CN110086324B - 切换式电源转换电路及其中的控制电路 - Google Patents

切换式电源转换电路及其中的控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN110086324B
CN110086324B CN201811010829.4A CN201811010829A CN110086324B CN 110086324 B CN110086324 B CN 110086324B CN 201811010829 A CN201811010829 A CN 201811010829A CN 110086324 B CN110086324 B CN 110086324B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
circuit
ramp
slope
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811010829.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110086324A (zh
Inventor
陈玄儒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Richtek Technology Corp
Original Assignee
Richtek Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Richtek Technology Corp filed Critical Richtek Technology Corp
Priority to US16/171,397 priority Critical patent/US10594209B2/en
Publication of CN110086324A publication Critical patent/CN110086324A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110086324B publication Critical patent/CN110086324B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K7/00Modulating pulses with a continuously-variable modulating signal
    • H03K7/08Duration or width modulation ; Duty cycle modulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

本发明提供一种切换式电源转换电路及其中的控制电路。在该切换式电源转换电路中,功率开关用以切换电感以转换输入电压而产生输出电压以驱动负载;控制电路包括:脉宽调制电路,用以比较输出相关信号以及斜坡信号而产生脉宽调制信号而控制功率开关,其中输出相关信号相关于输出电压;误差放大电路,用以根据输出相关信号与参考信号而产生误差放大信号;以及斜坡信号产生电路,用以产生斜坡信号,其中根据输入电压以及输出电压而决定斜坡信号的振幅,及/或根据误差放大信号而决定斜坡信号的斜率。

Description

切换式电源转换电路及其中的控制电路
技术领域
本发明涉及一种切换式电源转换电路,特别是指一种具高精准度及快速反应的切换式电源转换电路。本发明还涉及用于切换式电源转换电路中的控制电路。
背景技术
图1显示一种现有技术的固定时间切换式电源转换电路(固定时间切换式电源转换电路1),一般而言,固定时间切换式电源转换电路1具有控制简单,负载响应快速等优点,然而在缩小尺寸的需求下,多会采用陶瓷电容作为输出电容Co,在此情况下,其寄生电阻Rco通常很小,可能造成固定时间切换式电源转换电路操作不稳定,此外,其输出电压Vout的平均值与其所欲调节的目标值SREF通常具有较大的误差。
为了解决上述的问题,许多固定时间切换式电源转换电路的架构被提出,例如:“CMCOT”、“V2COT”、“DCAP3”或“Rapid Robust Ripple Regulator(R4)”。这些现有技术多半引进高增益误差放大器以提高输出电压的精准度,并采用额外的斜坡电路以提高回路稳定度。然而此类现有技术通常也牺牲了固定时间切换式电源转换电路中负载响应快速的优点。
本发明相较于图1的现有技术,可提高输出电压的精准度以及回路稳定度,而相对于其他的现有技术来说,本发明仍保持了较佳的负载响应效能。
发明内容
就其中一个观点言,本发明提供了一种切换式电源转换电路,包含:一电感;一功率开关,用以切换该电感与一输入电压及一输出电压的耦接路径,以转换该输入电压而产生该输出电压以驱动一负载电路;以及一控制电路,包括:一脉宽调制电路,用以比较一输出相关信号以及一斜坡信号而产生一脉宽调制信号而控制该功率开关,其中该输出相关信号相关于该输出电压;以及一斜坡信号产生电路,用以产生该斜坡信号,其中该斜坡信号根据以下至少之一方式而决定:(1)该斜坡信号产生电路根据该输入电压以及该输出电压而决定该斜坡信号的一振幅;及/或(2)该控制电路还包括一误差放大电路,用以根据该切换式电源转换电路中的一欲调节的信号与一参考信号的差值而产生一误差放大信号,且根据该误差放大信号而决定该斜坡信号的一第一斜率。
在一较佳实施例中,该第一斜率为该斜坡信号的一上升斜坡或一下降斜坡其中之一的斜率。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路根据该输入电压以及该输出电压而调整该上升斜坡或该下降斜坡其中之另一的斜率以决定该振幅。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路还根据该脉宽调制信号的一占空比而决定该振幅。
在一较佳实施例中,该脉宽调制电路包含:一比较电路,用以比较该输出相关信号以及该斜坡信号而产生一比较输出信号;以及一固定时间信号产生电路,用以根据该比较输出信号而产生一固定时间信号作为该脉宽调制信号而控制该功率开关;该固定时间信号为定义一固定导通时间,用以控制该功率开关于每切换周期内导通该固定导通时间。
在一较佳实施例中,该振幅相关于N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和。
在一较佳实施例中,N2与N1的比值大于1。
在一较佳实施例中,N2与N1的比值大致上等于2。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路包括:一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;一振幅控制电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一振幅调整电流;以及一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路与该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;且于该上升时段或该下降时段其中之另一接收该振幅调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路包括:一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;一压控电压源电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一位移电压;以及一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路与该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;其中于该上升时段或该下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
在一较佳实施例中,产生该下降斜坡的一下降时段大致上重合于该脉宽调制信号的一导通时间。
在一较佳实施例中,该切换式电源转换电路中的该欲调节的信号为以下之一:(1)一反馈相关信号;(2)该斜坡信号。
在一较佳实施例中,该反馈相关信号为以下之一:(1)该输出相关信号;(2)另一相关于输出电压的信号;(3)一相关于输出电流的信号。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路包括:一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;以及一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路包括:一振幅控制电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一振幅调整电流;以及一积分电容器,耦接于该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该振幅调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
在一较佳实施例中,该斜坡信号产生电路包括:一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;一压控电压源电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一位移电压;以及一积分电容器,耦接于该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
就另一个观点言,本发明也提供了一种用以控制一切换式电源转换电路的控制电路,该切换式电源转换电路包括:一电感;以及一功率开关,用以切换该电感与一输入电压及一输出电压的耦接路径,以转换该输入电压而产生该输出电压以驱动一负载电路;该控制电路包含:一脉宽调制电路,用以比较一输出相关信号以及一斜坡信号而产生一脉宽调制信号而控制该功率开关,其中该输出相关信号相关于该输出电压;以及一斜坡信号产生电路,用以产生该斜坡信号,其中该斜坡信号根据以下至少之一方式而决定:(1)该斜坡信号产生电路根据该输入电压以及该输出电压而决定该斜坡信号的一振幅;及/或(2)该控制电路还包括一误差放大电路,用以根据该切换式电源转换电路中的一欲调节的信号与一参考信号的差值而产生一误差放大信号,且根据该误差放大信号而决定该斜坡信号的一第一斜率。
以下通过具体实施例详加说明,应当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所实现的功效。
附图说明
图1显示一种现有技术的切换式电源转换电路的示意图。
图2显示本发明的切换式电源转换电路,及其中的控制电路的一种实施例的示意图。
图3显示对应于本发明实施例的操作波形示意图。
图4显示对应于本发明的切换式电源转换电路的质量因子的特性曲线示意图。
图5显示本发明的斜坡信号产生电路的一种具体实施例示意图。
图6显示本发明的斜坡信号产生电路的另一种具体实施例示意图。
图7显示本发明的斜坡信号产生电路的又另一种具体实施例示意图。
图8A与图8B显示对应于图7实施例的操作波形示意图。
图9A-图9G显示本发明的控制电路的数种实施例的示意图。
图10A-图10C显示本发明的斜坡信号产生电路的另外数种具体实施例示意图。
具体实施方式
本发明中的附图均属示意,主要意在表示各电路间的耦接关系,以及各信号波形之间的关系,至于电路、信号波形与频率则并未依照比例绘制。
请参阅图2,图中所示为本发明的切换式电源转换电路的一种实施例(切换式电源转换电路2),切换式电源转换电路2包含电感L、功率开关(例如图中所示的SW1及/或SW2)以及控制电路10。功率开关SW1与SW2用以切换电感L与输入电压Vin及输出电压Vout的耦接路径,以转换输入电压Vin而产生输出电压Vout以驱动负载电路(例如图中所示的RL)。
请继续参阅图2,控制电路10包括脉宽调制电路19、误差放大电路13以及斜坡信号产生电路14。脉宽调制电路19用以比较输出相关信号VOR以及斜坡信号RMP而产生一脉宽调制信号PWM而控制功率开关SW1与SW2,其中该输出相关信号VOR相关于输出电压Vout。在应用于固定时间(例如但不限于固定导通时间)的实施例中,脉宽调制电路19包含比较电路11以及固定时间信号产生电路12。在一实施例中,如图所示,输出相关信号VOR直接耦接于输出电压Vout。而在其他实施例中,输出相关信号VOR可例如为输出电压Vout的分压。比较电路11用以比较输出相关信号VOR以及斜坡信号RMP而产生比较输出信号CP。固定时间信号产生电路12用以根据比较输出信号CP而产生固定时间信号而控制功率开关。在一实施例中,所述的固定时间信号可为定义一段固定导通时间(Constant ON Time)或定义一段固定不导通时间(Constant OFF Time),而对应控制功率开关SW1或SW2,本实施例中,固定时间信号产生电路12所产生的固定时间信号定义一段固定导通时间Ton,用以控制功率开关SW1于每切换周期内导通固定导通时间Ton。误差放大电路13用以根据输出相关信号VOR与参考信号SREF的差值而产生误差放大信号EAO。在一实施例中,误差放大电路13的增益值高于一预设的增益阈值(例如但不限于80dB),以使得输出电压Vout的平均值与其目标值(例如参考信号SREF)的差值可小于一预设的误差值,以提高输出电压Vout的精准度。斜坡信号产生电路14则用以根据误差放大信号EAO、输入电压Vin以及输出电压Vout而产生斜坡信号RMP;本实施例中,斜坡信号产生电路14根据输入电压Vin以及输出电压Vout而决定斜坡信号RMP的一振幅Vpp,且根据误差放大信号EAO而决定斜坡信号RMP的一第一斜率SLP1。
在一实施例中,本发明的切换式电源转换电路(如切换式电源转换电路2)还可包含开关信号产生电路30,用以根据脉宽调制信号PWM而产生开关控制信号以控制功率开关S1与S2。开关信号产生电路30可包括逻辑电路,用以转换脉宽调制信号PWM而产生直接对应控制功率开关S1与S2相位的开关控制信号,以及驱动电路,用以驱动功率开关S1与S2,此为本领域技术人员于本发明的教示下可推知。
需说明的是,前述的“固定时间”(如“固定导通时间”或“固定不导通时间”),是指切换式电源转换电路于稳态之下,且于外在给定相同的条件与相同的设定下,前述的“固定时间”大致上为一固定的时间长度。然而,这并不代表前述的“固定时间”于外在给定不同的条件或不同的设定下,仍为一恒常不变的时间长度。在不同的应用条件下,前述的“固定时间”可适应性地调整或设定其时间长度。举例而言,在例如但不限于欲使操作频率固定的应用中,所述的“固定时间”的时间长度可根据不同的输入电压Vin或输出电压Vout而适应性调整,再举一例,在例如但不限于欲使线电压瞬时或负载瞬时响应较佳的情况下,所述的“固定时间”的时间长度可根据不同的输出电压或输出电流而适应性调整其时间长度。换言之,于外在给定不同的条件或不同的设定下,前述的“固定时间”可为不同;所谓“固定时间”是指于外在给定相同的条件与相同的设定下大致上为固定,而非指于外在给定不同的条件或不同的设定下,仍为相同的数值。
又需说明的是,本发明不限于应用于产生固定时间(如固定导通时间)的脉宽调制信号PWM。在另一实施例中,脉宽调制电路19可以产生导通时间为动态变化的脉宽调制信号PWM。在一实施例中,本发明的切换式电源转换电路可以是定频或非定频的电压模式或电流模式的切换式电源转换电路,在这些实施例中,脉宽调制电路19可包含相对应的调制电路以产生导通时间为动态变化的脉宽调制信号PWM。
请同时参阅图3,图中显示对应于本发明实施例的操作波形示意图。本实施例中,功率开关S1的开关控制信号例如可与脉宽调制信号PWM为同相位,亦即,导通时间Ton内,功率开关S1为导通。在一实施例中,第一斜率SLP1为斜坡信号RMP的一上升斜坡或下降斜坡其中之一的斜率。以图3为例,斜坡信号RMP的上升斜坡(例如图中t2-t3)的斜率为第一斜率SLP1,其由误差放大信号EAO决定。
在一实施例中,斜坡信号产生电路14根据输入电压Vin以及输出电压Vout而调整上升斜坡或下降斜坡其中之另一的斜率以决定振幅Vpp。以图3为例,斜坡信号产生电路14根据输入电压Vin以及输出电压Vout而调整下降斜坡(例如图中t1-t2)的斜率以决定振幅Vpp。本实施例中,下降斜坡发生于导通时间Ton(例如但不限于为固定导通时间)内,亦即,斜坡信号RMP的下降时段(例如图3中的t1-t2,即产生下降斜坡的时段)大致上重合于导通时间Ton。
需说明的是:因电路零件的本身的寄生效应(例如造成延迟)或是零件间相互的匹配不一定为理想,因此,虽然欲使斜坡信号RMP的下降时段重合于导通时间Ton,但实际产生的下降时段可能并无法精准重合于导通时间Ton,而仅是接近于重合,换言之,根据本发明,可接受由于电路的不理想性而造成下降时段与导通时间Ton间的重合具有一定程度的误差,此即前述的下降时段“大致上”重合于导通时间Ton之意,本文中其他提到“大致上”之处亦同。
请同时参阅图4,图中显示对应于本发明的切换式电源转换电路的质量因子Q(quality factor,又称Q值)的特性曲线示意图。在一实施例中,振幅Vpp可根据之输入电压的N1倍与输出电压Vout的N2倍之和而决定。如图4所示,当N2与N1的比值大于1时,本发明的切换式电源转换电路具有较佳的质量因子Q,换言之,在一较佳实施例中,N2与N1的比值大于1,可使得即使在输出电容器Co的寄生电阻Rco较小的情况下,仍能稳定运作;在一较佳实施例中,N2与N1的比值大致上等于2,如图所示,本实施例中,面对PWM占空比d的变化(0~1),其质量因子Q仍可大致保持不变且稳定(即较低的Q值),同时,也仍保有较佳的瞬时响应表现。
请参阅图5,图中所示为本发明的切换式电源转换电路中,斜坡信号产生电路的一种具体实施例(斜坡信号产生电路14),本实施例中,斜坡信号产生电路14包括第一斜率控制电路gm1、振幅控制电路gm2以及积分电容器Ci。第一斜率控制电路gm1用以转换误差放大信号EAO而产生斜率调整电流I1。在一实施例中,第一斜率控制电路gm1可为一压控电流源。振幅控制电路gm2用以转换输入电压Vin与输出电压Vout而产生振幅调整电流I2。在一实施例中,振幅控制电路gm2可为一压控电流源。积分电容器Ci耦接于第一斜率控制电路gm1与振幅控制电路gm2以产生斜坡信号RMP,其中于上升时段或下降时段其中之一接收斜率调整电流I1而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,且第一斜率SLP1根据斜率调整电流I1而确定;且于上升时段或下降时段其中之另一接收振幅调整电流I2而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,且振幅Vpp根据振幅调整电流I2而确定。请同时参阅图3与图5,本实施例中,积分电容器Ci于上升时段接收斜率调整电流I1而产生上升斜坡(如图3的t2-t3),且于下降时段接收振幅调整电流I2而产生下降斜坡(如图3的t1-t2)。具体而言,振幅调整电流I2=g2*(N1*Vin+N2*Vout),其中g2为振幅控制电路gm2的转导值。本实施例中,可通过开关S3与S4分别控制斜率调整电流I1与振幅调整电流I2对积分电容器Ci的充放电以产生斜坡信号RMP。
请参阅图6,图中所示为本发明的切换式电源转换电路中,斜坡信号产生电路的另一种具体实施例(斜坡信号产生电路14’),本实施例中,相较于图5的斜坡信号产生电路14,斜坡信号产生电路14’省略了第一斜率控制电路gm1的电流路径上的开关(S3),如此可避免斜坡信号RMP转折时发生不必要的突波,且可确保不连续导通模式(DCM-discontinuousconduction mode)时的稳定性。
请参阅图7,图中所示为本发明的切换式电源转换电路中,斜坡信号产生电路的另一种具体实施例(斜坡信号产生电路14”),斜坡信号产生电路14”包括第一斜率控制电路gm1、取样保持电路15、压控电压源电路a1以及积分电容器Ci。第一斜率控制电路gm1用以转换误差放大信号EAO而产生斜率调整电流I1。取样保持电路用以取样保持斜坡信号RMP。压控电压源电路a1用以转换输入电压Vin与输出电压Vout而产生位移电压V2,迭加于取样保持输出信号VSH,其中于上升时段或下降时段其中之一接收斜率调整电流I1而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,且第一斜率SLP1根据斜率调整电流I1而确定;其中于上升时段或下降时段的该其中之一结束时取样并保持斜坡信号RMP而产生取样保持输出信号VSH,且于上升时段或下降时段其中之另一切换斜坡信号RMP至位移电压V2与取样保持输出信号VSH之和,在一实施例中,位移电压V2对应于斜坡信号RMP的振幅Vpp,而在一实施例中,位移电压V2大致上等于斜坡信号RMP的振幅Vpp。
请同时参阅图8A与图8B,图中显示对应于图7实施例的操作波形示意图,具体而言,本实施例中,积分电容器Ci于上升时段接收斜率调整电流I1而产生上升斜坡(如图8A与图8B的t2-t3),且于下降时段将斜坡信号RMP切换至位移电压V2与取样保持输出信号VSH之和而产生下降斜坡(如图8A与图8B的t1-t2),在一实施例中,下降时段t1-t2可重合于固定导通时间Ton(如图8A),而在另一实施例中,下降时段t1-t2可为与固定导通时间Ton无关的任意值(如图8B,其可为一极为短暂的时段)。具体而言,位移电压V2=k*(N1*Vin+N2*Vout),其中k为压控电压源电路a1的电压倍率。在一实施例中,斜坡信号产生电路(例如斜坡信号产生电路14、14’或14”)还根据脉宽调制信号PWM的占空比d而决定振幅Vpp。
前述的斜坡信号产生方式,可根据本发明的精神,而具有多种组合与变化。请参阅图9A-图9G,图中显示本发明的控制电路(控制电路10A-10G)的另外数种实施例的示意图,控制电路10A-10G与图2的控制电路10类似,但具有不同的组合或变化。
如图9A所示,在一实施例中,误差放大电路13可以省略,换言之,斜坡信号产生电路14根据输入电压Vin以及输出电压Vout而决定斜坡信号RMP的一振幅Vpp。
如图9B所示,在一实施例中,误差放大电路13可根据切换式电源转换电路中,任何一欲调节的信号与参考信号SREF的差值而产生误差放大信号EAO,在一实施例中,所述的欲调节的信号可以是一反馈相关信号,反馈相关信号除了如前述可为输出相关信号VOR之外,在其他的实施例中,还可以是相关于输出电流相关信号,其相关于输出电流Io,如图9C所示。
在另一实施例中,所述的欲调节的信号还可以是斜坡信号RMP,如图9D所示。
就一观点而言,由于误差放大电路13具有高增益,因此,误差放大电路13可通过调整斜坡信号RMP的第一斜率的反馈路径,将任何欲调节的信号“调节”使其相关于(例如使其等于或接近于)参考信号SREF。
在一实施例中,则是不一定需要“根据输入电压Vin以及输出电压Vout而决定斜坡信号RMP的一振幅Vpp”,如图9E-图9G所示,分别对应而类似于图9B-图9D的实施例,但斜坡信号RMP的产生方式则都省略了“根据输入电压Vin以及输出电压Vout而决定斜坡信号RMP的一振幅Vpp”。
对应于上述的组合与变化,图10A-图10C显示本发明的斜坡信号产生电路的另外数种具体实施例示意图。
图10A可对应于图9A,如图所示,斜坡信号产生电路14A中,包括振幅控制电路gm2以及积分电容器Ci。其中于上升时段或下降时段其中之一接收斜率电流I3而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,斜率电流I3可例如为一固定值,因此其斜率也为一固定值;且于上升时段或下降时段其中之另一接收振幅调整电流I2而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,且振幅Vpp根据振幅调整电流I2而确定。
图10B对应于图9A,且本实施例类似于图7,其不同之处在于,本实施例中,于上升时段或下降时段其中之一接收斜率电流I3而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,斜率电流I3可例如为一固定值,因此斜坡信号RMP的斜率也为一固定值。本实施例中,斜坡信号RMP的振幅的控制方式同图7,在此不予重复。
图10C对应于图9E-图9G,且本实施例类似于图5的实施例,其不同之处在于,本实施例中,于上升时段或下降时段其中之一接收振幅电流I4而产生对应的上升斜坡或下降斜坡,振幅电流I4可例如为一固定值,因此斜坡信号RMP的振幅也为一固定值。本实施例中,斜坡信号RMP的第一斜率的控制方式同图5,在此不予重复。
以上已针对较佳实施例来说明本发明,但以上所述,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。所说明的各个实施例,并不限于单独应用,也可以组合应用,举例而言,两个或以上的实施例可以组合运用,而一实施例中的部分组成也可用以取代另一实施例中对应的组成部件。此外,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,举例而言,前述实施例中以降压型切换式电源转换电路为例,然而根据本发明的精神,也可应用于其他型态的切换式电源转换电路,例如但不限于升压型或升降压型的切换式电源转换电路。又如,前述实施例中,误差放大电路13与比较电路11所根据的输出相关信号为相同的输出相关信号VOR,然而根据本发明的精神,误差放大电路13与比较电路11可耦接于输出相关信号的不同形式,例如,误差放大电路13可耦接于输出电压Vout的分压,而比较电路11直接耦接于输出电压Vout,或反之。又例如,本发明所称“根据某信号进行处理或运算或产生某输出结果”,不限于根据该信号的本身,也包含于必要时,将该信号进行电压电流转换、电流电压转换、及/或比例转换等,之后根据转换后的信号进行处理或运算产生某输出结果。由此可知,在本发明的相同精神下,本领域技术人员可以想到各种等效变化以及各种组合,其组合方式很多,在此不一一列举说明。因此,本发明的范围应涵盖上述及其他所有等效变化。

Claims (34)

1.一种切换式电源转换电路,包含:
一电感;
一功率开关,用以切换该电感与一输入电压及一输出电压的耦接路径,以转换该输入电压而产生该输出电压以驱动一负载电路;以及
一控制电路,包括:
一脉宽调制电路,用以比较一输出相关信号以及一斜坡信号而产生一脉宽调制信号而控制该功率开关,其中该输出相关信号相关于该输出电压;以及
一斜坡信号产生电路,用以产生该斜坡信号,其中该斜坡信号产生电路根据该输入电压以及该输出电压而决定该斜坡信号的一振幅,其中该振幅受N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而决定,使得该脉宽调制信号的一占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的一质量因子都小于一有限的预设值,进而使得该切换式电源转换电路于该占空比在0到1之间都稳定,其中N1、N2各自为一正实数。
2.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该控制电路还包括一误差放大电路,用以根据该切换式电源转换电路中的一欲调节的信号与一参考信号的差值而产生一误差放大信号,且根据该误差放大信号而决定该斜坡信号的一第一斜率。
3.如权利要求2所述的切换式电源转换电路,其中该第一斜率为该斜坡信号的一上升斜坡或一下降斜坡其中之一的斜率。
4.如权利要求3所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而调整该上升斜坡或该下降斜坡其中之另一的斜率以决定该振幅。
5.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路还根据该脉宽调制信号的该占空比而决定该振幅。
6.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该脉宽调制电路包含:
一比较电路,用以比较该输出相关信号以及该斜坡信号而产生一比较输出信号;以及
一固定时间信号产生电路,用以根据该比较输出信号而产生一固定时间信号作为该脉宽调制信号而控制该功率开关;该固定时间信号为定义一固定导通时间,用以控制该功率开关于每切换周期内导通该固定导通时间。
7.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该振幅受N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而决定,使得该脉宽调制信号的该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的一质量因子都小于2。
8.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中N2与N1的比值大于等于1,使得该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的该质量因子都小于该有限的预设值。
9.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中N2与N1的比值大于等于2,使得该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的该质量因子都小于2。
10.如权利要求4所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;
一振幅控制电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一振幅调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路与该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;且于该上升时段或该下降时段其中之另一接收该振幅调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
11.如权利要求4所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;
一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;
一压控电压源电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一位移电压;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路、该取样保持电路与该压控电压源电路以产生该斜坡信号,其中该积分电容器于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;
其中该取样保持电路于对应的该上升时段或该下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且该斜坡信号产生电路于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
12.如权利要求3所述的切换式电源转换电路,其中产生该下降斜坡的一下降时段大致上重合于该脉宽调制信号的一导通时间。
13.如权利要求2所述的切换式电源转换电路,其中该切换式电源转换电路中的该欲调节的信号为以下之一:(1)一反馈相关信号;(2)该斜坡信号。
14.如权利要求13所述的切换式电源转换电路,其中该反馈相关信号为以下之一:(1)该输出相关信号;(2)另一相关于该输出电压的信号;(3)一相关于该功率开关所产生的一输出电流的信号。
15.如权利要求3所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定。
16.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一振幅控制电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一振幅调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该振幅调整电流而对应产生该斜坡信号的一上升斜坡或一下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
17.如权利要求1所述的切换式电源转换电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;
一压控电压源电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一位移电压;以及
一积分电容器,耦接于该取样保持电路与该压控电压源电路以产生该斜坡信号,其中该取样保持电路于一上升时段或一下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且该斜坡信号产生电路于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
18.一种用以控制一切换式电源转换电路的控制电路,该切换式电源转换电路包括:一电感;以及一功率开关,用以切换该电感与一输入电压及一输出电压的耦接路径,以转换该输入电压而产生该输出电压以驱动一负载电路;该控制电路包含:
一脉宽调制电路,用以比较一输出相关信号以及一斜坡信号而产生一脉宽调制信号而控制该功率开关,其中该输出相关信号相关于该输出电压;以及
一斜坡信号产生电路,用以产生该斜坡信号,其中该斜坡信号产生电路根据该输入电压以及该输出电压而决定该斜坡信号的一振幅,其中该振幅受N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而决定,使得该脉宽调制信号的一占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的一质量因子都小于一有限的预设值,进而使得该切换式电源转换电路于该占空比在0到1之间都稳定,其中N1、N2各自为一正实数。
19.如权利要求18所述的控制电路,其中该控制电路还包括一误差放大电路,用以根据该切换式电源转换电路中的一欲调节的信号与一参考信号的差值而产生一误差放大信号,且根据该误差放大信号而决定该斜坡信号的一第一斜率。
20.如权利要求19所述的控制电路,其中该第一斜率为该斜坡信号的一上升斜坡或一下降斜坡其中之一的斜率。
21.如权利要求20所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而调整该上升斜坡或该下降斜坡其中之另一的斜率以决定该振幅。
22.如权利要求18所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路还根据该脉宽调制信号的该占空比而决定该振幅。
23.如权利要求18所述的控制电路,其中该脉宽调制电路包含:
一比较电路,用以比较该输出相关信号以及该斜坡信号而产生一比较输出信号;以及
一固定时间信号产生电路,用以根据该比较输出信号而产生一固定时间信号作为该脉宽调制信号而控制该功率开关;该固定时间信号为定义一固定导通时间,用以控制该功率开关于每切换周期内导通该固定导通时间。
24.如权利要求18所述的控制电路,其中该振幅受N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而决定,使得该脉宽调制信号的该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的一质量因子都小于2。
25.如权利要求18所述的控制电路,其中N2与N1的比值大于等于1,使得该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的该质量因子都小于该有限的预设值。
26.如权利要求18所述的控制电路,其中N2与N1的比值大于等于2,使得该占空比在0到1之间,该切换式电源转换电路的该质量因子都小于2。
27.如权利要求21所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;
一振幅控制电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一振幅调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路与该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;且于该上升时段或该下降时段其中之另一接收该振幅调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
28.如权利要求21所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;
一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;
一压控电压源电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一位移电压;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路、该取样保持电路与该压控电压源电路以产生该斜坡信号,其中该积分电容器于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而产生对应的该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定;
其中该取样保持电路于对应的该上升时段或该下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且该斜坡信号产生电路于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
29.如权利要求20所述的控制电路,其中产生该下降斜坡的一下降时段大致上重合于该脉宽调制信号的一导通时间。
30.如权利要求19所述的控制电路,其中该切换式电源转换电路中的该欲调节的信号为以下之一:(1)一反馈相关信号;(2)该斜坡信号。
31.如权利要求30所述的控制电路,其中该反馈相关信号为以下之一:(1)该输出相关信号;(2)另一相关于该输出电压的信号;(3)一相关于该功率开关所产生的一输出电流的信号。
32.如权利要求20所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一第一斜率控制电路,用以转换该误差放大信号而产生一斜率调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该第一斜率控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该斜率调整电流而对应产生该上升斜坡或该下降斜坡,且该第一斜率根据该斜率调整电流而确定。
33.如权利要求18所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一振幅控制电路,用以转换该输入电压与该输出电压而产生一振幅调整电流;以及
一积分电容器,耦接于该振幅控制电路以产生该斜坡信号,其中于一上升时段或一下降时段其中之一接收该振幅调整电流而对应产生该斜坡信号的一上升斜坡或一下降斜坡,且该振幅根据该振幅调整电流而确定。
34.如权利要求18所述的控制电路,其中该斜坡信号产生电路包括:
一取样保持电路,用以取样保持该斜坡信号;
一压控电压源电路,用以根据N1倍的该输入电压与N2倍的该输出电压之和而产生一位移电压;以及
一积分电容器,耦接于该取样保持电路与该压控电压源电路以产生该斜坡信号,其中该取样保持电路于一上升时段或一下降时段的其中之一结束时取样并保持该斜坡信号而产生一取样保持输出信号;且该斜坡信号产生电路于该上升时段或该下降时段其中之另一将斜坡信号切换至该位移电压与该取样保持输出信号之和;该位移电压对应于该振幅。
CN201811010829.4A 2018-01-25 2018-08-31 切换式电源转换电路及其中的控制电路 Active CN110086324B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/171,397 US10594209B2 (en) 2018-01-25 2018-10-26 Switching power converter circuit and control circuit thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862622007P 2018-01-25 2018-01-25
US62/622,007 2018-01-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110086324A CN110086324A (zh) 2019-08-02
CN110086324B true CN110086324B (zh) 2021-05-28

Family

ID=67412824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811010829.4A Active CN110086324B (zh) 2018-01-25 2018-08-31 切换式电源转换电路及其中的控制电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110086324B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783274B (zh) * 2020-03-25 2022-11-11 立錡科技股份有限公司 低失真三角波產生電路及產生低失真三角波的方法
CN113676043B (zh) * 2020-05-14 2023-01-31 立锜科技股份有限公司 切换式电源转换电路与切换电路
TWI738554B (zh) * 2020-11-02 2021-09-01 富達通科技股份有限公司 訊號解析電路及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101873059A (zh) * 2009-04-27 2010-10-27 快捷韩国半导体有限公司 功率因数校正电路及其驱动方法
CN102347684A (zh) * 2010-07-28 2012-02-08 立锜科技股份有限公司 降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路及其方法
CN102723856A (zh) * 2012-07-02 2012-10-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种同步整流控制电路以及应用其的开关电源
CN103956896A (zh) * 2013-03-29 2014-07-30 成都芯源系统有限公司 一种电压转换电路以及控制方法
CN104135151A (zh) * 2013-05-02 2014-11-05 登丰微电子股份有限公司 直流转直流转换控制器
CN104426374A (zh) * 2013-09-06 2015-03-18 立锜科技股份有限公司 电源转换装置及乘除法电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5556404B2 (ja) * 2010-06-11 2014-07-23 サンケン電気株式会社 スイッチング電源装置
US8786270B2 (en) * 2010-11-08 2014-07-22 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator with frequency control
US9831774B2 (en) * 2015-04-09 2017-11-28 Mediatek Inc. Constant on-time pulse width control-based scheme used in voltage converter

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101873059A (zh) * 2009-04-27 2010-10-27 快捷韩国半导体有限公司 功率因数校正电路及其驱动方法
CN102347684A (zh) * 2010-07-28 2012-02-08 立锜科技股份有限公司 降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路及其方法
CN102723856A (zh) * 2012-07-02 2012-10-10 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种同步整流控制电路以及应用其的开关电源
CN103956896A (zh) * 2013-03-29 2014-07-30 成都芯源系统有限公司 一种电压转换电路以及控制方法
CN104135151A (zh) * 2013-05-02 2014-11-05 登丰微电子股份有限公司 直流转直流转换控制器
CN104426374A (zh) * 2013-09-06 2015-03-18 立锜科技股份有限公司 电源转换装置及乘除法电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN110086324A (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10250135B2 (en) Fast response control circuit and control method thereof
US8085005B2 (en) Buck-boost converter with sample and hold circuit in current loop
US8253407B2 (en) Voltage mode switching regulator and control circuit and method therefor
US7772810B2 (en) DC-DC Converter with adaptive switching parameter adjustment
US8018217B2 (en) PWM power converter using a multi-slope ramp signal to improve the transient response thereof
TWI396954B (zh) 用於變頻式電壓調節器的頻率控制電路及方法
EP4030606A1 (en) Pulse width modulation controllers for hybrid converters
US9991775B1 (en) Constant on-time converter having fast transient response
US8253507B2 (en) Fixed-frequency control circuit and method for pulse width modulation
US8593124B2 (en) Switching power source apparatus
CN110086324B (zh) 切换式电源转换电路及其中的控制电路
US10594209B2 (en) Switching power converter circuit and control circuit thereof
US10897139B2 (en) Switching control circuit and control method
CN111211667B (zh) 多阶切换式电源转换电路、其控制电路与控制方法
TW201304365A (zh) 一種開關控制電路及其方法
US9966849B1 (en) Current mode voltage converter having fast transient response
CN116436293B (zh) 一种开关电源的混合控制电路、控制方法及开关电源
CN108900082B (zh) 开关电源变换系统
US20190165674A1 (en) Systems and methods for enhancing dynamic response of power conversion systems
JP2005130616A (ja) 電源システム
CN112865533B (zh) 一种三电平降压dc-dc转换器的飞行电容电压平衡电路
CN114204811B (zh) 具电感值与电压调变锯齿波的固定导通时间电源转换器
US20240333126A1 (en) FEEDBACK CONTROL DEVICE AND FEEDBACK CONTROL METHOD FOR DC-to-DC CONVERTER
US12015348B2 (en) Control circuit for adaptive noise margin control for a constant on time converter
US20240048050A1 (en) Digitally-controlled dc-dc converter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant