CN103378726B - 切换式电源供应器及其控制电路与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。切换式电源供应器根据回授讯号产生驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压。其中，切换式电源供应器的控制电路，利用涟波讯号产生电路，模拟产生与功率级的输出电流大致相同相位的涟波讯号，使切换式电源供应器在输出电容具有低输出等效串联电阻的情况下仍维持稳定操作。

Description

切换式电源供应器及其控制电路与控制方法

技术领域

本发明涉及一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法，特别是指一种在输出电容具有低输出等效串联电阻的情况下仍维持稳定操作的切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。

背景技术

图1A显示典型的涟波基准(ripple-based)切换式电源供应器的电路示意图。如图1A所示，涟波基准切换式电源供应器1包含控制电路10以及功率级20。控制电路10包括比较器11、单脉波讯号产生电路12、以及上桥驱动电路13与下桥驱动电路14。比较器11比较回授讯号Vfb与参考讯号Vref，并根据比较结果，产生比较讯号Comp。其中，回授讯号Vfb由串联于输出电压Vout与接地电位之间的电阻R1与R2中，取电阻R2上的分压而得。单脉波讯号产生电路12，接收比较讯号Comp，产生单脉波讯号，亦即于固定导通时间(Ton)内维持高电位。上桥驱动电路13接收单脉波讯号，产生上桥驱动讯号UG，使得功率级20中，上桥开关SWU于固定导通时间(Ton)内导通。而下桥驱动电路14则根据单脉波讯号，产生下桥驱动讯号LG，使得下桥开关SWL于固定导通时间(Ton)内不导通，而于固定导通时间(Ton)结束后导通。简言之，功率级20根据上桥驱动讯号UG与下桥驱动讯号LG，分别切换上桥开关SWU与下桥开关SWL，以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。并且，功率级20可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型功率转换电路，如图2A-2J所示。

以固定导通时间(constant ON time)架构来说明，请同时参阅图1A与1B，图1B举例示出图1A中，各讯号的波形。上桥驱动讯号UG于低电位而下桥驱动讯号LG为高电位时，上桥开关SWU不导通，相关于输出电压Vout的回授讯号Vfb逐渐下降，这是因为负载电路(未示出)消耗了输出电压Vout使输出电容C1放电所致，而电阻R3代表输出电容C1的等效串联电阻(equivalent series resistor，ESR)。参考讯号Vref为预设的电压讯号，例如图1B所示，为一个固定值。当回授讯号Vfb逐渐下降至到达参考讯号Vref时，比较器11输出的比较讯号Comp，由高电位变为低电位，于是触发单脉波讯号产生电路12产生单脉波讯号，使得上桥驱动讯号UG于固定的导通时间Ton维持在高电位，导通上桥开关SWU，对输出电容C1充电，进而于此固定的导通时间Ton，提高输出电压Vout。而导通时间Ton结束后，上桥驱动讯号UG由高电位转为低电位，而下桥驱动讯号LG由低电位转为高电位，也就是上桥开关SWU不导通而下桥开关SWL导通。此时输出电容C1放电，进而降低输出电压Vout，直到回授讯号Vfb逐渐下降至低于参考讯号Vref，比较器11输出的比较讯号Comp，再由高电位变为低电位，回到上述的流程，如此周而复始地运作。

综上所述，此种涟波基准或其它例如像迟滞模式(hysteretic mode)的自同步(self-clocking)切换式电源供应器，其单脉波讯号的产生必须依靠输出电压Vout上的涟波讯号来作为触发控制，振幅太大的涟波讯号虽然可以让电路稳定性提升，但是却也容易超出涟波振幅的规格限制以及影响输出电压Vout的准确度；振幅太小的涟波讯号虽然也许可以符合涟波振幅规格限制以及输出电压Vout规格的要求，但是却容易破坏电路的稳定性造成剧跳(jitter)的情形，因此要拥有足够小的涟波讯号振幅同时又要兼顾电路稳定性就是一项具有挑战性的工作。

详言之，请参阅图3A与3B，图3A显示当输出电容C1的ESR电阻R3相对较大时，例如输出电容C1为电解电容时，流经电感L的涟波电流IL、电阻R3跨压的涟波讯号VR、输出电容C1跨压的涟波讯号VC、以及输出电压Vout的波形示意图。而图3B则是显示当输出电容C1的ESR电阻R3相对较小时，例如输出电容C1为陶瓷电容时，上述涟波讯号的波形示意图。如图3A所示，当输出电容C1的ESR电阻R3相对较大时，电阻R3跨压的涟波讯号VR振幅相对于输出电容C1跨压的涟波讯号VC较大，因此迭加为输出电压Vout后，其相位与涟波电流IL大致同步，这是因为电阻R3跨压的涟波讯号VR与涟波电流IL之间相位是相同的。相较之下，当输出电容C1的ESR电阻R3相对较小时，如图3B所示，电阻涟波讯号VR振幅相对于涟波讯号VC较小，因此迭加为输出电压Vout后，其相位与涟波电流IL差别较大，这是因为当输出电容C1的ESR电阻R3相对较小时，涟波讯号VC主导了输出电压Vout的相位，涟波讯号VC产生的方式是在涟波电流IL大于负载电流ILOAD时对输出电容C1充电，反之对输出电容C1放电，结果导致输出电压Vout与涟波电流IL之间具有相位差，再加上输出电压Vout的振幅很小，此时涟波基准切换式电源供应器1无法运作在稳定的状况之下。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种切换式电源供应器及其控制电路与控制方法，可在低输出ESR的情况下仍维持稳定操作的切换式电源供应器及其控制电路与控制方法。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种切换式电源供应器。

本发明另一目的在于，提出一种切换式电源供应器的控制电路。

本发明又一目的在于，提出一种切换式电源供应器的控制方法。

为达上述目的，就其中一观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压并供应一输出电流，所述切换式电源供应器包含：一功率级，根据一驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压；以及一控制电路，根据一与输出电压相关的回授讯号、该输入电压、与该输出电压，以产生该驱动讯号，该控制电路包括：一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号。

就另一观点，本发明也提供了一种切换式电源供应器的控制电路，根据一回授讯号产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将一输入电压转换为一输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；所述控制电路包含：一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号。

在其中一种实施型态中，该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该参考讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该回授讯号相比较。在另一种实施型态中，该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该回授讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该参考讯号相比较。

在其中一种实施型态中，该该驱动讯号产生电路宜包括：一比较器，用以执行前述比较而产生一比较讯号；以及一单脉波讯号产生电路，根据该比较讯号，产生一单脉波讯号，用以于一固定时间内导通该功率开关。

在其中一种实施型态中，该涟波讯号产生电路还加入一压差讯号而产生该输出讯号。

在其中一种实施型态中，该涟波讯号产生电路包括：一第一开关；一第二开关；一电容，与该第一开关及该第二开关耦接；一电阻性元件，具有第一端与该电容耦接、第二端与该参考讯号或该回授讯号耦接，并于该第一端产生该涟波讯号产生电路的输出讯号；一第一转换电路，与该第一开关耦接，根据该输入电压与该输出电压，产生一第一电流；以及一第二转换电路，与该第二开关耦接，根据该输出电压，产生一第二电流，其中，该第一与第二电流根据第一与第二开关的导通情况而使该电容充或放电。

在其中一种实施型态中，该涟波讯号产生电路更包括一偏移讯号产生电路，与该电阻性元件的第一端耦接，并提供一偏移讯号，以调整该输出讯号。

在其中一种实施型态中，该偏移讯号产生电路包括：一电流源电路，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

在其中一种实施型态中，该偏移讯号产生电路包括：调整电路，根据该输入电压与输出电压，产生一调整讯号；以及一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

在其中一种实施型态中，该偏移讯号产生电路包括：一比较电路，根据该回授讯号与该参考讯号，产生一比较讯号；一调整电路，根据该比较讯号，以产生一调整讯号；以及一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

就另一观点，本发明也提供了一种切换式电源供应器的控制方法，包含：根据一回授讯号、一参考讯号与一涟波讯号，产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；以及根据该输入电压与输出电压，模拟产生该涟波讯号，其中该涟波讯号与该输出电流大致同相位。

上述切换式电源供应器的控制方法中，该产生驱动讯号的步骤包括：将该涟波讯号迭加于该参考讯号上，再与该回授讯号相比较；或是，将该涟波讯号迭加于该回授讯号上，再与该参考讯号相比较。

上述切换式电源供应器的控制方法中，可更包含：产生一压差讯号，以调整该比较的结果。所述压差讯号可由一偏移电流经过一电阻性元件所产生，且该偏移电流可根据该输入电压与该输出电压而调整、或根据该回授讯号与该参考讯号而调整。

前述方法中，若将该涟波讯号迭加于该参考讯号上，则产生该涟波讯号的步骤可包括：在第一时段以一第一电流对一电容放电，该第一电流根据该输入电压与该输出电压所产生；以及在第二时段以一第二电流对该电容充电，该第二电流根据该输出电压所产生，其中该第一时段与该第二时段和该功率开关的导通与不导通时间大致同相位。若将该涟波讯号迭加于该回授讯号上，该涟波讯号需要反相，则充电与放电的步骤将为对调。

下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。

附图说明

图1A显示典型的涟波基准(ripple-based)切换式电源供应器的电路示意图；

图1B举例示出图1A中各讯号的波形；

图2A-2J标出同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型转换电路；

图第3A与3B分别显示当输出电容C1的ESR电阻R3相对较大与小时，各涟波讯号的波形示意图；

图4显示本发明第一个实施例；

图5显示本发明第二个实施例；

图6举例显示第二个实施例中各讯号波形；

图7显示本发明第三个实施例；

图8A与8B分别举例显示涟波产生电路43与涟波产生电路53中，各讯号波形；

图9显示本发明第四个实施例；

图10显示本发明第五个实施例；

图11A与11B举例显示第五个实施例中两种不同的状况下各讯号的波形；

图12A与12B举例显示本发明第六个实施例，其中将模拟产生的涟波讯号与回授讯号Vfb迭加产生涟波讯号Vrpl，再与参考讯号Vref比较；

图13举例显示本发明第七个实施例。

图中符号说明

1，3，100，200        切换式电源供应器

10，30，110           控制电路

11                    比较器

12                    单脉波讯号产生电路

13                    上桥驱动电路

14                    下桥驱动电路

20                    功率级

31，111               驱动讯号产生电路

33，113               涟波讯号产生电路

43，53                涟波产生电路

431，432，1133，1135  转导放大电路

1131，2131            偏移讯号产生电路

1132，2132            调整电路

1134，2134            可控电流源电路

2136                  比较电路

A                     节点

C1            输出电容

C2            电容

Comp          比较讯号

IL            涟波电流

ILOAD         负载电流

I1            偏移电流

L             电感

LG            下桥驱动讯号

Ph            相位节点

R1，R2，R3，R4电阻

SW1           第一开关

SW2           第二开关

SW3           第三开关

SWU           上桥开关

SWL           下桥开关

Ton           固定导通时间

UG            上桥驱动讯号

VA，VB        电压讯号

Va1，Va2      调整讯号

VC            涟波讯号

Vdd           供应电压

Vfb           回授讯号

Vin           输入电压

Vout          输出电压

Vref，Vref’  参考讯号

VR            涟波讯号

Vrpl          涟波讯号

ΔV，ΔV’    电压差

具体实施方式

请参阅图4，显示本发明第一个实施例。本实施例显示利用本发明的一种应用架构，如图4所示，切换式电源供应器3包含功率级20与控制电路30。其中，功率级20根据驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压Vin转换为输出电压Vout。控制电路30根据回授讯号Vfb、输入电压Vin、与输出电压Vout，产生驱动讯号。与现有技术不同的是，本实施例中控制电路30包括驱动讯号产生电路31与涟波讯号产生电路33，其中涟波讯号产生电路33用以模拟产生与涟波电流IL大致同相位的涟波讯号，并迭加于一参考讯号Vref(容后详述)之上而产生涟波讯号Vrpl(所谓“大致同相位”，其意义将于后文说明)，而驱动讯号产生电路31则根据回授讯号Vfb与涟波讯号Vrpl，产生驱动讯号；由于涟波讯号Vrpl的相位与涟波电流IL大致同相位且振幅适当，因此即使在输出电容C1的ESR电阻R3相对较小时，也可以让电路稳定性提升，并维持输出电压Vout的准确度，且避免剧跳(jitter)的情形。模拟产生与涟波电流IL大致同相位且振幅适当的涟波讯号Vrpl，有多种方式可以实施，以下将举例说明。

请参阅图5，显示本发明第二个实施例。本实施例是涟波产生电路43一个较具体的实施例，其中根据输入电压Vin与输出电压Vout来模拟产生涟波讯号，并迭加于一参考讯号Vref之上而产生涟波讯号Vrpl。如图所示，涟波产生电路43包含第一开关SW1、第二开关SW2、电容C2、电阻R4、转导放大电路431、与转导放大电路432。转导放大电路431的转导系数例如为Gm，其两输入端分别接收与输入电压Vin相关的电压讯号VA(输入电压Vin与电压讯号VA间，例如但不限于具有正比关系)、以及与输出电压Vout相关的电压讯号VB(输出电压Vout与电压讯号VB间，例如但不限于具有正比关系)与地电位；而转导放大电路432的转导系数例如也为Gm，其两输入端分别接收与输出电压Vout相关的电压讯号VB以及地电位。当第一开关SW1不导通时，第二开关SW2导通，转导放大电路432将电压讯号VB与地电位的电压差转换为电流值为Gm*VB的电流，自供应电压Vdd对电容C2充电。当第一开关SW1导通时，第二开关SW2不导通，转导放大电路431将电压讯号VA与电压讯号VB的电压差转换为电流值为Gm*(VA-VB)的电流，自电容C2对地放电。重复上述程序，就可在电阻R4上，产生涟波讯号Vrpl。本实施例中，电阻R4的另一端与参考讯号Vref耦接，因此如图5右方所示，如同将模拟产生的涟波讯号与参考讯号Vref迭加产生涟波讯号Vrpl，因此涟波讯号Vrpl会在参考讯号Vref附近上下摆幅(参阅图6)，而电容C2和转导系数Gm的选择，可用以调整涟波讯号Vrpl振幅大小。如果第一开关SW1和第二开关SW2的切换与功率级20(参阅图4)内的功率开关大致同相位，就可在切换式电源供应器内等效产生一个大致与涟波电流IL同相位的涟波讯号Vrpl，此讯号便可以使切换式电源供应器在输出电容C1的ESR电阻R3相对较小的情况下也可以稳定操作。因此，较佳实施方式是根据图4中的驱动讯号来产生第一开关SW1和第二开关SW2的控制讯号，使第一开关SW1和第二开关SW2与功率级20内的功率开关同步；但当然，如果刻意安排另行产生第一开关SW1和第二开关SW2的控制讯号，只要能使第一开关SW1和第二开关SW2的切换与功率级20内的功率开关大致同相位，仍属本发明的概念。

以上叙述中，转导放大电路431与转导放大电路432的转导系数可以不同，可视电压讯号VA、VB彼此的关系及电压讯号VA、VB和输入电压Vin、输出电压Vout的关系来设计，以上说明中都设为Gm，是为了便于理解。又，安排成当第二开关SW2导通时电容C2充电、第一开关SW1导通时电容C2放电，是因为本实施例中将模拟产生的涟波讯号迭加于参考讯号Vref之上而产生涟波讯号Vrpl，因此涟波讯号Vrpl的波峰与波谷和涟波电流IL是相反的(参阅图6)。所以，当涟波讯号是迭加于参考讯号上时，所谓“大致同相位”意指涟波讯号的波峰与涟波电流IL的波谷间的相位大致相同，其差值在10％以内。如果模拟产生的涟波讯号是迭加在回授讯号Vfb上而与参考讯号Vref比较，则可安排成当第一开关SW1导通时电容C2充电、第二开关SW2导通时电容C2放电，此时涟波讯号Vrpl的波峰与波谷和涟波电流IL是相同的(请参阅后文图12A、12B、13的说明)，而当涟波讯号是迭加于回授讯号上时，所谓“大致同相位”意指涟波讯号的波峰与涟波电流IL的波峰间的相位大致相同，其差值在10％以内。此外，电阻R4可以是任何电阻性元件，而不必须是电阻，只要其上通过电流后，可在两端产生压差即可。

图6说明显示第二个实施例中的讯号波形。如图6所示，请同时参阅图1A，当相位节点Ph为高电位时，上桥开关SWU导通一段固定导通时间Ton、下桥开关SWL不导通，假设第一开关SW1、第二开关SW2与上桥开关SWU、下桥开关SWL同步，则第一开关SW1导通、第二开关SW2不导通，如前所述，此时以电流值为Gm*(VA-VB)的电流使电容C2放电，涟波讯号Vrpl下降；而当相位节点Ph为低电位时，上桥开关SWU不导通，这段时间内下桥开关SWL导通，而涟波产生电路43中的第一开关SW1不导通、第二开关SW2导通，如前所述，此时以电流值为Gm*VB的电流对电容C2充电，涟波讯号Vrpl上升，重复上述流程而产生如图所示的涟波讯号Vrpl。

请参阅图7，显示本发明第三个实施例。本实施例是涟波产生电路53另一个较具体的实施例。相较于第二个实施例，在本实施例中，涟波产生电路53更包含电流源电路531，与电阻R4耦接，目的是提供涟波讯号的直流位准，并提供偏移电流I1，用以调整涟波讯号Vrpl。详言之，请参阅图8A与8B，分别举例显示涟波产生电路43与涟波产生电路53中，各讯号波形。如图8A所示，当切换式电源供应器稳定时，回授讯号Vfb与涟波讯号Vrpl的比较点电压会等于Vref+ΔV，其中电压差ΔV为Vrpl振幅大小的一半，且电压差ΔV可表示为：

$\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{Gm}\×(\mathrm{Vin}-\mathrm{Vout})}{2\×C}\×\mathrm{Ton}$

其中，C为电容C2的电容值，又公式中(Vin-Vout)亦可改为(VA-VB)。此电压差ΔV由涟波讯号产生电路43的电路设计所造成；因此，虽然输出电容C1的ESR值很小，且回授讯号Vfb近似于直流值，但回授讯号Vfb仍会与参考讯号Vref有误差值，此即造成输出电压Vout的偏移。该误差值可在设定参考讯号Vref时即考虑在内，本实施例则是以另一方式消除此误差值，通过增加电流源电路531，提供适当的偏移电流I1，流经电阻R4后便可以调整涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压下降电压差ΔV，此时涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压会和参考讯号Vref大致相等，并且涟波讯号Vrpl会以Vref-ΔV为中心上下摆幅，如图8B所示，如此，便不会造成输出电压Vout的偏移。本实施例中，当然如能使偏移电流I1和电阻R4的乘积等于ΔV，将可完全消除误差，但如偏移电流I1和电阻R4的乘积不等于ΔV，亦有减少误差的功能。

图9显示本发明第四个实施例，显示切换式电源供应器100较具体的实施例，本实施例中是根据电路应用时的参数来自动设定偏移电流I1的值，以产生精确的电压差ΔV。如图9所示，切换式电源供应器100包含功率级20与控制电路110。功率级20根据驱动讯号，切换上桥功率开关SWU与下桥功率开关SWL，以将输入电压Vin转换为输出电压Vout；功率级20例如可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型功率转换电路，如图2A-2J所示。控制电路110根据回授讯号Vfb、输入电压Vin、与输出电压Vout，以产生驱动讯号。控制电路110包括驱动讯号产生电路111与涟波讯号产生电路113。驱动讯号产生电路111根据回授讯号Vfb与涟波讯号Vrpl，产生驱动讯号。驱动讯号产生电路111具有比较器11、单脉波讯号产生电路12、上桥驱动电路13、与下桥驱动电路14。其中，比较器11比较回授讯号Vfb与涟波讯号Vrpl，并根据比较结果，产生比较讯号Comp。单脉波讯号产生电路12，根据比较讯号Comp，产生脉宽为固定时间Ton的单脉波讯号。上桥驱动电路13根据单脉波讯号，产生驱动讯号，以操作上桥开关SWU；而下桥驱动电路14，根据单脉波讯号，操作下桥开关SWL，使得上桥开关SWU导通时，下桥开关不导通，且下桥开关SWL导通时，上桥开关SWU不导通。涟波讯号产生电路113根据输入电压Vin与输出电压Vout，产生涟波讯号Vrpl。涟波讯号产生电路113具有第一开关SW1、第二开关SW2、电容C2、电阻R4、第一转换电路(例如但不限于如图所示的转导放大电路1133，图标直接连接于输入电压Vin与输出电压Vout，但亦可如前述实施例连接于电压讯号VA、VB)、第二转换电路(例如但不限于如图所示的转导放大电路1135，图标直接连接于输出电压Vout，但亦可如前述实施例连接于电压讯号VB)、与偏移讯号产生电路1131。

请继续参阅图9，假设第一开关SW1、第二开关SW2与上桥开关SWU、下桥开关SWL同步，则当上桥开关SWU导通时，第一开关SW1导通、第二开关SW2不导通，转导放大电路1133根据输入电压Vin与输出电压Vout，产生对应的电流使电容C2放电；当下桥开关SWL导通时，第一开关SW1不导通、第二开关SW2导通，转导放大电路1135根据输出电压Vout，产生对应的电流对电容C2充电。电阻R4在节点A与电容C2耦接，另一端与参考电压Vref耦接。本实施例中的涟波讯号产生电路113与第三个实施例，也就是前述涟波讯号产生电路53不同的是，偏移讯号产生电路1131根据输入电压Vin与输出电压Vout来调整偏移电流I1的值，以产生电压差ΔV来调整涟波讯号Vrpl的直流位准(当然，亦可等效变换为根据前述电压讯号VA、VB来调整)。其中，偏移讯号产生电路1131包括调整电路1132与可控电流源电路1134。调整电路1132根据输入电压Vin与输出电压Vout，产生调整讯号Va1；可控电流源电路1134根据调整讯号Va1，产生偏移讯号(在本实施例中为电流I1)，以调整涟波讯号Vrpl。由于偏移讯号是根据输入电压Vin与输出电压Vout所产生，因此，通过回授控制的机制，可自动产生适当的偏移电流I1流经电阻R4，以产生电压差ΔV调整涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压，终而使输出电压Vout达到所要的目标值。亦即，通过回授控制的机制，可使涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压往下移涟波讯号Vrpl振幅大小一半的量(ΔV)，最后产生以Vref-ΔV为中心上下振摆的涟波讯号Vrpl，并且涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压将会与参考讯号Vref相等，如图8B所示。

以上所述产生偏移电流I1流经电阻R4，以产生电压差ΔV调整比较点电压的方式，仅为其中一个实施例，其基本概念如图9下方所示，由偏移讯号产生电路1131根据输入电压Vin与输出电压Vout产生电压差ΔV，并与参考讯号Vref和模拟产生的涟波讯号经适当的正负关系相加后，产生涟波讯号Vrpl。其中，偏移讯号产生电路1131亦可利用其它方式产生电压差ΔV，例如偏移讯号产生电路1131可为查表电路，根据输入电压Vin与输出电压Vout而直接产生对应的电压差ΔV。

图10显示本发明第五个实施例。与第四个实施例不同的是，偏移讯号产生电路2131是根据回授讯号Vfb与参考讯号Vref间的比较来进行调整，而非根据输入电压Vin与输出电压Vout来调整。如图10所示，偏移讯号产生电路2131包含比较电路2136、第三开关SW3、调整电路2132、与可控电流源电路2134。比较电路2136根据回授讯号Vfb与参考讯号Vref，产生比较讯号。当上桥开关SWU导通时，第三开关SW导通一短暂时间，使比较讯号输入调整电路2132，以产生调整讯号Va2，使得可控电流源电路2134根据调整讯号Va2，产生偏移讯号，调整涟波讯号Vrpl。本实施例中偏移讯号为电流I1，流经电阻R4，以产生电压差ΔV，不过如前所述，偏移讯号产生电路2131亦可利用其它方式产生电压差ΔV，例如偏移讯号产生电路2131可为查表电路，根据回授讯号Vfb与参考讯号Vref而直接产生对应的电压差ΔV。此外需说明的是，第三开关SW3亦可省略，此情况下调整电路2132将常态产生调整讯号Va2，而非间歇产生调整讯号Va2，两者都属可行。

图11A与11B举例显示第五个实施例中两种不同的状况下，各讯号的波形，以说明第五个实施例的优点。如图11A与11B所示，考虑电路中，转导放大电路1133与1135(或图5、7的431与432)，其转导系数Gm之间会有误差，或电阻R4、电容C2产生变异误差的情况下，会造成涟波讯号Vrpl不会以参考讯号Vref为中心上下振摆。因此，涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb的比较点电压和实际上的参考讯号Vref’之间的电压差(ΔV’)将会小于(如图11A所示)或大于(如图11B所示)涟波讯号Vrpl振幅大小的一半(ΔV)。为改善此问题，如第五个实施例，可加入比较电路2136，根据回授讯号Vfb和参考讯号Vref的比较结果，动态微调偏移讯号，使得电路稳定时，回授讯号Vfb位准将会与参考讯号Vref相等。

以上各实施例中，是将模拟产生的涟波讯号与参考讯号Vref迭加而产生涟波讯号Vrpl，再将涟波讯号Vrpl与回授讯号Vfb比较，但本发明不限于此。如图12A所示，如将模拟产生的涟波讯号与回授讯号Vfb迭加产生涟波讯号Vrpl，再与参考讯号Vref比较，也可达成相同的目的。此时，所模拟产生的涟波讯号，需要反相，如图12B所示。又，如欲修正前述的电压差ΔV，当然亦可加入偏移电路1131，如图13所示。

以上已针对较佳实施例来说明本发明，只是以上所述，仅为使本领域技术人员易于了解本发明的内容，并非用来限定本发明的权利范围。在本发明的相同精神下，本领域技术人员可以思及各种等效变化。例如，在所示各实施例电路中，可插入不影响讯号主要意义的元件，如其它开关等；又例如比较器的输入端正负可以互换，仅需对应修正电路的讯号处理方式即可；再例如，电压差ΔV也可加至比较器11的另一端，此也可产生等效的作用；又例如，实施例文字与图标中所示直接自输入电压Vin与输出电压Vout取讯号之处，仅属示意，并不限于必须直接自输入电压Vin与输出电压Vout取讯号，亦可改换为连接至输入电压与该输出电压的相关比例值(故文中如叙述“根据输入电压”或“根据输出电压”，可以是直接或间接自输入电压Vin与输出电压Vout取讯号)。凡此种种，皆可根据本发明的教示类推而得，因此，本发明的范围应涵盖上述及其它所有等效变化。

Claims (24)

1.一种切换式电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压并供应一输出电流，所述切换式电源供应器包含：

一功率级，根据一驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压；以及

一控制电路，根据一与输出电压相关的回授讯号，产生该驱动讯号，该控制电路包括：

一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及

一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号；

其中，该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该参考讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该回授讯号相比较；或

该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该回授讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该参考讯号相比较；

其特征在于，该涟波讯号产生电路还加入一压差讯号而产生该输出讯号。

2.一种切换式电源供应器，用以将输入电压转换为输出电压并供应一输出电流，所述切换式电源供应器包含：

一功率级，根据一驱动讯号，切换其中至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压；以及

一控制电路，根据一与输出电压相关的回授讯号，产生该驱动讯号，该控制电路包括：

一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及

一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号；

其特征在于，该涟波讯号产生电路包括：

一第一开关；

一第二开关；

一电容，与该第一开关及该第二开关耦接；

一电阻性元件，具有第一端与该电容耦接、第二端与该参考讯号或该回授讯号耦接，并于该第一端产生该涟波讯号产生电路的输出讯号；

一第一转换电路，与该第一开关耦接，根据该输入电压与该输出电压，产生一第一电流；以及

一第二转换电路，与该第二开关耦接，根据该输出电压，产生一第二电流，

其中，该第一与第二电流根据第一与第二开关的导通情况而使该电容充或放电。

3.如权利要求2所述的切换式电源供应器，其中，该第一转换电路或第二转换电路包括一转导放大电路。

4.如权利要求2所述的切换式电源供应器，其中，该驱动讯号产生电路包括：

一比较器，用以执行前述比较而产生一比较讯号；以及

一单脉波讯号产生电路，根据该比较讯号，产生一单脉波讯号，用以于一固定时间内导通该功率开关；

其中，该回授讯号与该参考讯号间具有一电压差，该电压差可表示为：

$\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{Gm}\×(\mathrm{Vin}-\mathrm{Vout})}{2\×C}\×\mathrm{Ton}$

其中，ΔV为该电压差，Gm为该第一和第二转换电路的转导系数，Vout为该输出电压，Vin为该输入电压，C为该电容的电容值，Ton为该单脉波讯号的固定导通时间。

5.如权利要求2所述的切换式电源供应器，其中，该涟波讯号产生电路还包括一偏移讯号产生电路，与该电阻性元件的第一端耦接，并提供一偏移讯号，以调整该输出讯号。

6.如权利要求5所述的切换式电源供应器，其中，该偏移讯号产生电路包括：一电流源电路，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

7.如权利要求5所述的切换式电源供应器，其中，该偏移讯号产生电路包括：

调整电路，根据该输入电压与输出电压，产生一调整讯号；以及

一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

8.如权利要求5所述的切换式电源供应器，其中，该偏移讯号产生电路包括：

一比较电路，根据该回授讯号与该参考讯号，产生一比较讯号；

一调整电路，根据该比较讯号，以产生一调整讯号；以及

一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

9.如权利要求8所述的切换式电源供应器，其中，该偏移讯号产生电路还包括：一第三开关，耦接于该比较电路与该调整电路之间，以间歇地传送该比较讯号给该调整电路。

10.一种切换式电源供应器的控制电路，根据一回授讯号产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将一输入电压转换为一输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；所述控制电路包含：

一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及

一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号；

其中，该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该参考讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该回授讯号相比较；或

该涟波讯号产生电路将该模拟产生的涟波讯号迭加于该回授讯号上而产生输出讯号，该驱动讯号产生电路再将该输出讯号与该参考讯号相比较；

其特征在于，该涟波讯号产生电路还加入一压差讯号而产生该输出讯号。

11.一种切换式电源供应器的控制电路，根据一回授讯号产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将一输入电压转换为一输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；所述控制电路包含：

一涟波讯号产生电路，模拟产生一涟波讯号，其中该涟波讯号与输出电流大致同相位；以及

一驱动讯号产生电路，根据该回授讯号、该涟波讯号与一参考讯号，产生该驱动讯号；

其特征在于，该涟波讯号产生电路包括：

一第一开关；

一第二开关；

一电容，与该第一开关及该第二开关耦接；

一电阻性元件，具有第一端与该电容耦接、第二端与该参考讯号或该回授讯号耦接，并于该第一端产生该涟波讯号产生电路的输出讯号；

一第一转换电路，与该第一开关耦接，根据该输入电压与该输出电压，产生一第一电流；以及

一第二转换电路，与该第二开关耦接，根据该输出电压，产生一第二电流，

其中，该第一与第二电流根据第一与第二开关的导通情况而使该电容充或放电。

12.如权利要求11所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该第一转换电路或第二转换电路包括一转导放大电路。

13.如权利要求11所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该驱动讯号产生电路包括：

一比较器，用以执行前述比较而产生一比较讯号；以及

一单脉波讯号产生电路，根据该比较讯号，产生一单脉波讯号，用以于一固定时间内导通该功率开关；

其中，该回授讯号与该参考讯号间具有一电压差，该电压差可表示为：

$\mathrm{\ΔV}=\frac{\mathrm{Gm}\×(\mathrm{Vout}-\mathrm{Vin})}{2\×C}\×\mathrm{Ton}$

其中，ΔV为该电压差，Gm为该第一和第二转换电路的转导系数，Vout为该输出电压，Vin为该输入电压，C为该电容的电容值，Ton为该单脉波讯号的固定导通时间。

14.如权利要求11所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该涟波讯号产生电路还包括一偏移讯号产生电路，与该电阻性元件的第一端耦接，并提供一偏移讯号，以调整该输出讯号。

15.如权利要求14所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该偏移讯号产生电路包括：一电流源电路，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

16.如权利要求14所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该偏移讯号产生电路包括：

调整电路，根据该输入电压与输出电压，产生一调整讯号；以及

一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

17.如权利要求14所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该偏移讯号产生电路包括：

一比较电路，根据该回授讯号与该参考讯号，产生一比较讯号；

一调整电路，根据该比较讯号，以产生一调整讯号；以及

一可控电流源电路，根据该调整讯号，产生一偏移电流作为该偏移讯号，以改变该电阻性元件上的跨压。

18.如权利要求17所述的切换式电源供应器的控制电路，其中，该偏移讯号产生电路还包括：一第三开关，耦接于该比较电路与该调整电路之间，以间歇地传送该比较讯号给该调整电路。

19.一种切换式电源供应器的控制方法，其特征在于，包含：

根据一回授讯号、一参考讯号与一涟波讯号，产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；

根据该输入电压与输出电压，模拟产生该涟波讯号，其中该涟波讯号与该输出电流大致同相位；

其中，产生该驱动讯号的步骤包括：

将该涟波讯号迭加于该参考讯号上，再与该回授讯号相比较；或

将该涟波讯号迭加于该回授讯号上，再与该参考讯号相比较；以及

产生一压差讯号，以调整该比较的结果。

20.如权利要求19所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，该压差讯号由一偏移电流经过一电阻性元件所产生。

21.如权利要求20所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，还包含：根据该输入电压与该输出电压，调整该偏移电流。

22.如权利要求20所述的切换式电源供应器的控制方法，其中，还包含：根据该回授讯号与该参考讯号，调整该偏移电流。

23.一种切换式电源供应器的控制方法，包含：

根据一回授讯号、一参考讯号与一涟波讯号，产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；以及

根据该输入电压与输出电压，模拟产生该涟波讯号，其中该涟波讯号与该输出电流大致同相位；

其特征在于，产生该涟波讯号的步骤包括：

在第一时段以一第一电流对一电容放电，该第一电流根据该输入电压与该输出电压所产生；以及

在第二时段以一第二电流对该电容充电，该第二电流根据该输出电压所产生，

其中该第一时段与该第二时段和该功率开关的导通与不导通时间大致同相位。

24.一种切换式电源供应器的控制方法，包含：

根据一回授讯号、一参考讯号与一涟波讯号，产生一驱动讯号，用以切换至少一个功率开关以将输入电压转换为输出电压并产生一输出电流，其中该回授讯号相关于该输出电压；以及

根据该输入电压与输出电压，模拟产生该涟波讯号，其中该涟波讯号与该输出电流大致同相位；

其特征在于，产生该涟波讯号的步骤包括：

在第一时段以一第一电流对一电容充电，该第一电流根据该输入电压与该输出电压所产生；以及

在第二时段以一第二电流对该电容放电，该第二电流根据该输出电压所产生，

其中该第一时段与该第二时段和该功率开关的导通与不导通时间大致同相位。