本發(fā)明與電源轉換器(power converter)有關，特別是關于一種能夠通過原有的斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生波形斜率正比于輸出電流的斜波訊號由此控制功率輸出的功率輸出控制電路及其操作方法。

背景技術：

近年來，電源供應電路已廣泛使用在不同電子產(chǎn)品上，例如可攜式電子產(chǎn)品、電腦產(chǎn)品等。電源供應電路可提供電壓或電流轉換或是提供具有固定電壓或電流的電力以供電子產(chǎn)品使用。在電源供應電路中，電源集成電路(Power integrated circuit,Power IC)為必要的主動元件之一。

目前一般的電源轉換器大多根據(jù)回授信號改變脈寬調(diào)變控制信號以控制其輸出信號的工作周期(Duty cycle)的大小，由以達到其輸出電壓或輸出電流的有效控制。

然而，若欲控制電源轉換器的輸出信號具有固定輸出功率時，由于輸出功率等于輸出電壓與輸出電流的乘積，可能需要采用乘法器，其電路結構及實施方式相對復雜且成本較高。

技術實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明提出一種功率輸出控制電路及其操作方法，以解決現(xiàn)有技術所遭遇到的上述問題。

根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例為一種功率輸出控制電路。于此實施例中，功率輸出控制電路包括切換式調(diào)節(jié)器及功率控制器。切換式調(diào)節(jié)器具有控制端與輸出端。功率控制器耦接控制端與輸出端。功率控制器包括斜波產(chǎn)生器及比較器。斜波產(chǎn)生器耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸出端并依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器的輸 出端的輸出電流來產(chǎn)生斜波信號。比較器具有第一輸入端與第二輸入端。第一輸入端耦接斜波產(chǎn)生器。第二輸入端耦接預設電壓。比較器耦接切換式調(diào)節(jié)器的控制端。比較器比較斜波信號與預設電壓，以提供工作周期控制信號至切換式調(diào)節(jié)器。

于一實施例中，當輸入電壓為固定值且切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸出電壓上升及輸出電流下降時，功率輸出控制電路提供一定功率輸出。

于一實施例中，通過調(diào)整預設電壓來使功率輸出控制電路提供不同的定功率輸出。

于一實施例中，當預設電壓為固定值且切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸出電壓上升及輸出電流下降時，功率輸出控制電路提供定功率輸出。

于一實施例中，通過調(diào)整輸入電壓來使功率輸出控制電路提供不同的定功率輸出。

于一實施例中，功率輸出控制電路還包括最大功率追蹤單元。最大功率追蹤單元耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸入端與功率控制器的輸入端，以獲得切換式調(diào)節(jié)器的輸入電壓與輸入電流來提供預設電壓。

于一實施例中，斜波產(chǎn)生器依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器的輸出電流與輸入電壓來產(chǎn)生斜波信號。

于一實施例中，斜波信號的波形的斜率正比于輸出電流。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種功率輸出控制電路操作方法。于此實施例中，功率輸出控制電路包括切換式調(diào)節(jié)器及功率控制器。切換式調(diào)節(jié)器具有控制端與輸出端。功率控制器耦接控制端與輸出端。功率控制器包括斜波產(chǎn)生器及比較器。斜波產(chǎn)生器耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸出端。比較器具有第一輸入端與第二輸入端。第一輸入端耦接斜波產(chǎn)生器。第二輸入端耦接預設電壓。比較器耦接切換式調(diào)節(jié)器的控制端。功率輸出控制電路操作方法包括下列步驟：(a)斜波產(chǎn)生器依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸出電流來產(chǎn)生斜波信號；以及(b)比較器比較斜波信號與預設電壓，以提供工作周期控制信號 至切換式調(diào)節(jié)器。

于一實施例中，當一輸入電壓為一固定值且上述切換式調(diào)節(jié)器的上述輸出端的一輸出電壓上升及上述輸出電流下降時，上述功率輸出控制電路提供一定功率輸出。

于一實施例中，通過調(diào)整上述預設電壓來使上述功率輸出控制電路提供不同的上述定功率輸出。

于一實施例中，當上述預設電壓為一固定值且上述切換式調(diào)節(jié)器的上述輸出端的一輸出電壓上升及上述輸出電流下降時,上述功率輸出控制電路提供一定功率輸出。

于一實施例中，通過調(diào)整一輸入電壓來使上述功率輸出控制電路提供不同的上述定功率輸出。

于一實施例中，上述功率輸出控制電路還包括一最大功率追蹤單元，上述最大功率追蹤單元耦接上述切換式調(diào)節(jié)器的輸入端與上述功率控制器的輸入端，上述方法還包括下列步驟：上述最大功率追蹤單元獲得上述切換式調(diào)節(jié)器的一輸入電壓與一輸入電流來提供上述預設電壓。

于一實施例中，上述斜波產(chǎn)生器依據(jù)上述切換式調(diào)節(jié)器的上述輸出電流與一輸入電壓來產(chǎn)生上述斜波信號。

于一實施例中，上述斜波信號的波形的斜率正比于上述輸出電流。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所提出的功率輸出控制電路及其操作方法僅需透過電源轉換器中原有的斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生波形斜率正比于輸出電流的斜波信號即能有效達成電源轉換器的功率輸出的控制，不需額外設置乘法器，亦不需使用回授控制輸出電壓或輸出電流，故其電路結構及實施方式相對簡單并可有效降低成本。

關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附附圖得到進一步的了解。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一具體實施例的功率輸出控制電路的示意圖。

圖2為圖1中的功率控制器的一實施例。

圖3為當輸入電壓V_IN為固定值時，分別對應于不同預設電壓Vp的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT之間的曲線圖。

圖4為當預設電壓Vp為固定值時，分別對應于不同輸入電壓VIN的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT之間的曲線圖。

圖5為圖1中的功率控制器的另一實施例。

圖6為功率輸出控制電路還包括最大功率追蹤單元的示意圖。

圖7為當輸出電流I_OUT改變時，斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生具有正比于輸出電流I_OUT的斜率的斜波信號的一實施例。

圖8為當輸出電流I_OUT改變時，斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生具有正比于輸出電流I_OUT的斜率的斜波信號的另一實施例。

圖9A～圖9E分別為脈沖信號CLOCK、斜波信號Ramp、工作周期控制信號D、輸入電流I_IN及輸出電流I_OUT的時序圖。

圖10為根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例的功率輸出控制電路操作方法的流程圖。

主要組件符號說明

S10～S14：流程步驟

1、6：功率輸出控制電路

10、60：切換式調(diào)節(jié)器

12、62：功率控制器

V_IN、V_IN1～V_IN3：輸入電壓

I_IN：輸入電流

V_OUT：輸出電壓

I_OUT：輸出電流

Vp、Vp₁～Vp₃：預設電壓

D：工作周期控制信號

120：斜波產(chǎn)生器

122：比較器

RAMP、RAMP1～RAMP4：斜波信號

－：第一輸入端

+：第一輸入端

64：電源

66：最大功率追蹤單元

CLOCK：脈沖信號

具體實施方式

根據(jù)本發(fā)明的一較佳具體實施例為一種功率輸出控制電路。于此實施例中，本發(fā)明提出的功率輸出控制電路可應用于電源集成電路(Power IC)中，但不以此為限。本發(fā)明亦可適用于交流對直流轉換器或直流對交流轉換器等電源轉換電路的架構中。

在下述諸實施例中，當元件被指為“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。術語“信號”表示為至少一電流、電壓、負載、溫度、資料或其他信號。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-下降形式的斜波或是重復-上升形式的斜波，端視應用而決定。

請參照圖1，圖1為此實施例的功率輸出控制電路的示意圖。如圖1所示，功率輸出控制電路1包括切換式調(diào)節(jié)器10及功率控制器12。切換式調(diào) 節(jié)器10具有接收端、控制端與輸出端，其中接收端用以接收一輸入電流I_IN；控制端用以接收來自功率控制器12的工作周期控制信號D；輸出端用以輸出一輸出電流I_OUT。功率控制器12分別耦接切換式調(diào)節(jié)器10的控制端與輸出端以及一預設電壓Vp。

請參照圖2，圖2為圖1中的功率控制器12的一實施例。如圖2所示，功率控制器12包括斜波產(chǎn)生器120及比較器122。斜波產(chǎn)生器120耦接切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端并依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端的輸出電流I_OUT來產(chǎn)生斜波信號RAMP，其中斜波信號RAMP的波形的斜率正比于輸出電流I_OUT，但不以此為限。比較器122具有第一輸入端－、第二輸入端+及輸出端，其中第一輸入端－耦接斜波產(chǎn)生器120；第二輸入端+耦接預設電壓Vp；比較器122的輸出端耦接切換式調(diào)節(jié)器10的控制端。比較器122比較斜波信號RAMP與預設電壓Vp，以提供工作周期控制信號D至切換式調(diào)節(jié)器10的控制端。

接著，請參照圖3及圖4。如圖3所示，當切換式調(diào)節(jié)器10的輸入電壓V_IN為固定值(例如5伏特)時，若切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端的輸出電壓V_OUT上升且輸出電流I_OUT下降，則功率輸出控制電路1會提供一定功率輸出，故功率輸出控制電路1可通過調(diào)整預設電壓Vp的值來提供不同的定功率輸出。

舉例而言，假設預設電壓Vp分別為Vp₁～Vp₃，則切換式調(diào)節(jié)器10的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT之間的關系分別為三條不同的曲線，并且每條曲線上的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT的乘積均分別維持固定值，亦即在同一預設電壓Vp下，切換式調(diào)節(jié)器10的輸出功率會維持固定，故功率輸出控制電路1可通過調(diào)整預設電壓Vp的值來提供不同的定功率輸出。

同理，如圖4所示，當預設電壓Vp為固定值時，若切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端的輸出電壓V_OUT上升且輸出電流I_OUT下降，則功率輸出控制電路1會提供一定功率輸出，故可通過調(diào)整輸入電壓V_IN的方式來使功率輸出控制電路1提供不同的定功率輸出。

舉例而言，假設輸入電壓V_IN分別為V_IN1～V_IN3，則切換式調(diào)節(jié)器10的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT之間的關系分別為三條不同的曲線，并且每條曲線上的輸出電壓V_OUT與輸出電流I_OUT的乘積均分別維持固定值，亦即在同一輸入電壓V_IN下，切換式調(diào)節(jié)器10的輸出功率會維持固定，故功率輸出控制電路1可通過調(diào)整輸入電壓V_IN的方式來提供不同的定功率輸出。

由上述可知：本實施例的功率輸出控制電路1僅需透過原有的斜波產(chǎn)生器120產(chǎn)生波形斜率正比于輸出電流I_OUT的斜波信號RAMP即能有效將切換式調(diào)節(jié)器10的輸出功率維持固定，不需額外設置乘法器，亦不需使用回授控制輸出電壓或輸出電流，故其電路結構及實施方式相對簡單并可有效降低成本。

請參照圖5，圖5為圖1中的功率控制器12的另一實施例。如圖5所示，斜波產(chǎn)生器120除了耦接切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端之外，還耦接切換式調(diào)節(jié)器10的輸入端，所以斜波產(chǎn)生器120是依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器10的輸出端的輸出電流I_OUT以及切換式調(diào)節(jié)器10的輸入端的輸入電壓V_IN來產(chǎn)生斜波信號RAMP，由以透過加入輸入電壓V_IN的方式來實現(xiàn)前饋補償(Feedforward compensation)。其中，斜波信號RAMP的波形的斜率正比于輸出電流I_OUT，但不以此為限。接著，比較器122比較斜波信號RAMP與預設電壓Vp，以提供工作周期控制信號D至切換式調(diào)節(jié)器10的控制端。

請參照圖6，如圖6所示，功率輸出控制電路6包括切換式調(diào)節(jié)器60、功率控制器62、電源64及最大功率追蹤單元66。切換式調(diào)節(jié)器60的輸入端接收來自電源64的輸入電流I_IN；切換式調(diào)節(jié)器60的控制端接收來自功率控制器62的工作周期控制信號D；切換式調(diào)節(jié)器60的輸出端輸出一輸入電流I_OUT。功率控制器62分別耦接切換式調(diào)節(jié)器60的控制端與輸出端以及最大功率追蹤單元66。最大功率追蹤單元66分別耦接切換式調(diào)節(jié)器60的輸入端與功率控制器62的輸入端，由以獲得切換式調(diào)節(jié)器60的輸入電壓V_IN與輸入電流I_IN并提供預設電壓Vp給功率控制器62。

接著，請參照圖7及圖8。圖7及圖8分別為當輸出電流I_OUT改變時，斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生具有正比于輸出電流I_OUT的斜率的斜波信號的不同實施例。

如圖7所示，由于第一斜波信號RAMP1與第二斜波信號RAMP2具有相同的周期但振幅不同，且其斜率正比于輸出電流I_OUT，很明顯地，第一斜波信號RAMP1的斜率比第二斜波信號RAMP2的斜率大，故第一斜波信號RAMP1相對應的輸出電流亦大于第二斜波信號RAMP2相對應的輸出電流。

如圖8所示，由于第三斜波信號RAMP3與第四斜波信號RAMP4具有相同的振幅但周期不同，且其斜率正比于輸出電流I_OUT，很明顯地，第三斜波信號RAMP3的斜率比第四斜波信號RAMP4的斜率大，故第三斜波信號RAMP3相對應的輸出電流亦大于第四斜波信號RAMP4相對應的輸出電流。

請參照圖9A～圖9E，圖9A～圖9E分別為脈沖信號CLOCK、斜波信號Ramp、工作周期控制信號D、輸入電流I_IN及輸出電流I_OUT的時序圖。如圖9A～圖9E所示，假設輸入電流I_IN為固定值，當工作周期控制信號D處于高準位時，輸出電流I_OUT會隨時間線性增加，此時斜波信號Ramp的波形斜率正比于輸出電流I_OUT；但當工作周期控制信號D處于低準位時，輸出電流I_OUT會隨時間線性減少，此時斜波信號Ramp的波形斜率即不會正比于輸出電流I_OUT。

根據(jù)本發(fā)明的另一具體實施例為一種功率輸出控制電路操作方法。于此實施例中，功率輸出控制電路包括切換式調(diào)節(jié)器、功率控制器及最大功率追蹤單元。切換式調(diào)節(jié)器具有控制端與輸出端。功率控制器耦接控制端與輸出端。功率控制器包括斜波產(chǎn)生器及比較器。斜波產(chǎn)生器耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸出端。比較器具有第一輸入端與第二輸入端。第一輸入端耦接斜波產(chǎn)生器。第二輸入端耦接預設電壓。比較器耦接切換式調(diào)節(jié)器的控制端。最大功率追蹤單元耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸入端與功率控制器的輸入端。

請參照圖10，圖10為此實施例的功率輸出控制電路操作方法的流程圖。如圖10所示，于步驟S10中，斜波產(chǎn)生器依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸 出電流來產(chǎn)生斜波信號，并且斜波信號的波形的斜率正比于輸出電流。于實際應用中，斜波產(chǎn)生器亦可同時耦接切換式調(diào)節(jié)器的輸入端，并依據(jù)切換式調(diào)節(jié)器的輸出電流與輸入電壓來產(chǎn)生斜波信號，但不以此為限。

于步驟S12中，最大功率追蹤單元獲得切換式調(diào)節(jié)器的輸入電壓與輸入電流來提供預設電壓。于步驟S14中，比較器比較斜波信號與預設電壓，以提供工作周期控制信號至切換式調(diào)節(jié)器。

于一實施例中，當輸入電壓為固定值且切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸出電壓上升及輸出電流下降時，功率輸出控制電路提供一定功率輸出。因此，此實施例的功率輸出控制電路操作方法可透過調(diào)整預設電壓的方式來使功率輸出控制電路提供不同的定功率輸出。

于另一實施例中，當預設電壓為固定值且切換式調(diào)節(jié)器的輸出端的輸出電壓上升及輸出電流下降時，功率輸出控制電路提供定功率輸出。因此，此實施例的功率輸出控制電路操作方法可透過調(diào)整輸入電壓的方式來使功率輸出控制電路提供不同的定功率輸出。

相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所提出的功率輸出控制電路及其操作方法僅需透過電源轉換器中原有的斜波產(chǎn)生器產(chǎn)生波形斜率正比于輸出電流的斜波信號即能有效達成電源轉換器的功率輸出的控制，不需額外設置乘法器，亦不需使用回授控制輸出電壓或輸出電流，故其電路結構及實施方式相對簡單并可有效降低成本

通過以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本發(fā)明的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發(fā)明的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所欲申請的權利要求的范疇內(nèi)。