CN112398309A - 用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统。脉冲生成器依据比较信号输出默认频率信号。控制电路依据默认频率信号与从外部频率信号的频率，以控制第一开关与第二开关。第一电流镜连接输入电压源以及第一开关的第一端。第二比较器比较第二参考电压源与第一电流镜的输出电压，以输出比较信号。第二电流镜连接输入电压源、误差放大器以及第二开关的第一端。第二电流镜的电流控制误差放大器的转导增益，以调整电源转换器的带宽。
Description
技术领域
本发明涉及电源转换器，特别是涉及一种用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统。
背景技术
近年来随着科技的进步，具有各式各样不同功能的电子产品已逐渐被研发出来，这些具有各式各样不同功能的电子产品不但满足了人们的各种不同需求，更融入每个人的日常生活，使得人们生活更为便利。这些各式各样不同功能的电子产品是由各种电子组件所组成，而每一个电子组件所需的电源电压不尽相同，因此，为了使这些各式各样不同功能的电子产品正常运作，需要通过电源转换电路将输入电压转换为适当的电压，而提供给电子产品的电子组件使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统。电源转换器包含误差放大器、第一比较器、驱动电路以及开关电路。误差放大器的一输入端连接第一参考电压源以及误差放大器的另一输入端连接开关电路的输出端。第一比较器的一输入端连接开关电路的一输入端以及第一比较器的另一输入端连接误差放大器的输出端。开关电路的输入端连接输入电压源。驱动电路的输入端连接第一比较器的输出端。开关电路的控制端连接驱动电路的输出端。用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统包含脉冲生成器、控制电路、第一开关、第一电流镜、第二比较器、第二开关以及第二电流镜。脉冲生成器配置以依据一比较信号输出默认频率信号。控制电路连接脉冲生成器，配置以比较默认频率信号与从外部接收的外部频率信号的频率，以输出控制信号。第一开关的控制端连接控制电路，以由控制信号控制第一开关的运作。第一电流镜连接一输入电压源以及第一开关的第一端，第一开关的第二端接地。第二比较器具有第一输入端连接第二参考电压源以及第二输入端连接第一电流镜。第二比较器的输出端连接脉冲生成器。第二比较器配置以比较第二参考电压源与第一电流镜的输出电压，以输出比较信号。第二开关的控制端连接控制电路，以由控制信号控制第二开关的运作。第二电流镜连接输入电压源以及第二开关的第一端。第二开关的第二端接地。第二电流镜连接误差放大器，以提供电流至误差放大器。误差放大器的转导增益随电流改变，进而使电源转换器的带宽随外部频率信号的频率调整。
在一实施方式中，控制电路包含锁相回路。
在一实施方式中，所述用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统还包含第三开关。第三开关的第一端连接第二比较器的第二输入端。第三开关的第二端接地。第三开关的控制端连接脉冲生成器。
在一实施方式中，第一电流镜包含第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管的第一端以及第二晶体管的第一端连接输入电压源。第二晶体管的第二端连接第一开关的第一端。第一晶体管的控制端连接第二晶体管的控制端和第二端。第一晶体管的第二端连接第二比较器的第二输入端。
在一实施方式中，用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统还包含电容。第一晶体管的第二端通过电容接地。
在一实施方式中，第二电流镜包含第一晶体管以及第二晶体管。第一晶体管的第一端以及第二晶体管的第一端连接输入电压源。第一晶体管的第二端连接第二开关的第一端。第二晶体管的控制端连接第一晶体管的控制端和第二端。第二晶体管的第二端连接误差放大器。
如上所述，本发明所提供用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其在外部频率信号指示的切换频率大于默认切换频率或称为内部信息频率时，控制系统会促使内部信息频率调整等于外部频率信号指示的切换频率，并调高误差放大器的转导增益，进而调高电源转换器的回路带宽，以降低电源转换器输出电压的掉电量，进而提高负载转态的表现。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与图式，然而所提供的图式仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明实施例的电源转换器的电路布局图。
图2为本发明实施例的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统的电路布局图。
图3为图2的带宽自动调整系统应用于图1的电源转换器的电路布局图。
图4为电源转换器的误差放大器的内部电路图。
图5A为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图5B为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
图6A为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图6B为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
图7A为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图7B为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
图8A为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图8B为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
图9A为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图9B为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
图10A为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图。
图10B为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包含相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
请参阅图1，其为本发明实施例的电源转换器的电路布局图。
如图1所示，电源转换器包含误差放大器EA、第一比较器COM1、驱动电路DRV、开关电路以及电流感测与斜率补偿器CSSC。开关电路包含第一开关S1以及第二开关S2。
电源转换器的开关电路的输入端，即第一开关S1的第一端，连接输入电压源VIN。第一开关S1的第二端连接第二开关S2的第一端。第二开关S2的第二端接地。第一开关S1的控制端以及第二开关S2的控制端连接驱动电路DRV的输出端。
电源转换器的第一开关S1以及第二开关S2之间的节点连接输出电感L1的一端，输出电感L1的另一端通过输出电容Co接地。输出电容Co、一分压电路以及输出电阻RL并联连接。分压电路包含第一电阻R1以及第二电阻R2相互串联接地。
误差放大器EA的一输入端例如非反相输入端连接第一参考电压源VREF1。误差放大器EA的另一输入端例如反相输入端通过分压电路，连接开关电路的输出端。换言之，误差放大器EA的另一输入端连接分压电路的第一电阻R1以及第二电阻R2之间的节点。误差放大器EA的输出端通过第三电阻R3与第一电容C1的串行电路接地，以及通过第二电容C2接地。
第一比较器COM1的一输入端例如反相输入端，通过电流感测与斜率补偿器CSSC，连接开关电路的输入端即第一开关S1的第一端。第一比较器COM1的另一输入端例如非反相输入端连接误差放大器EA的输出端。电流感测与斜率补偿器CSSC连接第一开关S1的第一端，并且连接第一开关S1以及第二开关S2之间的节点。驱动电路DRV的输入端连接第一比较器COM1的输出端。
电流感测与斜率补偿器CSSC配置以检测流经第一开关S1的第一端的电流以及流经第一开关S1以及第二开关S2之间的节点的电流，以输出一感测比较信号。第一比较器COM1比较误差放大器EA输出的误差放大信号的电压VE与此感测比较信号的电压VCS，以输出一脉宽调变信号PWM。驱动电路DRV依据脉宽调变信号PWM控制第一开关S1以及第二开关S2的运作，进而控制电源转换器的输出端的输出电压信号VOUT。
分压电路将电源转换器的输出端的输出电压信号VOUT的电压进行分压，以在第一电阻R1以及第二电阻R2之间的节点，生成一反馈电压VFB。本实施例的电源转换器的误差放大器EA采用转导放大器。误差放大器EA将反馈电压VFB与第一参考电压源VREF1提供的第一参考电压的差值，乘上一转导增益(gm)，以输出一电流。
值得注意的是，传统电源转换器的带宽被设计为固定值。举例来说，带宽设定为固定的60KHZ，在电源转换器的第一开关S1以及第二开关S2的切换频率为600KHZ时，负载瞬时表现佳。然而，当切换频率调高例如600KHZ调高至2MHz时，传统电源转换器的输出电流快速增加，但由于传统电源转换器的带宽为固定值例如仍维持60KHZ，导致电源转换器的输出电压的掉电大，造成负载瞬时(Load transient)在高频操作下表现较差，如下公式1所示：
其中，Vdrop代表电源转换器的输出电压的掉电，ΔIo代表电源转换器的输出电流，Co代表电源转换器的输出电容Co的电容值，fc代表电源转换器的带宽。
为解决上述问题，本发明提供如图2所示的自动带宽控制系统FWADS应用于如图1所示的电源转换器，两者的连接方式如图3所示，具体说明如下。
请参阅图1至图3，其中图1为本发明实施例的电源转换器的电路布局图；图2为本发明实施例的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统的电路布局图；图3为图2的带宽自动调整系统应用于图1的电源转换器的电路布局图。
如图2所示，本实施例的带宽自动调整系统包含脉冲生成器PULS、控制电路PLL、第一开关SW1、第一电流镜MR1、第二比较器COM2、第二开关SW2以及第二电流镜MR2。
脉冲生成器PULS连接第二比较器COM2，配置以依据第二比较器COM2输出的比较信号，以输出默认频率信号CLK。此默认频率信号CLK具有一默认切换频率或称为内部信息频率，例如600KHz，在此仅举例说明，本发明不以此为限。
控制电路PLL的频率输入端CLKIN连接脉冲生成器PULS。控制电路PLL的外部频率输入端CLKREF连接一外部电路。控制电路PLL配置以比较一默认频率信号CLK的频率例如600KHz与从外部电路接收的一外部频率信号SYNC的频率fSYNC例如2MHz，以输出控制信号。
第一开关SW1以及第二开关SW2可为N通道增强型MOSFET，但实际上亦可替换为其他型态的晶体管。第一开关SW1的控制端以及第二开关SW2的控制端连接控制电路PLL的输出端OUT，以由控制电路PLL输出控制信号控制第一开关SW1以及第二开关SW2的运作。
第一开关SW1的第二端通过第四电阻R4接地。第一开关SW1的第一端连接第一电流镜MR1。第一电流镜MR1包含第一晶体管T1以及第二晶体管T2。第一晶体管T1的第一端以及第二晶体管T2的第一端连接输入电压源VIN。第二晶体管T2的第二端连接第一开关SW1的第一端。第一晶体管T1的控制端连接第二晶体管T2的控制端以及第二晶体管T2的第二端。第一晶体管T1的第二端通过第三电容C3接地。
第二比较器COM2具有第一输入端例如反相输入端以及第二输入端例如非反相输入端。第二比较器COM2的第一输入端连接第二参考电压源VREF2。第二比较器COM2的第二输入端连接第一电流镜MR1的第一晶体管T1的第二端以及第三电容C3。第二比较器COM2的输出端连接脉冲生成器PULS。第二比较器COM2配置以比较第二参考电压源VREF2，与第一电流镜MR1的输出电压即第一晶体管T1的第二端的电压或第三电容C3的电压，以输出一比较信号至脉冲生成器PULS。
第三开关SW3的第一端连接第二比较器COM2的第二输入端。第三开关SW3的第二端接地。第三开关SW3的控制端连接脉冲生成器PULS。当第二比较器COM2输出高电平的比较信号时，第三开关SW3导通，使第二比较器COM2的第二输入端的电压为零值，以进行重置作业RESET。
如上所述，控制电路PLL依据外部频率信号SYNC的频率fSYNC控制第一开关SW1的运作。举例而言，从默认频率信号CLK的频率例如600KHz调高至外部频率信号SYNC的频率fSYNC例如2MHz时，控制电路PLL控制第一开关SW1使流经第一开关SW1的电流增加，以使脉冲生成器PULS输出具有较高频率的默认频率信号CLK。控制电路PLL依据此具有较高频率的默认频率信号CLK控制第二开关SW2的运作。
第一电流镜MR1的电流与脉冲生成器PULS输出的默认频率信号CLK的频率成正比关系，如下公式2表示：
其中，fclk代表默认频率信号CLK的频率，IT1代表流经第一电流镜MR1的第一晶体管T1的电流，C3代表第三电容C3的电容值，VR2代表第二参考电压源VREF2的第二参考电压。
由于第一电流镜MR1的第一晶体管T1与第二晶体管T2的比例为1:1，第一晶体管T1的电流与第二晶体管T2的电流关系如下公式3表示：
IT1＝IT2
其中，IT1代表第一晶体管T1的电流，IT2代表第二晶体管T2的电流。
另一方面，第二电流镜MR2包含第一晶体管T3以及第二晶体管T4。第一晶体管T3的第一端以及第二晶体管T4的第一端连接输入电压源VIN。第一晶体管T3的第二端连接第二开关SW2的第一端。第二开关SW2的第二端接地。第二晶体管T4的控制端连接第一晶体管T3的控制端和第一晶体管T3的第二端。如图3所示，第二晶体管T4的第二端连接误差放大器EA的电流输入端。
控制电路PLL依据外部频率信号SYNC的频率fSYNC控制第二开关SW2的运作，以调整第二电流镜MR2的第一晶体管T3的电流，进而调整第二电流镜MR2的第二晶体管T4的电流。例如，第二晶体管T4的电流等于第一晶体管T3的电流，在此仅举例说明，本发明不以此为限。
第一电流镜MR1的第二晶体管T2的电流与第一开关SW1的控制端的电压的关系，如下公式4表示：
其中，IT2代表流经第一电流镜MR1的第二晶体管T2的电流，VCP代表图2、图3所示的第一开关SW1的控制端的电压，VTH1代表第一开关SW1的临界电压(threshold voltage)，R4代表第四电阻R4的电阻值。
上方公式4转换为，如下所示的公式5：
VCP≈IT2×R4+VTH1
利用上方公式5，计算第二电流镜MR2的第一晶体管T3的电流如下公式6表示：
IT3＝K1×(IT2×R4+VTH1-VTH2)2
其中，IT3代表流经第二电流镜MR2的第一晶体管T3的电流，K1代表第一晶体管T3与第二晶体管T2的比例，R4代表如图2、3所示的第四电阻R4的电阻值，VTH1、VTH2分别代表第一开关SW1以及第二开关SW2的临界电压。
上方公式6可简化为，如下所示的公式7：
IT3＝K1×(IT2×R4)2
若第二电流镜MR2的第一晶体管T3与第二晶体管T4的比例为1:1，第一晶体管T3的电流与第二晶体管T4的电流关系如下公式8表示：
IT3＝IT4
其中，IT3代表第二电流镜MR2的第一晶体管T3的电流，IT4代表第二电流镜MR2的第二晶体管T4的电流。
第一晶体管T1与第二晶体管T4的比例，如下公式9表示：
将上方公式3、公式8以及公式9，代入公式7，则可将公式7简化为下方公式10：
IT4＝IT12
其中IT4代表第二电流镜MR2的第二晶体管T2的电流，IT1代表第一电流镜MR1的第一晶体管T1的电流。
从公式2与公式10可知，当电源转换器的切换频率增加，例如从默认频率信号CLK的一预定频率增加至外部频率信号SYNC的频率fSYNC时，控制电路PLL据以控制第一开关SW1的电流增加。此时，第二电流镜MR2的第二晶体管T4的电流将以平方倍增加。
如图3所示，图2所示的本实施例的自动带宽控制系统FWADS的第二电流镜MR2的第二晶体管T4的第二端连接图1所示的电源转换器的误差放大器EA的电流输入端。第二电流镜MR2的第二晶体管T4输出的电流提供至误差放大器EA。
值得注意的是，相比于传统电源转换器的带宽为固定值，应用本实施例的自动带宽控制系统FWADS的电源转换器的带宽为可调整值。误差放大器EA的转导增益随第二电流镜MR2的第二晶体管T4的电流改变，进而使电源转换器的带宽随外部频率信号SYNC的频率fSYNC调整。
电源转换器的带宽与误差放大器EA的转导增益成正比关系，如下公式11表示：
其中，fc代表电源转换器的带宽，gm代表误差放大器EA的转导增益，Rc代表电源转换器的第三电阻R3的电阻值，Gcs代表电源转换器的电流感测与斜率补偿器CSSC的电流感测参数值，Co代表电源转换器的输出电容Co的电容值，VR1代表电源转换器的第一参考电压源VREF1的第一参考电压，VOUT代表电源转换器的输出电压信号的电压。
请一并参阅图3和图4，其中图4为电源转换器的误差放大器的内部电路图。
如图4所示，电源转换器的误差放大器EA包含第一输入差动对、第三电流镜、第四电流镜、第五电流镜。第一输入差动对包含第一晶体管TE1以及第二晶体管TE2。第三电流镜包含第三晶体管TE3以及第四晶体管TE4。第四电流镜包含第五晶体管TE5以及第六晶体管TE6。第五电流镜包含第七晶体管TE7以及第八晶体管TE8。
第一晶体管TE1以及第二晶体管TE2连接电流源IM7，并且分别连接第三晶体管TE3以及第五晶体管TE5。第四晶体管TE4连接第三晶体管TE3以及第八晶体管TE8。第六晶体管TE6连接第五晶体管TE5以及第七晶体管TE7。第七晶体管TE7以及第八晶体管TE8连接输入电压源VIN。
第一输入差动对的第一晶体管TE1以及第二晶体管TE2的比例为1:1，第一晶体管TE1的电流与第二晶体管TE2的电流关系，如下公式12表示：
ITE1＝ITE2
其中，ITE1代表第一晶体管TE1的电流，ITE2代表第一晶体管TE2的电流。
第四电流镜的第五晶体管TE5以及第六晶体管TE6的比例为1:1，第五晶体管TE5的电流与第六晶体管TE6的电流关系，如下公式13表示：
ITE5＝ITE6
其中，ITE5代表第五晶体管TE5的电流，ITE6代表第六晶体管TE6的电流。
第三电流镜的第三晶体管TE3以及第四晶体管TE4的比例为1:K，第三晶体管TE3的电流与第四晶体管TE4的电流关系，如下公式14表示：
ITE4＝K×ITE3
其中，ITE4代表第四晶体管TE4的电流，ITE3代表第三晶体管TE3的电流。
第五电流镜的第七晶体管TE7以及第八晶体管TE8的比例为1:K，第七晶体管TE7的电流与第八晶体管TE8的电流关系，如下公式15表示：
ITE8＝K×ITE7
其中，ITE8代表第八晶体管TE8的电流，ITE7代表第七晶体管TE7的电流。
第一输入差动对的第二晶体管TE2的转导增益与公式10的第一电流镜MR1的第一晶体管IT1成正比关系，如下公式16表示：
其中，gm2代表第二晶体管TE2的转导增益，IT1代表流经第一电流镜MR1的第一晶体管T1的电流，μ代表第二晶体管TE2的载子迁移率，Cox代表第二晶体管TE2的氧化层电容，L、W分别代表第二晶体管TE2的闸极通道的长度和宽度。
公式11的误差放大器EA的转导增益gm与公式16的第二晶体管TE2的转导增益gm2的关系，以公式17表示：
gm∝K×gm2
由上方公式2、公式11、公式9、公式10可知，电源转换器的带宽与频率成正比。因此，当电源转换器的切换频率随外部频率信号SYNC的频率fSYNC调高时，本实施例的自动带宽控制系统FWADS的控制电路PLL将第二晶体管T4输出至误差放大器EA的电流调高，以调高电源转换器的转导增益，进而将电源转换器的带宽调高，使得电源转换器在高频操作下具有较好的负载瞬时(Load transient)表现。
请参阅图5A、图5B，其中图5A为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图；图5B为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
如图1所示的电源转换器的切换频率为默认频率信号CLK的默认频率600KHZ，并且带宽为60KHZ时，电源转换器的输出电压信号VOUT0如图5A所示，而电源转换器的输出电流IOUT0、流经输出电感L1的电感电流IL0如图5B所示。
请一并参阅图5A、图5B、图6A和图6B，其中图6A和图6B分别为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号以及输出电流与电感电流的波形图。
一般电源转换器的切换频率从默认频率600KHZ调高至外部频率信号的频率2MHz时，进行10mA至5A的负载电流转换过程中，生成如图6B所示的输出电流IOUT1以及流经输出电感L1的电感电流IL1，使得图5A所示的输出电压信号VOUT0改变为图6A所示的输出电压信号VOUT1。显然地，输出电压信号VOUT1掉电732mV。其结果为，负载瞬时表现差。
请一并参阅图6A、图6B、图7A和图7B，其中图7A和图7B分别为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行10mA至5A的负载电流转换过程中的输出电压信号以及输出电流与电感电流的波形图。
如图3所示，如图2所示的本发明自动带宽控制系统FWADS应用于如图1所示的电源转换器。在此情况下，当电源转换器的切换频率从默认频率600KHZ调高至外部频率信号的频率2MHz时，生成如图7B所示的输出电流IOUT2以及流经输出电感L1的电感电流IL2，使得图5A所示的输出电压信号VOUT0改变为图7A的输出电压信号VOUT2。输出电压信号VOUT2仅掉电237mV。
如上所述，如图1所示的电源转换器采用本发明的自动带宽控制系统FWADS时，可降低电源转换器的掉电量，以及提高负载电流从10mA转态至5A的表现。
请参阅图8A、图8B，其中图8A为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号的波形图；图8B为外部频率信号的频率为600KHz时的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电流以及电感电流的波形图。
如图1所示的电源转换器的切换频率为默认频率信号CLK的默认频率600KHZ，并且带宽为60KHZ时，电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号VOUT3如图8A所示，而电源转换器的输出电流IOUT3、流经输出电感L1的电感电流IL3如图8B所示。
请一并参阅图8A、图8B、图9A和图9B，其中图9A和图9B分别为外部频率信号的频率为2MHz时的一般电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号以及输出电流与电感电流的波形图。
一般电源转换器的切换频率从默认频率600KHZ调高至外部频率信号的频率2MHz时，生成如图9B所示的流经输出电感L1的电感电流IL4以及输出电流IOUT4，使得图8A所示的输出电压信号VOUT3改变为图9A所示的输出电压信号VOUT4，其过冲至726mV，导致负载瞬时表现差。
请一并参阅图9A、图9B、图10A和图10B，其中图10A和图10B分别为图2的带宽自动调整系统依据2MHz频率调整图1的电源转换器的转导增益后的电源转换器进行5A至10mA的负载电流转换过程中的输出电压信号以及输出电流与电感电流的波形图。
如图3所示，本发明的如图2所示的自动带宽控制系统FWADS应用于如图1所示的电源转换器。在此情况下，当电源转换器的切换频率从默认频率600KHZ调高至外部频率信号的频率2MHz时，生成如图10B所示的流经输出电感L1的电感电流IL5以及输出电流IOUT5，使得图8A所示的输出电压信号VOUT3改变为图10A的输出电压信号VOUT5。输出电压信号VOUT5仅过冲237mV。
如上所述，如图1所示的电源转换器采用本发明的自动带宽控制系统FWADS时，可降低电源转换器的掉电量，以及提高负载电流从5A转态至10mA的表现。
综上所述，本发明的有益效果在于，本发明所提供用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其在外部频率信号指示的切换频率大于默认切换频率或称为内部信息频率时，控制系统会促使内部信息频率调整等于外部频率信号指示的切换频率，并调高误差放大器的转导增益，进而调高电源转换器的回路带宽，以降低电源转换器输出电压的掉电量，进而提高负载转态的表现。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书，所以凡是运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书范围内。
Claims (6)
1.一种用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，所述电源转换器包含误差放大器、第一比较器、驱动电路以及开关电路，所述误差放大器的一个输入端连接第一参考电压源以及所述误差放大器的另一个输入端连接所述开关电路的输出端，所述第一比较器的一个输入端连接所述开关电路的一个输入端以及所述第一比较器的另一个输入端连接所述误差放大器的输出端，所述开关电路的所述输入端连接输入电压源，所述驱动电路的输入端连接所述第一比较器的输出端，所述开关电路的控制端连接所述驱动电路的输出端，其特征在于，所述用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统包含：
脉冲生成器，配置以依据比较信号输出默认频率信号；
控制电路，连接所述脉冲生成器，配置以比较所述默认频率信号与从外部接收的外部频率信号的频率，以输出控制信号；
第一开关，所述第一开关的控制端连接所述控制电路，以由所述控制信号控制所述第一开关的运作；
第一电流镜，连接输入电压源以及所述第一开关的第一端，所述第一开关的第二端接地；
第二比较器，具有第一输入端连接第二参考电压源以及第二输入端连接所述第一电流镜，所述第二比较器的输出端连接所述脉冲生成器，配置以比较所述第二参考电压源与所述第一电流镜的输出电压，以输出所述比较信号；
第二开关，所述第二开关的控制端连接所述控制电路，以由所述控制信号控制所述第二开关的运作；以及
第二电流镜，连接所述输入电压源以及所述第二开关的第一端，所述第二开关的第二端接地，所述第二电流镜连接所述误差放大器，以提供电流至所述误差放大器，所述误差放大器的转导增益随所述电流改变，进而使所述电源转换器的带宽随所述外部频率信号的频率调整。
2.根据权利要求1所述的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其特征在于，所述控制电路包含锁相回路。
3.根据权利要求1所述的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其特征在于，所述用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统还包含第三开关，所述第三开关的第一端连接所述第二比较器的所述第二输入端，所述第三开关的第二端接地，所述第三开关的控制端连接所述脉冲生成器。
4.根据权利要求1所述的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其特征在于，所述第一电流镜包含第一晶体管以及第二晶体管，所述第一晶体管的第一端以及所述第二晶体管的第一端连接所述输入电压源，所述第二晶体管的第二端连接所述第一开关的第一端，所述第一晶体管的控制端连接所述第二晶体管的控制端和第二端，所述第一晶体管的第二端连接所述第二比较器的所述第二输入端。
5.根据权利要求4所述的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其特征在于，所述用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统还包含电容，所述第一晶体管的第二端通过所述电容接地。
6.根据权利要求1所述的用于电源转换器的任意切换频率的自动带宽控制系统，其特征在于，所述第二电流镜包含第一晶体管以及第二晶体管，所述第一晶体管的第一端以及所述第二晶体管的第一端连接所述输入电压源，所述第一晶体管的第二端连接所述第二开关的第一端，所述第二晶体管的控制端连接所述第一晶体管的控制端和第二端，所述第二晶体管的第二端连接所述误差放大器。
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