CN103929062B - 直流转直流电源转换电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种直流转直流电源转换电路，用以控制一转换电路，以将一输入电压转换成一输出电压。转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路，切换模块耦接输入电压，LC滤波电路耦接切换模块，并产生输出电压。直流转直流电源转换电路包含一系统控制电路、一驱动电路以及一输出电压调整电路。系统控制电路检测LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压而产生一切换控制信号。驱动电路根据切换控制信号控制切换模块，使输出电压对应参考电压调整。输出电压调整电路耦接LC滤波电路，根据一调节参考电压及输出电压的一检测电压判断是否调节输出电压，若是则将输出电压往一预定调节电压调节。

Description

直流转直流电源转换电路
技术领域
本发明是关于一种直流转直流电源转换电路，尤指一种具有输出电压调整电路的直流转直流电源转换电路。
背景技术
已知的电源控制芯片控制一转换电路来将一输入电压转换成合适的一输出电压以驱动负载。电源控制芯片会根据一参考电压来调整输出电压，而参考电压可能是外部的一个信号。例如：在图形处理器（GPU，Graphic Processing Unit）或者中央处理器（CPU，Central Processing Unit）等应用中，通常会利用输出电压随着负载的变化而变化来达到节能的目的。在轻负载时，电源控制芯片控制会操作于，例如：二极管仿真模式(DEM，DiodeEmulation Mode)的省电模式，甚至暂停操作。当参考电压变低或者输出电压因外界干扰突然变高时，系统会因为无法及时回应导致误触发芯片相关保护。
请参见图1，为已知的电源控制芯片操作时的波形示意图。当电源控制芯片于一时间点t1时进入省电模式，一参考电压也会下降，以期降低一输出电压Vout而达到进一步负载芯片（例：GPU、CPU）节能的效果。由于负载处于轻负载，此时电源控制芯片进入二极管仿真模式，关闭上臂及下臂晶体管，而使输出电压Vout几乎维持固定。然而，对应参考电压的一目标电压Vor随着参考电压而变化，致使电源控制芯片于一时间点t2判断发生过压而进行一过压保护。
图2为美国专利号码7855864号专利所揭示的电源转换电路的电路示意图。电源转换电路包含一控制电路20、一整流电路22以及一转换电路。转换电路包含一上臂晶体管SW1、一下臂晶体管SW2、一电感L以及一电容C，耦接一输入电压Vin，并根据整流电路22所产生的控制信号S1、S2而输出一输出电压Vout。一电压检测电路VD耦接转换电路的一输出端以检测输出电压Vout并产生一检测电压VFB。控制电路20接收一参考电压Vr以及检测电压VFB，并据此判断电源转换电路操作于一连续电流模式（CCM，Continuous Current Mode）或一非连续电流模式（DCM，Discontinuous Current Mode），并产生一模式控制信号Smo。整流电路22根据模式控制信号Smo及检测电压VFB产生控制信号S1、S2以分别控制上臂晶体管SW1及下臂晶体管SW2，以稳定输出电压Vout。
控制电路20于操作于非连续电流模式时，会检测负载的情况来判断是否回复操作于连续电流模式。借此，就算参考电压或者输出电压突然发生变化时，电源转换电路也可以立刻操作于连续电流模式，而调整输出电压。这样的控制方式是通过模式的切换来实现的，而这样的频繁进行模式的切换，会带来切换损失，不利用于轻负载节能。
发明内容
先前技术中的电源控制芯片及电源转换电路于省电模式时可能误触发保护或需频繁进行模式切换。本发明提出一种直流转直流电源转换电路，于省电模式时，以对转换电路中的一LC滤波电路进行直接的充电及放电来调节输出电压，不仅可以使输出电压与目标电压保持一致而不致误触发保护，也可以减少转换电路的切换损失。
为达上述目的，本发明提供了一种直流转直流电源转换电路，用以控制一转换电路，以将一输入电压转换成一输出电压。转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路，切换模块耦接输入电压，LC滤波电路耦接切换模块，并产生输出电压。直流转直流电源转换电路包含一系统控制电路、一驱动电路以及一输出电压调整电路。系统控制电路检测LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压而产生一切换控制信号。驱动电路根据切换控制信号控制切换模块，使输出电压对应参考电压调整。输出电压调整电路耦接LC滤波电路，根据一调节参考电压及输出电压的一检测电压判断是否调节输出电压，若是则将输出电压往一预定调节电压调节。
本发明也提供了一种直流转直流电源转换电路，用以控制一转换电路，以将一输入电压转换成一输出电压。转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路，切换模块耦接输入电压，LC滤波电路耦接切换模块，并产生输出电压。直流转直流电源转换电路包含一系统控制电路、一驱动电路以及一输出电压调整电路。系统控制电路检测LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压而产生一切换控制信号。驱动电路根据切换控制信号控制切换模块，使输出电压对应参考电压调整。输出电压调整电路耦接驱动电路，根据一调节参考电压及输出电压判断是否调节输出电压，若是则控制驱动电路以导通切换模块，将输出电压往一预定调节电压调节。
本发明的输出电压调节机制也可以引入非线性电流的一方式，增强输出电压与一目标电压之间的调节速度。
以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。
附图说明
图1为已知的电源控制芯片操作时的波形示意图；
图2为美国专利号码7855864号专利所揭示的电源转换电路的电路示意图；
图3为根据本发明的直流转直流电源转换电路的电路方块图；
图4为根据本发明的一第一较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图；
图5为根据本发明的一第二较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图；
图6为根据本发明的一第三较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图；
图7为根据本发明的一第四较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图；
图8为根据本发明的一第五较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图；
图9为根据本发明的一第一较佳实施例的输出电压调整电路的电路示意图；
图10为根据本发明的一第二较佳实施例的输出电压调整电路的电路示意图；
图11为根据本发明的一第一较佳实施例的电流源的电路示意图；
图12为根据本发明的一第二较佳实施例的电流源的电路示意图；
图13为根据本发明的一第一较佳实施例的电流源的电路图；
图14为根据本发明的一第二较佳实施例的电流源的电路图；
图15为根据本发明的一第三较佳实施例的电流源的电路图；
图16为根据本发明的一第六较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。
【主要组件符号说明】
先前技术：
时间点t1、t2
输出电压Vout
目标电压Vor
控制电路20
整流电路22
上臂晶体管SW1
下臂晶体管SW2
电感L
电容C
输入电压Vin
控制信号S1、S2
电压检测电路VD
检测电压VFB
参考电压Vr
模式控制信号Smo
本发明：
放电电路100
上沿触发电路101、103
SR锁存器102、104
反相器105
或门106
缓冲电路107
误差放大器108
放电判断电路110
调节终止电路120
充电判断电路130
调节终止电路140
输出电压调整电路150、250
充放电电路160
输入电压Vin
输出电压Vout
上臂晶体管SW1
下臂晶体管SW2
电感L
电容C、Cc、Cop
系统控制电路Con
驱动电路DRV
参考电压Vr
切换控制信号Sms
电压检测电路VD
检测电压VFB
控制信号S1、S2
路径P1、P2
调节参考电压Vr’、Vr+、Vr-
调节电流Iadj
放电判断信号S112
放电电流Ids
充电电流Ich
遮蔽信号S102
调节停止电压Vr+’、Vr-’
调节停止信号S122
充电判断信号S132
调节停止信号S142
充电开关Mch
放电开关Mds
充电限流电阻Rch
放电限流电阻Rds
偏压电流源Ib
驱动电压VDD
电阻Rc
补偿电压Vc
缓冲参考电压V0
晶体管M、MP1～7、MN1～9
非线性电流Inon
调节信号Sadj
具体实施方式
请参见图3，为根据本发明的直流转直流电源转换电路的电路方块图。直流转直流电源转换电路控制一转换电路，以将一输入电压Vin转换成一输出电压Vout。转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路。在本实施例，切换模块包含一上臂晶体管SW1及一下臂晶体管SW2，上臂晶体管SW1与下臂晶体管SW2串联，一端耦接输入电压Vin而另一端接地。LC滤波电路包含串联的一电感L与一电容C，一端耦接上臂晶体管SW1与下臂晶体管SW2的一连接点，另一端接地。电感L与电容C的一连接点产生输出电压Vout。
直流转直流电源转换电路包含一系统控制电路Con、一驱动电路DRV以及一输出电压调整电路150。系统控制电路Con检测LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压Vr而产生一切换控制信号Sms。在本实施例，一电压检测电路VD耦接转换电路，以根据输出电压Vout产生代表输出电压Vout的一检测电压VFB，系统控制电路Con根据检测电压VFB来判断LC滤波电路的状态。当然，系统控制电路Con也可以通过检测电感L的一电流，输出至负载（未绘出）的电流等方式来判断LC滤波电路的状态。驱动电路DRV根据切换控制信号Sms产生控制信号S1、S2控制切换模块，使输出电压Vout对应参考电压Vr调整。输出电压调整电路150耦接LC滤波电路，例如：输出电压调整电路150可以通过一路径P1或/及一路径P2耦接至电感L或/及电容C，根据一调节参考电压Vr’及检测电压VFB判断是否产生一调节电流Iadj以对电容C进行充电或放电来调节输出电压Vout。若是，则输出电压调整电路150将输出电压Vout往一预定调节电压调节，以减少输出电压Vout与参考电压Vr对应的一目标电压的差距。
请参见图4，为根据本发明的一第一较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。相较于图3所示的电路，图4进一步详细的说明了输出电压调整电路。在本实施例中，输出电压调整电路包含一放电判断电路110及一放电电路100。放电判断电路110根据一调节参考电压Vr+及检测电压VFB产生一放电判断信号S112，放电电路100根据放电判断信号S112减少LC滤波电路所储存的一电力。调节参考电压Vr+会高于参考电压Vr。系统控制电路Con会根据一过压参考电压与检测电压VFB比较，以判断输出电压Vout是否过低及启动对应的过压保护。调节参考电压Vr+会低于过压参考电压。因此，当输出电压Vout比目标电压高但在到达过压保护的过压电压值之前就会触发放电判断电路110产生放电判断信号S112。放电电路100通过路径P1或路径P2耦接LC滤波电路，于接收放电判断信号S112，产生一放电电流Ids，使电容C所储存的电荷经放电电路100释放，使输出电压Vout下降。在本实施例，放电电路100预先设定一预定调节时间长度，于接收到放电判断信号S112时产生放电电流Ids持续至预定调节时间长度后停止。
请参见图5，为根据本发明的一第二较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。相较于图4所示的电路，图5所示的输出电压调整电路更进一步接收切换控制信号Sms，以判断适当的启动时点，并同时产生一遮蔽信号S102以停止驱动电路DRV，以避免驱动电路DRV与输出电压调整电路同时操作。当直流转直流电源转换电路操作于一般模式时，系统控制电路Con可以持续通过驱动电路DRV控制上臂晶体管SW1及下臂晶体管SW2的导通及关断而调节输出电压Vout与目标电压一致。因此，此时的输出电压调整电路操作与否，并不影响输出电压Vout的调节（但若操作，可以提高输出电压Vout的调节速度）。因此，当系统控制电路Con操作于一般模式时，可以停止输出电压调整电路。当系统控制电路Con判断负载为轻负载而操作于省电模式时，例如：非连续电流模式、跳周期模式（Skip Mode）、二极管仿真模式…等，系统控制电路Con启动输出电压调整电路。当然，系统控制电路Con除本实施例所示的切换控制信号Sms外，也可以是以其他的信号来启动输出电压调整电路，例如：先前技术中的提及的模式控制信号Smo。而当系统控制电路Con操作于省电模式而输出电压调整电路操作以调节输出电压Vout时，输出电压调整电路可以产生遮蔽信号S102，以避免驱动电路DRV同时对输出电压Vout调控时影响输出电压调整电路的调节精确度。
请参见图6，为根据本发明的一第三较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。相较于图4所示的电路，图6所示的输出电压调整电路更包含一调节终止电路120。调节终止电路120根据一调节停止电压Vr+’及检测电压VFB产生一调节停止信号S122，此时输出电压Vout会到达调节停止电压Vr+’。放电电路100根据放电判断信号S112启动以减少LC滤波电路所储存的电力，并于后接收到调节停止信号S122时停止。调节停止电压Vr+’低于调节参考电压Vr+，较佳的设定为等于参考电压Vr，如此，可使输出电压Vout调节至目标电压后才停止调节。
请参见图7，为根据本发明的一第四较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。相较于图6所示的电路，本实施例将图5所示的由系统控制电路Con决定输出电压调整电路的操作与否并入图6所示的实施例。图7的电路操作说明请参见图5及图6对应的说明，在此不赘述。
请参见图8，为根据本发明的一第五较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。相较于图7所示的电路，本实施例的输出电压调整电路更包含一充电判断电路130、一调节终止电路140以及一充放电电路160。充放电电路160包含一充电子电路及一放电子电路。放电判断电路110根据调节参考电压Vr+及检测电压VFB产生放电判断信号S112。调节终止电路120根据调节停止电压Vr+’及检测电压VFB产生调节停止信号S122。充放电电路160根据放电判断信号S112启动放电子电路产生放电电流Ids，以减少LC滤波电路所储存的电力，并于后接收到调节停止信号S122时停止放电子电路。调节参考电压Vr+高于参考电压Vr，而调节停止电压Vr+’低于调节参考电压Vr+，其中调节停止电压Vr+’的较佳设定为等于参考电压Vr。
充电判断电路130根据一调节参考电压Vr-及检测电压VFB产生一充电判断信号S132。调节终止电路140根据一调节停止电压Vr-’及检测电压VFB产生一调节停止信号S142，此时，输出电压Vout会到达调节停止电压Vr-’。充放电电路160根据充电判断信号S132启动充电子电路产生一充电电流Ich以增加LC滤波电路所储存的一电力，并于后接收到调节停止信号S142时停止充电子电路。调节参考电压Vr-低于参考电压Vr，而调节停止电压Vr-’高于调节参考电压Vr-，其中调节停止电压Vr-’的较佳设定为等于参考电压Vr。
充电判断电路130、调节终止电路140以及充放电电路160中的充电子电路可以单独存在。也就是如图4到图7所示的输出电压调整电路具有单一放电功能，输出电压调整电路也可以是具有单一充电功能，或者如图8所示般同时具有充电功能及放电功能。当然，输出电压调整电路的充电功能也可以省略调节终止电路140，而以预定调节时间长度来决定调节终止的终止时点；而系统控制电路Con也可以于省电模式时才启动输出电压调整电路的充电功能。
请参见图9，为根据本发明的一第一较佳实施例的输出电压调整电路的电路示意图。输出电压调整电路包含SR锁存器102、104、一充电开关Mch、一放电开关Mds、一充电限流电阻Rch以及一放电限流电阻Rds。SR锁存器102耦接放电开关Mds，放电开关Mds通过放电限流电阻Rds耦接一路径P1或一路径P2。SR锁存器104耦接充电开关Mch，充电开关Mch通过充电限流电阻Rch耦接路径P1或路径P2。请同时参见图8，当检测电压VFB高于调节参考电压Vr+时，放电判断电路110产生放电判断信号S112，SR锁存器102导通放电开关Mds，使一放电电流Ids流过放电限流电阻Rds及放电开关Mds，以对电容C释能，使输出电压Vout下降。当检测电压VFB降至低于调节停止电压Vr+’时，调节终止电路120产生调节停止信号S122，使SR锁存器102关断放电开关Mds，以停止放电电流Ids，使得输出电压Vout放电调节结束。相反地，当检测电压VFB低于调节参考电压Vr-时，充电判断电路130产生充电判断信号S132，SR锁存器104导通充电开关Mch，使一充电电流Ich流过充电开关Mch及充电限流电阻Rch，以对电容C充电，使得输出电压Vout上升。当检测电压VFB升至高于调节停止电压Vr-’时，调节终止电路140产生调节停止信号S142，使SR锁存器104关断充电开关Mch，以停止充电电流Ich，使得输出电压Vout充电调节结束。
另外，为配合图5、图7及图8等实施例以遮蔽信号S102，使输出电压调整电路进行输出电压调节时暂停驱动电路DRV操作，可以额外增加一或门106。或门106耦接SR锁存器102、104，于充电开关Mch及放电开关Mds其中任一导通时，或门106产生遮蔽信号S102，使驱动电路DRV暂停操作。
请参见图10，为根据本发明的一第二较佳实施例的输出电压调整电路的电路示意图。输出电压调整电路包含一上沿触发电路101、103、一充电开关Mch以及一放电开关Mds。相较于图9所示的电路，本实施例利用预定调节时间长度的方式来控制。当上沿触发电路101检测到放电判断信号S112产生时，控制放电开关Mds导通至一预定调节时间长度后关断。若此时检测电压VFB仍或于后高于调节参考电压Vr+时，上沿触发电路101会再度将放电开关Mds导通预定调节时间长度。上沿触发电路103的初始输出信号为一高准位，于检测到充电判断信号S132产生时，控制充电开关Mch导通至预定调节时间长度后关断。若此时检测电压VFB仍或于后低于调节参考电压Vr-时，上沿触发电路103会再度将充电开关Mch导通预定调节时间长度。另外，若实际应用时需提供遮蔽信号S102，则可以额外增加一反相器105及一或门106，使充电开关Mch及放电开关Mds其中任一导通时，或门106可产生遮蔽信号S102。
值得注意的是，本发明的输出电压调整电路也可以根据实际应用，省略下沿触发电路103及充电开关Mch仅留下放电功能；或者省略上沿触发电路101及放电开关Mds仅留下充电功能。请参见图11，为根据本发明的一第一较佳实施例的电流源的电路示意图，可以作为上述实施例中的充电电路或/及放电电路。电流源包含一缓冲电路107以及一偏压电流源Ib。偏压电流源Ib耦接一驱动电压VDD，以提供一偏压电流供缓冲电路107操作所需。缓冲电路107接收检测电压VFB及参考电压Vr，以根据检测电压VFB及参考电压Vr的准位差产生一电流至路径P1或路径P2。当输出电压Vout与目标电压差距拉大时，电流源会提供较大的电流以增强调节输出电压Vout的速度。因此，本实施例的电流源作为放电电路或充电电路时，有较佳的适应性。而偏压电流源Ib的电流大小可以根据电容C的大小设定，使对于不同的电容C提供较佳的调节电流。例如：偏压电流源Ib的电流大小可以根据直流转直流电源转换电路的一过流值来设定。过流值的设定一般会依据电容C的大小设定，因此偏压电流源Ib的电流大小的设定即可获得较佳的输出电压Vout调能能力。
请参见图12，为根据本发明的一第二较佳实施例的电流源的电路示意图。相较图11所示的电路，本实施例的电流源额外增加了一误差放大器108及一补偿电路，其中补偿电路包含一电阻Rc及一电容Cc。误差放大器108接收参考电压Vr以及检测电压VFB，并将参考电压Vr以及检测电压VFB的电压差累积储存至电容Cc。缓冲电路107接收补偿电路的一补偿电压Vc以及一缓冲参考电压V0，以据此产生一电流至路径P1或路径P2。通过误差放大器108，缓冲电路107的电流大小会随着参考电压Vr以及检测电压VFB的电压差以及时间而调整，以提供一非线性电流。通过非线性电流的提供，可进一步增强电流源对输出电压Vout调节能力。
请参见图13，为根据本发明的一第一较佳实施例的电流源的电路图。晶体管MP1、MP2、MN1、MN2构成一差动对，以接收参考电压Vr及检测电压VFB，或者缓冲参考电压V0及补偿电压Vc，而偏压电流源Ib提供差动对操作所需的偏压电流。晶体管MP3、MP4构成一电流镜，晶体管MP4耦接一电容Cop，电容Cop可以是补偿电路中的电容Cc或者一独立的电容，其中电流镜的电流大小将随检测电压VFB或补偿电压Vc的高低而调整。一晶体管MN3会将差动对的一电流与电流镜的一电流合并以提供一非线性电流Inon。一晶体管MN4耦接电流镜以及差动对，根据放电判断信号S112或充电判断信号S132开始提供非线性电流Inon以对输出电压Vout调节或停止提供非线性电流Inon以停止对输出电压Vout调节。
请参见图14，为根据本发明的一第二较佳实施例的电流源的电路图。晶体管MP5、MP6、MN5、MN6构成一差动对，以接收参考电压Vr及检测电压VFB，或者缓冲参考电压V0及补偿电压Vc，而偏压电流源Ib提供差动对操作所需的偏压电流。晶体管MN7、MN8构成一电流镜，晶体管MN8耦接一电容Cop，其中电流镜的电流大小将随检测电压VFB或补偿电压Vc的高低而调整。一晶体管MP7会将差动对的一电流与电流镜的一电流合并以提供一非线性电流Inon。一晶体管MN9耦接电流镜以及差动对，根据放电判断信号S112或充电判断信号S132开始提供非线性电流Inon以对输出电压Vout调节或停止提供非线性电流Inon以停止对输出电压Vout调节。
请参见图15，为根据本发明的一第三较佳实施例的电流源的电路图。非线性电流Inon与电容Cop串联，而一连接点耦接一晶体管M的一受控端。电容Cop同时耦接图12所示的误差放大器108的一输出端。晶体管M耦接路径P1或路径P2。因此，晶体管M的电流输出能力会根据电容Cop的电压大小调整，而电容Cop的电压则是根据非线性电流Inon的一电流以及误差放大器108所输出的一电流而调整。因此，晶体管M也具有提供充电电流Ich或放电电流Ids的能力。通过晶体管M，可以使本发明的输出电压调整电路具有更强的输出电压调节能力。
本发明除了通过输出电压调整电路直接对输出电压Vout进行充电、放电来使输出电压Vout与目标电压保持一致而不致误触发保护外，也可以通过切换模块中的上臂晶体管SW1及下臂晶体管SW2来提供充电及放电，以调节输出电压Vout。请参见图16，为根据本发明的一第六较佳实施例的直流转直流电源转换电路的电路示意图。与图3所示的实施例相较，本实施例的一输出电压调整电路250耦接驱动电路DRV，根据调节参考电压Vr’及代表该输出电压Vout的检测电压VFB判断是否调节输出电压Vout，若是则产生一调节信号Sadj，控制驱动电路DRV以导通切换模块，将输出电压Vout往预定调节电压调节。例如：当输出电压Vout过高时，输出电压调整电路250产生调节信号Sadj，使驱动电路DRV导通切换模块中的下臂晶体管SW2，使电容C通过下臂晶体管SW2放电以降低输出电压Vout。若输出电压Vout过低时，输出电压调整电路250产生调节信号Sadj，使驱动电路DRV导通切换模块中的上臂晶体管SW1，使电容C通过上臂晶体管SW1充电以增加输出电压Vout。而上臂晶体管SW1及上臂晶体管SW2的导通时间可以是如前述实施例般，以一预定调节停止电压或预定调节时间长度来设定。前述该些实施例的设计可以应用于本实施例而不影响本发明的功能，例如：系统控制电路Con于判断负载为轻负载而操作于省电模式时才启动输出电压调整电路；输出电压调整电路产生遮蔽信号S102，以避免驱动电路DRV的同时对输出电压Vout调控时影响输出电压调整电路的调节精确度。
如上所述，本发明完全符合专利三要件：新颖性、创造性和产业上的实用性。本发明在上文中已以较佳实施例揭露，然熟悉本项技术者应理解的是，该实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，举凡与该实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的范畴内。因此，本发明的保护范围当以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种直流转直流电源转换电路，其特征在于，用以控制一转换电路，以将一输入电压转换成一输出电压，该转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路，该切换模块耦接该输入电压，该LC滤波电路耦接该切换模块，并产生该输出电压，该直流转直流电源转换电路包含：
一系统控制电路，检测该LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压而产生一切换控制信号；
一驱动电路，根据该切换控制信号控制该切换模块，使该输出电压对应该参考电压调整；以及
一输出电压调整电路，耦接该LC滤波电路，根据一调节参考电压及代表该输出电压的一检测电压判断是否调节该输出电压，若是则将该输出电压往一预定调节电压调节，其中该输出电压调整电路根据下述的一条件停止调节该LC滤波电路所储存的一电力：
a.该输出电压调整电路调节该LC滤波电路所储存的该电力达一预定调节时间长度；以及
b.该输出电压到达一调节停止电压；
其中该输出电压调整电路通过一非线性电流将该输出电压往该预定调节电压调节，一缓冲电路的一电流提供该非线性电流，或一差动对的一电流与一电流镜的一电流合并以提供该非线性电流。
2.根据权利要求1所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该输出电压调整电路包含一放电判断电路及一放电电路，该放电判断电路根据该调节参考电压及该检测电压产生一放电判断信号，该放电电路根据该放电判断信号减少该LC滤波电路所储存的该电力。
3.根据权利要求2所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该输出电压调整电路根据下述的一条件停止该放电电路：
a.该放电电路减少该LC滤波电路所储存的该电力达该预定调节时间长度；以及
b.该输出电压到达该调节停止电压。
4.根据权利要求2所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该放电电路包含一电流源，该电流源的电流根据该直流转直流电源转换电路的一过流设定值来决定。
5.根据权利要求2所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该放电电路包含一电流源，该电流源的电流值根据该输出电压及该参考电压来调整。
6.根据权利要求1所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该输出电压调整电路包含一充电判断电路及一充电电路，该充电判断电路根据该调节参考电压及该检测电压产生一充电判断信号，该充电电路根据该充电判断信号增加该LC滤波电路所储存的该电力。
7.根据权利要求6所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该输出电压调整电路根据下述的一条件停止该充电电路：
a.该充电电路增加该LC滤波电路所储存的该电力达该预定调节时间长度；以及
b.该输出电压到达该调节停止电压。
8.根据权利要求1或2或6所述的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该系统控制电路判断该直流转直流电源转换电路处于一省电模式时，启动该输出电压调整电路。
9.一种直流转直流电源转换电路，其特征在于，用以控制一转换电路，以将一输入电压转换成一输出电压，该转换电路包含一切换模块及一LC滤波电路，该切换模块耦接该输入电压，该LC滤波电路耦接该切换模块，并产生该输出电压，该直流转直流电源转换电路包含：
一系统控制电路，检测该LC滤波电路的一状态，并根据一参考电压而产生一切换控制信号；
一驱动电路，根据该切换控制信号控制该切换模块，使该输出电压对应该参考电压调整；以及
一输出电压调整电路，耦接该驱动电路，根据一调节参考电压及代表该输出电压的一检测电压判断是否调节该输出电压，若是则控制该驱动电路以导通该切换模块，将该输出电压往一预定调节电压调节，其中该输出电压调整电路根据下述的一条件停止调节该LC滤波电路所储存的一电力：
a.该输出电压调整电路调节该LC滤波电路所储存的该电力达一预定调节时间长度；以及
b.该输出电压到达一调节停止电压；
其中该输出电压调整电路通过一非线性电流将该输出电压往该预定调节电压调节，一缓冲电路的一电流提供该非线性电流，或一差动对的一电流与一电流镜的一电流合并以提供该非线性电流。
10.根据权利要求9的直流转直流电源转换电路，其特征在于，该系统控制电路判断该直流转直流电源转换电路处于一省电模式时，启动该输出电压调整电路。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11963429B2 (en) 2020-06-19 2024-04-16 Chengdu Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Display module and display apparatus
CN116647098B (zh) * 2023-07-25 2023-10-03 江苏应能微电子股份有限公司 开关电源导通时间控制电路、方法和开关电源

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1914575A (zh) * 2004-02-05 2007-02-14 美国芯源系统股份有限公司 利用单一电压基准对线性和开关模式运行进行自动电流检测选择的dc/dc电压调节器
US7190150B2 (en) * 2005-02-28 2007-03-13 Freescale Semiconductor, Inc. DC—DC converter for power level tracking power amplifiers
CN101123395A (zh) * 2006-08-04 2008-02-13 凌特公司 用于开关调节器中突发模式的可调峰值电感电流和滞后的电路和方法
US7800353B2 (en) * 2006-09-01 2010-09-21 Fujitsu Ten Limited Control unit, power supply device and electronic apparatus
US8330437B1 (en) * 2009-12-04 2012-12-11 National Semiconductor Corporation Pulse width modulator with transient-based asynchronous reset

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6975494B2 (en) * 2001-01-29 2005-12-13 Primarion, Inc. Method and apparatus for providing wideband power regulation to a microelectronic device
TWI245493B (en) * 2001-10-24 2005-12-11 Media Tek Inc Apparatus for calibrating a charge pump and method therefor
US6969978B2 (en) * 2003-03-17 2005-11-29 Rf Micro Devices, Inc. DC-DC converter with reduced electromagnetic interference
US6850045B2 (en) * 2003-04-29 2005-02-01 Texas Instruments Incorporated Multi-phase and multi-module power system with a current share bus
US6980039B1 (en) * 2004-03-03 2005-12-27 Rf Micro Devices, Inc. DC-DC converter with noise spreading to meet spectral mask requirements
US7132891B1 (en) * 2004-08-17 2006-11-07 Rf Micro Devices, Inc. Power amplifier control using a switching power supply
US7855864B2 (en) 2005-03-31 2010-12-21 Semtech Corporation Switched mode power supply method and apparatus
US8587268B1 (en) * 2008-06-18 2013-11-19 National Semiconductor Corporation System and method for providing an active current assist with analog bypass for a switcher circuit
JP5636386B2 (ja) * 2012-03-16 2014-12-03 株式会社東芝 スイッチング電源装置およびその制御回路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1914575A (zh) * 2004-02-05 2007-02-14 美国芯源系统股份有限公司 利用单一电压基准对线性和开关模式运行进行自动电流检测选择的dc/dc电压调节器
US7190150B2 (en) * 2005-02-28 2007-03-13 Freescale Semiconductor, Inc. DC—DC converter for power level tracking power amplifiers
CN101123395A (zh) * 2006-08-04 2008-02-13 凌特公司 用于开关调节器中突发模式的可调峰值电感电流和滞后的电路和方法
US7800353B2 (en) * 2006-09-01 2010-09-21 Fujitsu Ten Limited Control unit, power supply device and electronic apparatus
US8330437B1 (en) * 2009-12-04 2012-12-11 National Semiconductor Corporation Pulse width modulator with transient-based asynchronous reset

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