CN102377343A - 固定工作时间切换式直流对直流电源供应器及其控制电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制电路及方法，侦测该电源供应器的输出电压及其设计值之间的差值，并据以决定偏移电压调整信号以动态调整误差比较器的偏移，因而将实际输出电压的平均值拉近原先的设计值。

Description

固定工作时间切换式直流对直流电源供应器及其控制电路及方法

技术领域

本发明涉及一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，特别涉及一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制电路及方法。

背景技术

如图1所示，固定工作时间(Constant On Time；COT)切换式直流对直流电源供应器包括控制电路10提供控制信号Sd控制输出级11的动作以产生稳定的输出电压Vout。输出级11包括一对串联的功率开关M1及M2、电感L及电容C，其中电感L连接在功率开关M1及M2之间的节点及电容C之间。在控制电路10中，回授电路16侦测输出电压Vout产生回授信号Vfb，误差比较器14比较回授信号Vfb及参考电压Vref产生比较信号EC，控制逻辑电路12根据比较信号EC触发控制信号Sd。控制逻辑电路12包括正反器20因应比较信号EC触发信号Vc，工作时间单击电路18根据信号Vc触发信号Sr以重置正反器20，以及驱动器22因应信号Vc产生控制信号Sd。在控制逻辑电路12中，工作时间单击电路18及正反器20组成固定时间触发器用以产生具有固定脉冲宽度的信号Vc。在图1的电路中，工作时间单击电路18及正反器20组成固定工作时间触发器，在其它的电路中也可以用固定非工作时间触发器来取代。

图2为图1的电路的波形图。参照图1及图2，当回授信号Vfb向下穿越参考电压Vref时，如时间t1所示，比较信号EC由低准位转为高准位，因而触发信号Vc，进而打开(turn on)上桥功率开关M1让电感L充能，输出电压Vout经电感L及电容C组成的滤波器获得能量。在信号Sr被信号Vc触发后，经过其固定脉冲宽度的时间，重设正反器20，关闭信号Vc，如时间t2所示，下桥功率开关M2打开让电感L释放能量，此释能阶段将持续到回授信号Vfb再次向下穿越参考电压Vref为止，然后再进入下一个循环，此为COT控制系统的完整周期。

相较于传统的PWM控制电路，COT控制电路10使用误差比较器14取代误差放大器，故具有电路较简单、不需要补偿电路以及反应快速等优点，但缺点则是实际输出电压Vout与设计值有所误差，如图3所示，其中波形24为实际输出电压Vout，波形26为其平均值Vout(dc)，波形28为其设计值Vout(set)。实际输出电压的平均值Vout(dc)受到输出电压涟波Vripple、误差比较器14本身的偏移Voff、反应时间延迟Td以及应用电路的输出电压、输出电感与电容的综合影响，因此与设计值Vout(set)有差异。传统的方法是藉调整误差比较器14的偏移Voff改善此缺点，例如将误差比较器14的偏移Voff增加或减少某个固定值。不过，输出电压涟波Vripple、偏移Voff及反应时间延迟Td受到应用电路不同的输入电压、输出电压、电感、输出电容、输入端变动斜率等影响而有所不同，因此难以针对所有状况调整。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的之一，在于提出一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器。

本发明的目的之一，在于提出一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制电路及方法。

本发明的目的之一，在于提出一种动态调整固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的误差比较器的偏移的控制电路及方法。

根据本发明，一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制电路包括回授电路侦测该电源供应器的输出电压产生回授信号，误差比较器比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号以触发调节该输出电压的控制信号，以及偏移延迟消除电路根据该回授信号及第二参考电压决定偏移电压调整信号以调整该误差比较器的偏移。

根据本发明，一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制方法包括侦测该电源供应器的输出电压产生回授信号，藉误差比较器比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号以触发调节该输出电压的控制信号，根据该回授信号及第二参考电压决定偏移电压调整信号，以及根据该偏移电压调整信号调整该误差比较器的偏移。

根据本发明，一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器包括输出级提供输出电压，回授电路侦测该输出电压产生回授信号，误差比较器比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号以触发控制该输出级的控制信号，以及偏移延迟消除电路根据该回授信号及第二参考电压决定偏移电压调整信号以调整该误差比较器的偏移。

本发明根据该回授信号及第二参考电压调整该偏移电压调整信号，因此能动态调整该误差比较器的偏移，将实际输出电压的平均值拉近其设计值。较佳者，根据偏移校正信号在适当的时间点储存该偏移电压调整信号，以提供适当的偏移电压调整信号。

附图说明

图1为习知的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器；

图2为图1的电路的波形图；

图3为图1的电路中输出电压及其设计值存有误差的示意图；

图4为本发明的实施例；

图5为图4中的ODC电路的第一实施例；

图6为图4中的ODC电路的第二实施例；以及

图7为图4中的ODC电路的第三实施例。

具体实施方式

图4为以图3的电路为基础设计的实施例，偏移延迟消除(Offset and De1ayCancellation；ODC)电路30根据回授信号Vfb及参考电压Voref决定偏移电压调整信号Voa以动态调整误差比较器14的偏移，进而使实际输出电压Vout的平均值接近原先的设计值。此外，已为此技艺的人士所熟知的，在电源供应器进入休眠模式时，输出电压Vout因功率开关M1及M2皆关闭(off)使其准位将偏离设计值。若此时ODC电路30仍在动态调整误差比较器14的偏移，将会过度调低或调高误差比较器14的偏移，一旦电源供应器由休眠模式进入正常操作模式，将因误差比较器14的过度偏移而产生不正确的输出电压Vout，故设定偏移校正信号Voc控制ODC电路30，使其在适当的时间点校正及储存偏移电压调整信号Voa。

图5为图4中的ODC电路30的第一实施例，其包括误差转导器32以及取样及维持电路34。误差转导器32根据回授信号Vfb及参考电压Voref之间的差值产生可为正负极性的误差电流Igm，取样及维持电路34根据偏移校正信号Voc取样及储存误差电流Igm以产生偏移电压调整信号Voa。取样及维持电路34包括电容Cs以及开关SW连接在电容Cs及误差转导器32之间，当偏移校正信号Voc连通开关SW时，电容Cs的电压Voa将因误差电流Igm而改变；当偏移校正信号Voc切断开关SW时，电容Cs将其储存的偏移电压调整信号Voa传送至误差比较器14以调整其偏移，进而使回授信号Vfb接近参考电压Voref。参考电压Voref代表输出电压Vout的设计值，因此此ODC电路可将实际输出电压Vout的平均值拉近原先的设计值。

图6为图4中的ODC电路30的第二实施例，其包括数字模拟转换器(DAC)36、升降计数器38、与门40以及第一比较器42。第一比较器42比较回授信号Vfb及参考电压Voref产生比较信号UD给升降计数器38，与门40根据电源频率CLK及偏移校正信号Voc产生致能信号EN致能升降计数器38。频率CLK可为电源供应器内部产生的振荡信号。被触发后的升降计数器38根据比较信号UD决定计数值Scou，同时储存计数值Scou并传送给DAC 36，DAC 36将计数值Scou转换为偏移电压调整信号Voa给误差比较器14以调整其偏移，进而使回授信号Vfb接近参考电压Voref。参考电压Voref代表输出电压Vout的设计值，因此此ODC电路可将实际输出电压Vout的平均值拉近原先的设计值。

图7显示图4中ODC电路30的第三实施例，其与图5的电路同样包括取样及维持电路34，但是用误差放大器44取代误差转导器32。误差放大器44放大回授信号Vfb及参考电压Voref之间的差值产生误差电压VEA，取样及维持电路34根据偏移校正信号Voc取样及储存误差电压VEA以产生偏移电压调整信号Voa。

以上对于本发明的较佳实施例所作的叙述为阐明的目的，而无意限定本发明精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本发明的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例为解说本发明的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本发明在实际应用上而选择及叙述，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (23)

1.一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制电路，其特征在于，包括：

回授电路连接该电源供应器的输出端，侦测该输出电压产生回授信号；

误差比较器连接该回授电路，比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号；

控制逻辑电路连接该误差比较器，根据该比较信号产生控制信号，以使该电源供应器提供稳定的输出电压；以及

偏移延迟消除电路连接该误差比较器，根据第二参考电压及该回授信号决定偏移电压调整信号以调整该误差比较器的偏移。

2.如权利要求1的控制电路，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

误差转导器连接该回授电路，根据该回授信号及第二参考电压之间的差值产生误差电流；以及

取样及维持电路连接该误差转导器及误差比较器，取样及储存该误差电流以产生该偏移电压调整信号。

3.如权利要求2的控制电路，其特征在于，该取样及维持电路因应偏移校正信号取样及储存该误差电流。

4.如权利要求1的控制电路，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

误差放大器连接该回授电路，根据该回授信号及第二参考电压之间的差值产生误差电压；以及

取样及维持电路连接该误差放大器及误差比较器，取样及储存该误差电压以产生该偏移电压调整信号。

5.如权利要求4的控制电路，其特征在于，该取样及维持电路因应偏移校正信号取样及储存该误差电压。

6.如权利要求1的控制电路，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

第一比较器连接该回授电路，比较该回授信号及第二参考电压产生第二比较信号；

升降计数器连接该第一比较器，根据该第二比较信号决定计数值以及储存该计数值；以及

数字模拟转换器连接该升降计数器，转换该计数值为该偏移电压调整信号。

7.如权利要求6的控制电路，其特征在于，更包括与门根据电源频率及偏移校正信号产生致能信号致能该升降计数器。

8.如权利要求1的控制电路，其特征在于，该控制逻辑电路包括固定时间触发器。

9.如权利要求8的控制电路，其特征在于，该固定时间触发器包括固定工作时间触发器或固定非工作时间触发器。

10.一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器的控制方法，其特征在于，包括：

(A)侦测该输出电压以产生回授信号；

(B)藉误差比较器比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号以触发控制信号稳定该电源供应器的输出电压；

(C)根据该回授信号及第二参考电压决定偏移电压调整信号；以及

(D)根据该偏移电压调整信号调整该误差比较器的偏移。

11.如权利要求10的方法，其特征在于，更包括因应偏移校正信号储存该偏移电压调整信号。

12.如权利要求11的方法，其特征在于，该步骤C包括：

根据该回授信号及第二参考电压之间的差值决定误差电流；以及

因应偏移校正信号取样及储存该误差电流以产生该偏移电压调整信号。

13.如权利要求11的方法，其特征在于，该步骤C包括：

放大该回授信号及第二参考电压之间的差值产生误差电压；以及

因应偏移校正信号取样及储存该误差电压以产生该偏移电压调整信号。

14.如权利要求10的方法，其特征在于，该步骤C包括：

比较该回授信号及第二参考电压产生第二比较信号；

根据该第二比较信号决定计数值；

储存该计数值；以及

转换该计数值为该偏移电压调整信号。

15.一种固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，包括：

输出级，提供输出电压；

回授电路连接该输出级，侦测该输出电压产生回授信号；

误差比较器连接该回授电路，比较该回授信号及第一参考电压产生比较信号；

控制逻辑电路连接该误差比较器及该输出级，根据该比较信号产生控制信号控制该输出级以产生稳定的输出电压；以及

偏移延迟消除电路连接该误差比较器，根据第二参考电压及该回授信号决定偏移电压调整信号以调整该误差比较器的偏移。

16.如权利要求15的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

误差转导器连接该回授电路，根据该回授信号及第二参考电压之间的差值产生误差电流；以及

取样及维持电路连接该误差转导器及误差比较器，取样及储存该误差电流以产生该偏移电压调整信号。

17.如权利要求16的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该取样及维持电路因应偏移校正信号取样及储存该误差电流。

18.如权利要求15的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

误差放大器连接该回授电路，根据该回授信号及第二参考电压之间的差值产生误差电压；以及

取样及维持电路连接该误差放大器及误差比较器，取样及储存该误差电压以产生该偏移电压调整信号。

19.如权利要求18的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该取样及维持电路因应偏移校正信号取样及储存该误差电压。

20.如权利要求15的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该偏移延迟消除电路包括：

第一比较器连接该回授电路，比较该回授信号及第二参考电压产生第二比较信号；

升降计数器连接该第一比较器，根据该第二比较信号决定计数值以及储存该计数值；以及

数字模拟转换器连接该升降计数器，转换该计数值为该偏移电压调整信号。

21.如权利要求20的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，更包括与门根据电源频率及偏移校正信号产生致能信号致能该升降计数器。

22.如权利要求15的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该控制逻辑电路包括固定时间触发器。

23.如权利要求22的固定工作时间切换式直流对直流电源供应器，其特征在于，该固定时间触发器包括固定工作时间触发器或固定非工作时间触发器。

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