cton的計數(shù)用電流將維持在固定電流(N*Vin)而無明顯變化，電源轉(zhuǎn)換器600的操作模式將回到正常狀態(tài)的固定導(dǎo)通時間模式。
[0143]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與圖12繪示為本發(fā)明實施例的電源轉(zhuǎn)換器的時間信號產(chǎn)生方法的流程圖。請先合并參閱圖6和圖11，本實施例的時間信號產(chǎn)生方法可以包括以下步驟。
[0144]如步驟S1101所示，根據(jù)誤差信號Verr產(chǎn)生誤差延遲信號Verr_delay。誤差信號Verr相關(guān)于電源轉(zhuǎn)換器600的輸出電壓Vout。接著如步驟S1103所示，根據(jù)誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay產(chǎn)生時間信號SPWM。
[0145]請參閱圖12。根據(jù)誤差信號與誤差延遲信號產(chǎn)生時間信號的步驟S1103可以進(jìn)一步包括下列步驟。如步驟S1105所示,計算誤差信號Verr與誤差延遲信號Verr_delay的差值δ。接著，如步驟S1107所示，根據(jù)差值δ產(chǎn)生時間信號SPWM。
[0146]此外，步驟S1107可包括下列步驟。如步驟S1109所示，將差值δ乘與Κ倍放大系數(shù)。接著，如步驟S1111所示，利用經(jīng)放大的差值來產(chǎn)生時間信號SPWM。
[0147]綜上所述，本發(fā)明的時間信號產(chǎn)生器以及時間信號產(chǎn)生方法利用誤差信號與誤差延遲信號來產(chǎn)生時間信號，以反應(yīng)負(fù)載的瞬間變化而改變導(dǎo)通時間的長度。此時間信號可用來加速電源轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)速度，以使輸出電壓快速回到穩(wěn)定狀態(tài)及改善暫態(tài)響應(yīng)。
[0148]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(jìn)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(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)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】
1.一種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于一電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述時間信號產(chǎn)生器包括: 一輸入單元，接收一誤差信號，其中所述誤差信號相關(guān)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓； 一延遲單元，耦接所述輸入單元，且依據(jù)所述誤差信號產(chǎn)生一誤差延遲信號； 一時間信號單元，用以提供一時間信號；以及 一轉(zhuǎn)換控制元件，耦接所述輸入單元、所述延遲單元及所述時間信號單元，以藉由所述誤差信號與所述誤差延遲信號來控制所述時間信號單元產(chǎn)生所述時間信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值來控制所述時間信號單元的操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件具有一K倍放大系數(shù)，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值乘與所述K倍放大系數(shù)來控制所述時間信號單元的操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述延遲單元包括一電阻與一電容器，所述電阻耦接所述輸入單元與所述轉(zhuǎn)換控制元件，所述電容器耦接所述電阻與所述轉(zhuǎn)換控制元件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號單元包括一比較器，所述比較器的一第一輸入端耦接所述轉(zhuǎn)換控制元件的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的時間信號產(chǎn)生器,其特征在于，所述時間信號單兀還包括一充電單元，所述比較器的一第二輸入端耦接所述充電單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號單元包括一比較器與一充電單元，所述比較器的一第一輸入端接收所述輸出電壓，所述比較器的一第二輸入端耦接所述充電單元與所述轉(zhuǎn)換控制元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電壓源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件提供一控制信號至所述時間信號單元，且所述控制信號隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電流源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件從所述時間信號單元汲取一汲取電流，且所述汲取電流隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
10.一種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于一電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述時間信號產(chǎn)生器根據(jù)一誤差信號來產(chǎn)生一誤差延遲信號，且根據(jù)所述誤差信號與所述誤差延遲信號來產(chǎn)生一時間信號，其中所述誤差信號相關(guān)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號產(chǎn)生器包括: 一輸入單元，接收所述誤差信號； 一延遲單元，耦接所述輸入單元，且依據(jù)所述誤差信號產(chǎn)生所述誤差延遲信號； 一時間信號單元，用以提供所述時間信號；以及 一轉(zhuǎn)換控制元件，耦接所述輸入單元、所述延遲單元及所述時間信號單元，以藉由所述誤差信號與所述誤差延遲信號來控制所述時間信號單元產(chǎn)生所述時間信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值來控制所述時間信號單元的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件具有一K倍放大系數(shù)，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值乘與所述K倍放大系數(shù)來控制所述時間信號單元的操作。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述延遲單元包括一電阻與一電容器，所述電阻耦接所述輸入單元與所述轉(zhuǎn)換控制元件，所述電容器耦接所述電阻與所述轉(zhuǎn)換控制元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號單兀包括一比較器，所述比較器的一第一輸入端耦接所述轉(zhuǎn)換控制元件的輸出。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號單元還包括一充電單元，所述比較器的一第二輸入端耦接所述充電單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述時間信號單兀包括一比較器與一充電單元，所述比較器的一第一輸入端接收所述輸出電壓，所述比較器的一第二輸入端耦接所述充電單元與所述轉(zhuǎn)換控制元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電壓源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件提供一控制信號至所述時間信號單元，且所述控制信號隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電流源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件從所述時間信號單元汲取一汲取電流，且所述汲取電流隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
20.一種時間信號產(chǎn)生方法，應(yīng)用于一電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述時間信號產(chǎn)生方法包括: 根據(jù)一誤差信號產(chǎn)生一誤差延遲信號，其中所述誤差信號相關(guān)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓；以及 根據(jù)所述誤差信號與所述誤差延遲信號產(chǎn)生一時間信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的時間信號產(chǎn)生方法，其特征在于，根據(jù)所述誤差信號與所述誤差延遲信號產(chǎn)生所述時間信號的步驟包括: 計算所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值；以及 根據(jù)所述差值產(chǎn)生所述時間信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的時間信號產(chǎn)生方法，其特征在于，根據(jù)所述差值產(chǎn)生所述時間信號的步驟包括: 將所述差值乘與一 K倍放大系數(shù)；以及 利用經(jīng)放大的所述差值來產(chǎn)生所述時間信號。
23.—種時間信號產(chǎn)生器，應(yīng)用于一電源轉(zhuǎn)換器，其特征在于，所述時間信號產(chǎn)生器包括: 一誤差信號調(diào)整電路，接收一誤差信號，以產(chǎn)生一誤差延遲信號，其中所述誤差信號相關(guān)于所述電源轉(zhuǎn)換器的一輸出電壓；以及 一時間信號單元，耦接所述誤差信號調(diào)整電路，其中所述時間信號單元藉由所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一處理結(jié)果來產(chǎn)生時間信號。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述誤差信號調(diào)整電路包括: 一輸入單元，接收所述誤差信號； 一延遲單元，耦接所述輸入單元，且依據(jù)所述誤差信號產(chǎn)生所述誤差延遲信號；以及一轉(zhuǎn)換控制元件，耦接所述輸入單元、所述延遲單元及所述時間信號單元，以藉由所述誤差信號與所述誤差延遲信號來控制所述時間信號單元產(chǎn)生所述時間信號。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值來控制所述時間信號單元的操作。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件具有一K倍放大系數(shù)，所述轉(zhuǎn)換控制元件接收所述誤差信號與所述誤差延遲信號的一差值，以藉由所述差值乘與所述K倍放大系數(shù)來控制所述時間信號單元的操作。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電壓源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件提供一控制信號至所述時間信號單元，且所述控制信號隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的時間信號產(chǎn)生器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換控制元件為一電壓控制電流源元件時，所述轉(zhuǎn)換控制元件從所述時間信號單元汲取一汲取電流，且所述汲取電流隨著所述電源轉(zhuǎn)換器的負(fù)載的瞬間變化而改變所述時間信號單元的所述時間信號的長度。
【文檔編號】H02M1/088GK104467375SQ201310425164
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】陳雅萍 申請人:力智電子股份有限公司