CN112751481A - 电压转换电路及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种电压转换电路及其控制方法，其中，电压转换电路的误差加总模块根据关于第一/第二输出电压的第一/第二误差信号产生第一/第二误差调变信号，其脉宽调变(PWM)产生模块根据第一及第二误差调变信号与锯齿信号产生第一及第二PWM信号，其控制模块根据第一及第二PWM信号产生第一及第二控制信号，其第一开关耦接输入电压与输出电感，其第二开关耦接输出电感与接地端，其第三开关耦接第二输出电压与输出电感，其第四开关耦接第一输出电压与输出电感，其第五开关耦接输出电感与接地端。第一开关及第四开关受控于第一控制信号且第二开关、第三开关及第五开关受控于第二控制信号。

Description

电压转换电路及其控制方法
技术领域
本发明是与电压转换有关，尤其是关于一种电压转换电路及其控制方法。
背景技术
一般而言，由于主动矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light-Emitting Diode,AMOLED)显示面板需要正极性与负极性的电源，故常采用单电感双极性输出(Single-Inductor Bipolar Output,SIBO)直流-直流电压转换器，其具有单一个输出电感并可将输入电压转换为极性相反的两个输出电压。
若传统的SIBO直流-直流电压转换器采用有序功率分配控制(Ordered PowerDistributive Control,OPDC)的时序控制方式于每一周期均提供电荷给所有的输出，虽可大幅提高效率，但亦容易产生交越变动效应(Cross regulation effect)，因而导致其电压转换效能变差，亟待进一步加以解决。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种电压转换电路及其控制方法，以有效解决现有技术所遭遇到的上述问题。
依据本发明的一具体实施例为一种电压转换电路。于此实施例中，电压转换电路包括输出电感且接收输入电压并分别输出极性相反的第一输出电压及第二输出电压。电压转换电路还包括第一误差放大器、第二误差放大器、误差加总(Error summing)模块、脉宽调变产生模块、控制模块、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关及第五开关。第一误差放大器用以分别接收第一回授电压及第一参考电压并输出第一误差信号，其中第一回授电压与第一输出电压有关。第二误差放大器用以分别接收第二回授电压及第二参考电压并输出第二误差信号，其中第二回授电压与第二输出电压有关。误差加总模块分别耦接第一误差放大器及第二误差放大器，用以分别接收第一误差信号及第二误差信号，并根据第一误差信号与第二误差信号分别产生第一误差调变信号及第二误差调变信号。脉宽调变产生模块耦接误差加总模块，用以分别接收第一误差调变信号、第二误差调变信号及锯齿信号并根据第一误差调变信号、第二误差调变信号及锯齿信号分别产生第一脉宽调变信号及第二脉宽调变信号。控制模块耦接脉宽调变产生模块，用以分别接收第一脉宽调变信号与第二脉宽调变信号并据以分别产生第一控制信号及第二控制信号。第一开关耦接于输入电压与输出电感之第一端之间，且其操作系受控于第一控制信号。第二开关耦接于输出电感之第二端与接地端之间，且其操作系受控于第二控制信号。第三开关耦接于第二输出电压与输出电感之第一端之间，且其操作系受控于第二控制信号。第四开关耦接于第一输出电压与输出电感之第二端之间，且其操作系受控于第一控制信号。第五开关耦接于输出电感之第一端与接地端之间，且其操作系受控于第二控制信号。
于一实施例中，第一误差调变信号系用来决定充电期间长度，以得到最大输入电荷量。
于一实施例中，第二误差调变信号系用来决定切换至另一输出之切换时间，以维持电荷守恒。
于一实施例中，脉宽调变产生模块还接收零电流感测信号并输出零电流电压信号至控制模块，且零电流电压信号系用来决定输出电感是否进入零电流状态。
于一实施例中，电压转换电路还包括零电流感测模块，耦接至输出电感之第二端与第四开关之间且耦接脉宽调变产生模块，用以感测输出电感之第二端与第四开关之间的电流是否为零，以提供零电流感测信号至脉宽调变产生模块，其中控制模块根据零电流电压信号调整第一控制信号与第二控制信号。
于一实施例中，电压转换电路还包括第一分压电阻及第二分压电阻，串接于第一输出电压与接地端之间，第一误差放大器之输入端耦接至第一分压电阻与第二分压电阻之间，以接收第一回授电压；以及第三分压电阻及第四分压电阻，串接于第二输出电压与预设电压之间，第二误差放大器之输入端耦接至第三分压电阻与第四分压电阻之间，以接收第二回授电压。
于一实施例中，电压转换电路还包括合成模块，耦接脉宽调变产生模块，用以分别接收电流感测信号及斜波信号并据以产生锯齿信号至脉宽调变产生模块。
于一实施例中，电压转换电路还包括斜波产生模块，耦接合成模块，用以接收时脉信号并根据时脉信号产生斜波信号至合成模块；以及电流感测模块，耦接至输出电感之第二端与第二开关之间且耦接合成模块，用以感测输出电感之第二端与第二开关之间的电流并据以产生电流感测信号至合成模块。
于一实施例中，电压转换电路还包括第一输出电容，其一端耦接至第四开关与第一输出电压之间且其另一端耦接接地端；第一输出电流源，其一端耦接至第四开关与第一输出电压之间且其另一端耦接接地端；第一输出电流源，其一端耦接至第四开关与第一输出电压之间且其另一端耦接接地端；第二输出电容，其一端耦接至第三开关与第二输出电压之间且其另一端耦接接地端；以及第二输出电流源，其一端耦接至第三开关与第二输出电压之间且其另一端耦接接地端。
于一实施例中，误差加总模块包括第一电压-电流转换单元，耦接第一误差放大器，用以将第一误差信号转换为第一电流信号；第二电压-电流转换单元，耦接第二误差放大器，用以将第二误差信号转换为第二电流信号；第一电阻单元，其第一端分别耦接第一电压-电流转换单元及第二电压-电流转换单元之输出端且其第二端耦接至接地端，第一电流信号与第二电流信号合成为第一加总电流流经第一电阻单元，以产生第一误差调变信号。
于一实施例中，误差加总模块还包括解码单元(Decoder)，用以根据输入电压及第一输出电压/第二输出电压产生倍率常数；电流镜单元(Current mirror)，分别耦接第一电压-电流转换单元、第二电压-电流转换单元及解码单元，用以根据第一电流信号、第二电流信号及倍率常数产生第二加总电流；以及第二电阻单元，耦接于电流镜单元与接地端之间，第二加总电流流经第二电阻单元，以产生第二误差调变信号。
于一实施例中，电压转换电路为单电感双极性输出(Single-Inductor BipolarOutput,SIBO)直流-直流电压转换器(DC-DC converter)且其采用有序功率分配控制(Ordered Power Distributive Control,OPDC)的时序控制方式。
依据本发明之另一具体实施例为一种电压转换电路控制方法。于此实施例中，电压转换电路控制方法用以控制包括输出电感的电压转换电路接收输入电压并分别输出极性相反的第一输出电压及第二输出电压。电压转换电路控制方法包括下列步骤：(a)根据第一回授电压及第一参考电压提供第一误差信号，其中第一回授电压与第一输出电压有关；(b)根据第二回授电压及第二参考电压提供第二误差信号，其中第二回授电压与第二输出电压有关；(c)根据第一误差信号与第二误差信号分别提供第一误差调变信号及第二误差调变信号；(d)根据第一误差调变信号、第二误差调变信号及锯齿信号分别提供第一脉宽调变信号及第二脉宽调变信号；(e)根据第一脉宽调变信号与第二脉宽调变信号分别提供第一控制信号及第二控制信号；(f)通过第一控制信号分别控制耦接于输入电压与输出电感之第一端之间的第一开关以及耦接于第一输出电压与输出电感之第二端之间的第四开关；以及(g)通过第二控制信号分别控制耦接于输出电感之第二端与接地端之间的第二开关、耦接于第二输出电压与输出电感之第一端之间的第三开关以及耦接于输出电感之第一端与接地端之间的第五开关。
相较于现有技术，根据本发明的电压转换电路及其控制方法可通过误差加总模块根据与第一/第二输出电压有关的第一/第二回授电压来调整第一/第二脉宽调变信号，有效降低采用有序功率分配控制(Ordered Power Distributive Control,OPDC)的时序控制方式的单电感多输出(Single Inductor Multiple Output,SIMO)电压转换电路的交越变动效应(Cross regulation effect)，以提升其电压转换效能。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为根据本发明的一较佳具体实施例中的电压转换电路的示意图。
图2A为误差加总模块的一实施例。
图2B为第一电压-电流转换单元的一实施例。
图3为电压转换电路中的各信号的时序图。
图4为根据本发明的另一较佳具体实施例中的电压转换电路控制方法的流程图。
图5为图4中的步骤S12包括步骤S120～S126的流程图。
主要元件符号说明：
S10～S16 步骤
S120～S126 步骤
1 电压转换电路
L 输出电感
IL 电感电流
VL 电感电压
VIN 输入电压
VOP 第一输出电压
VON 第二输出电压
11 第一误差放大器
12 第二误差放大器
13 误差加总模块
14 零电流感测模块
15 斜波产生模块
16 电流感测模块
17 合成模块
18 脉宽调变产生模块
19 控制模块
130 第一电压-电流转换单元
131 第二电压-电流转换单元
132 解码单元
133 电流镜单元
1301 电压随耦器
1302 开关
1303 电流镜
M1 第一开关
M2 第二开关
M3 第三开关
M4 第四开关
M5 第五开关
RP1 第一分压电阻
RP2 第二分压电阻
RN1 第三分压电阻
RN2 第四分压电阻
COP 第一输出电容
IOP 第一输出电流源
CON 第二输出电容
ION 第二输出电流源
VCLK 时脉信号
VREF1 参考电压
VREF2 参考电压
VREF3 参考电压
VFP 第一回授电压
VFN 第二回授电压
VEP 第一误差信号
VEN 第二误差信号
VESUM1 第一误差调变信号
VESUM2 第二误差调变信号
VSAW 锯齿信号
IZC 零电流感测信号
VZC 零电流电压信号
VPWM1 第一脉宽调变信号
VPWM2 第二脉宽调变信号
VGP 第一控制信号
VGN 第二控制信号
VSL 斜波信号
VCS 电流感测信号
R 电阻
GND 接地端
IEP 第一电流信号
IEN 第二电流信号
ISUM1 第一加总电流
ISUM2 第二加总电流
K 倍率常数
SW1～SW2 开关
t1～t11 时间
T 周期
IPEAK 电流峰值
IOPDC 电流值
D1T～D4T 期间
C 低电压位准
具体实施方式
现在将详细参考本发明的示范性实施例，并在附图中说明所述示范性实施例的实例。在图式及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
依据本发明的一具体实施例为一种电压转换电路。于此实施例中，电压转换电路可以是单电感多输出(Single Inductor Multiple Output,SIMO)直流-直流电压转换器(DC-DC converter)，例如具有单一个输出电感并可将输入电压转换为极性相反的两个输出电压的单电感双极性输出(Single-Inductor Bipolar Output,SIBO)直流-直流电压转换器且其采用有序功率分配控制(Ordered Power Distributive Control,OPDC)的时序控制方式，其可应用于显示面板，例如主动矩阵有机发光二极管(Active-Matrix OrganicLight-Emitting Diode,AMOLED)显示面板，但不以此为限。
请参照图1，图1为此实施例中的电压转换电路1的示意图。如图1所示，电压转换电路1包括输出电感L且接收输入电压VIN并分别输出极性相反的第一输出电压VOP及第二输出电压VON。电压转换电路1还包括第一误差放大器11、第二误差放大器12、误差加总(Errorsumming)模块13、零电流感测模块14、斜波产生模块15、电流感测模块16、合成模块17、脉宽调变产生模块18、控制模块19、第一开关M1、第二开关M2、第三开关M3、第四开关M4、第五开关M5、第一分压电阻RP1、第二分压电阻RP2、第三分压电阻RN1、第四分压电阻RN2、第一输出电容COP、第一输出电流源IOP、第一输出电流源IOP、第二输出电容CON及第二输出电流源ION，但不以此为限。
第一误差放大器11分别接收第一回授电压VFP及参考电压VREF2并输出第一误差信号VEP，其中第一回授电压VFP与第一输出电压VOP有关。第二误差放大器12用以分别接收第二回授电压VFN及参考电压VREF3并输出第二误差信号VEN，其中第二回授电压VFN与第二输出电压VON有关。
误差加总模块13分别耦接第一误差放大器11及第二误差放大器12，用以分别接收第一误差信号VEP及第二误差信号VEN，并根据第一误差信号VEP与第二误差信号VEN分别产生第一误差调变信号VESUM1及第二误差调变信号VESUM2。
脉宽调变产生模块18耦接误差加总模块13，用以分别接收第一误差调变信号VESUM1、第二误差调变信号VESUM2及锯齿信号VSAW并根据第一误差调变信号VESUM1、第二误差调变信号VESUM2及锯齿信号VSAW分别产生第一脉宽调变信号VPWM1及第二脉宽调变信号VPWM2。
控制模块19耦接脉宽调变产生模块18，用以分别接收第一脉宽调变信号VPWM1与第二脉宽调变信号VPWM2并据以分别产生第一控制信号VGP及第二控制信号VGN。
第一开关M1耦接于输入电压VIN与输出电感L的第一端之间，且其操作是受控于第一控制信号VGP。第二开关M2耦接于输出电感L的第二端与接地端之间，且其操作是受控于第二控制信号VGN。第三开关M3耦接于第二输出电压VON与输出电感L的第一端之间，且其操作是受控于第二控制信号VGN。第四开关M4耦接于第一输出电压VOP与输出电感L的第二端之间，且其操作是受控于第一控制信号VGP。第五开关M5耦接于输出电感L的第一端与接地端之间，且其操作是受控于第二控制信号VGN。
零电流感测模块14耦接至输出电感L的第二端与第四开关M4之间且耦接脉宽调变产生模块18，用以感测输出电感L的第二端与第四开关M4之间的电流是否为零，以提供零电流感测信号IZC至脉宽调变产生模块18。脉宽调变产生模块18接收零电流感测信号IZC并输出零电流电压信号VZC至控制模块19，其中零电流电压信号VZC是用来决定输出电感L是否进入零电流状态。控制模块19根据零电流电压信号VZC调整第一控制信号VGP与第二控制信号VGN。
斜波产生模块15耦接合成模块17，用以接收时脉信号VCLK并根据时脉信号VCLK产生斜波信号VSL至合成模块17。电流感测模块16耦接至输出电感L的第二端与第二开关M2之间且耦接合成模块17，用以感测输出电感L的第二端与第二开关M2之间的电流并据以产生电流感测信号VCS至合成模块17。合成模块17耦接脉宽调变产生模块18，用以分别接收电流感测信号VCS及斜波信号VSL并据以产生锯齿信号VSAW至脉宽调变产生模块18。
第一分压电阻RP1及第二分压电阻RP2串接于第一输出电压VOP与接地端GND之间，第一误差放大器11的输入端-耦接至第一分压电阻RP1与第二分压电阻RP2之间，以接收第一回授电压VFP。第三分压电阻RN1及第四分压电阻RN2串接于第二输出电压VON与预设电压VREF1之间，第二误差放大器12的输入端+耦接至第三分压电阻RN1与第四分压电阻RN2之间，以接收第二回授电压VFN。
第一输出电容COP的一端耦接至第四开关M4与第一输出电压VOP之间且其另一端耦接接地端GND。第一输出电流源IOP的一端耦接至第四开关M4与第一输出电压VOP之间且其另一端耦接接地端GND。第一输出电流源IOP的一端耦接至第四开关M4与第一输出电压VOP之间且其另一端耦接接地端GND。第二输出电容CON的一端耦接至第三开关M3与第二输出电压VON之间且其另一端耦接接地端GND。第二输出电流源ION的一端耦接至第三开关M3与第二输出电压VON之间且其另一端耦接接地端GND。
需特别说明的是，误差加总模块13所提供的第一误差调变信号VESUM1是用来决定充电期间长度，以得到最大输入电荷量。误差加总模块13所提供的第二误差调变信号VESUM2是用来决定切换至另一输出的切换时间，以维持电荷守恒。
请参照图2A。图2A为误差加总模块13的一实施例。如图2A所示，误差加总模块13包括第一电压-电流转换单元(V-I converter)130、第二电压-电流转换单元131、解码单元(Decoder)132、电流镜单元(Current mirror)133、第一电阻单元R及第二电阻单元R。第一电压-电流转换单元130耦接第一误差放大器11，用以将第一误差信号VEP转换为第一电流信号IEP。第二电压-电流转换单元131耦接第二误差放大器12，用以将第二误差信号VEN转换为第二电流信号IEN。第一电阻单元R的第一端分别耦接第一电压-电流转换单元130及第二电压-电流转换单元131的输出端且其第二端耦接至接地端GND。第一电流信号IEP与第二电流信号IEN合成为第一加总电流ISUM1流经第一电阻单元R，以产生第一误差调变信号VESUM1。
解码单元132用以根据输入电压VIN及第一输出电压VOP/第二输出电压VON产生倍率常数K。电流镜单元133分别耦接第一电压-电流转换单元130、第二电压-电流转换单元131及解码单元132，用以根据第一电流信号IEP、第二电流信号IEN及倍率常数K产生第二加总电流ISUM2。第二电阻单元R耦接于电流镜单元133与接地端GND之间。第二加总电流ISUM2流经第二电阻单元R，以产生第二误差调变信号VESUM2。
请参照图2B。图2B为第一电压-电流转换单元130的一实施例。如图2B所示，第一电压-电流转换单元130包括电压随耦器1301、开关1302、电流镜1303及电阻R。开关1302与电阻R串接于电流镜1303与接地端GND之间。电压随耦器1301的输入端+接收第一误差信号VEP且其输入端-耦接至开关1302与电阻R之间。电压随耦器1301的输出端耦接至开关1302的闸极。电流镜1303包括开关SW1～SW2。开关SW1与SW2的闸极彼此耦接。开关SW1耦接开关1302。开关SW2输出第一电流信号IEP。
请参照图3。图3为电压转换电路中的各信号的时序图。如图3所示，周期T是由时间t3至t11，可分为四段期间D1T～D4T。
于时间t3之前(亦即周期T之前)的期间，电感电流IL维持于零，电感电压VL维持于零，锯齿信号VSAW从时间t1开始下降并于时间t3降至低电压位准C，时脉信号VCLK维持于高位准，第一脉宽调变信号VPWM1于时间t2由高位准下降至低位准，第二脉宽调变信号VPWM2于时间t1由高位准下降至低位准，零电流电压信号VZC维持于低位准。
于时间t3至t4的期间D1T，电感电流IL从零上升至电流峰值IPEAK，电感电压VL于时间t3上升至输入电压VIN并维持于输入电压VIN至时间t4，锯齿信号VSAW于时间t3开始从低电压位准C开始上升且其上升斜率高于原来的斜波信号VSL的上升斜率，锯齿信号VSAW于时间t4上升至第一误差调变信号VESUM1，时脉信号VCLK于时间t3从高位准下降至低位准并维持于低位准，第一脉宽调变信号VPWM1与第二脉宽调变信号VPWM2均维持于低位准，零电流电压信号VZC维持于低位准。
于时间t4至t5的期间D2T，电感电流IL从电流峰值IPEAK下降至电流值IOPDC，电感电压VL于时间t4从输入电压VIN下降至第二输出电压VON并维持于第二输出电压VON至时间t5，锯齿信号VSAW于时间t4的第一误差调变信号VESUM1持续上升而于时间t5上升至第二误差调变信号VESUM2，时脉信号VCLK维持于低位准，第一脉宽调变信号VPWM1于时间t4由低位准上升至高位准并维持于高位准，第二脉宽调变信号VPWM2维持于低位准，零电流电压信号VZC维持于低位准。
于时间t5至t7的期间D3T，电感电流IL从电流值IOPDC下降至零，电感电压VL于时间t5从第二输出电压VON下降至负的第一输出电压-VOP并维持于负的第一输出电压-VOP至时间t7，锯齿信号VSAW于时间t5会先稍微下降后再以原来的斜波信号VSL的斜率上升至第一误差信号VEP，时脉信号VCLK维持于低位准，第一脉宽调变信号VPWM1维持于高位准，第二脉宽调变信号VPWM2于时间t5先短暂地由低位准上升至高位准再降回低位准并于时间t6从低位准上升至高位准并维持于高位准至时间t7，零电流电压信号VZC维持于低位准。
于时间t7至t11的期间D4T，电感电流IL维持于零，电感电压VL维持于零，锯齿信号VSAW于时间t7至t8先持续上升并于时间t8开始下降直至时间t11降至低电压位准C，时脉信号VCLK于时间t7至t8维持于低位准并于时间t8上升至高位准并维持于高位准直至时间t11，第一脉宽调变信号VPWM1于时间t7至t10维持于高位准并于时间t10下降至低位准并维持于低位准直至时间t11，第二脉宽调变信号VPWM2于时间t7至t9维持于高位准并于时间t9下降至低位准并维持于低位准直至时间t11，零电流电压信号VZC于时间t7先短暂地由低位准上升至高位准再降回低位准并维持于低位准直至时间t11。
需说明的是，锯齿信号VSAW从时间t3开始上升并于时间t4达到误差加总模块13所提供的第一误差调变信号VESUM1(亦即对输出电感L充电的上限)，此时即可决定充电期间长度为时间t3至t4，以得到最大输入电荷量。接着，锯齿信号VSAW从时间t4继续上升并于时间t5达到误差加总模块13所提供的第二误差调变信号VESUM2(亦即对输出电感L放电时的电荷守恒点)，此时即可决定从一输出(例如第二输出电压VON)切换至另一输出(负的第一输出电压-VOP)的切换时间为时间t5，由以维持电荷守恒。
依据本发明的另一具体实施例为一种电压转换电路控制方法。于此实施例中，电压转换电路控制方法用以控制包括输出电感的电压转换电路接收输入电压并分别输出极性相反的第一输出电压及第二输出电压。电压转换电路可以是单电感多输出(SingleInductor Multiple Output,SIMO)直流-直流电压转换器(DC-DC converter)，例如单电感双极性输出(Single-Inductor Bipolar Output,SIBO)直流-直流电压转换器且其采用有序功率分配控制(Ordered Power Distributive Control,OPDC)的时序控制方式，其可应用于显示面板，例如主动矩阵有机发光二极管(Active-Matrix Organic Light-EmittingDiode,AMOLED)显示面板，但不以此为限。
请参照图4，图4为此实施例中的电压转换电路控制方法的流程图。如图4所示，电压转换电路控制方法包括下列步骤：
步骤S10：根据第一回授电压及第一参考电压提供第一误差信号并根据第二回授电压及第二参考电压提供第二误差信号，其中第一回授电压与第一输出电压有关且第二回授电压与第二输出电压有关；
步骤S12：根据第一误差信号与第二误差信号分别提供第一误差调变信号及第二误差调变信号；
步骤S14：以第一误差调变信号为上限对输出电感充电；以及
步骤S16：以第二误差调变信号为第一输出电压与第二输出电压的电荷守恒点对输出电感放电。
于实际应用中，电压转换电路控制方法还可包括：根据第一误差调变信号、第二误差调变信号及锯齿信号分别提供第一脉宽调变信号及第二脉宽调变信号；根据第一脉宽调变信号与第二脉宽调变信号分别提供第一控制信号及第二控制信号；通过第一控制信号分别控制耦接于输入电压与输出电感的第一端之间的第一开关以及耦接于第一输出电压与输出电感的第二端之间的第四开关；通过第二控制信号分别控制耦接于输出电感的第二端与接地端之间的第二开关、耦接于第二输出电压与输出电感的第一端之间的第三开关以及耦接于输出电感的第一端与接地端之间的第五开关。
接着，请参照图5。图5为图4中的步骤S12包括步骤S120～S126的流程图。如图5所示，步骤S12包括：
步骤S120：分别将第一误差信号及第二误差信号转换为第一电流信号及第二电流信号；
步骤S122：根据第一电流信号与第二电流信号产生第一加总电流流经第一电阻单元，以产生第一误差调变信号；
步骤S124：根据输入电压及第一输出电压/第二输出电压产生倍率常数；以及
步骤S126：根据第一电流信号、第二电流信号及倍率常数产生第二加总电流流经第二电阻单元，以产生第二误差调变信号。
相较于现有技术，根据本发明的电压转换电路及其控制方法可通过误差加总模块根据与第一/第二输出电压有关的第一/第二回授电压来调整第一/第二脉宽调变信号，有效降低采用有序功率分配控制(Ordered Power Distributive Control,OPDC)的时序控制方式的单电感多输出(Single Inductor Multiple Output,SIMO)电压转换电路的交越变动效应(Cross regulation effect)，以提升其电压转换效能。

Claims (20)

1.一种电压转换电路，包括一输出电感且接收一输入电压并分别输出极性相反的一第一输出电压及一第二输出电压，其特征在于，该电压转换电路还包括：
一第一误差放大器，用以分别接收一第一回授电压及一第一参考电压并输出一第一误差信号，其中该第一回授电压与该第一输出电压有关；
一第二误差放大器，用以分别接收一第二回授电压及一第二参考电压并输出一第二误差信号，其中该第二回授电压与该第二输出电压有关；
一误差加总模块，分别耦接该第一误差放大器及该第二误差放大器，用以分别接收该第一误差信号及该第二误差信号，并根据该第一误差信号与该第二误差信号分别产生一第一误差调变信号及一第二误差调变信号；
一脉宽调变产生模块，耦接该误差加总模块，用以分别接收该第一误差调变信号、该第二误差调变信号及一锯齿信号并根据该第一误差调变信号、该第二误差调变信号及该锯齿信号分别产生一第一脉宽调变信号及一第二脉宽调变信号；
一控制模块，耦接该脉宽调变产生模块，用以分别接收该第一脉宽调变信号与该第二脉宽调变信号并据以分别产生一第一控制信号及一第二控制信号；
一第一开关，耦接于该输入电压与该输出电感的一第一端之间，且其操作系受控于该第一控制信号；
一第二开关，耦接于该输出电感的一第二端与一接地端之间，且其操作是受控于该第二控制信号；
一第三开关，耦接于该第二输出电压与该输出电感的该第一端之间，且其操作是受控于该第二控制信号；
一第四开关，耦接于该第一输出电压与该输出电感的该第二端之间，且其操作是受控于该第一控制信号；以及
一第五开关，耦接于该输出电感的该第一端与该接地端之间，且其操作是受控于该第二控制信号。
2.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，该第一误差调变信号是用来决定一充电期间长度，以得到一最大输入电荷量。
3.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，该第二误差调变信号是用来决定切换至另一输出的一切换时间，以维持电荷守恒。
4.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，该脉宽调变产生模块还接收一零电流感测信号并输出一零电流电压信号至该控制模块，且该零电流电压信号是用来决定该输出电感是否进入零电流状态。
5.如权利要求4所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
一零电流感测模块，耦接至该输出电感的该第二端与该第四开关之间且耦接该脉宽调变产生模块，用以感测该输出电感的该第二端与该第四开关之间的电流是否为零，以提供该零电流感测信号至该脉宽调变产生模块，其中该控制模块根据该零电流电压信号调整该第一控制信号与该第二控制信号。
6.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
一第一分压电阻及一第二分压电阻，串接于该第一输出电压与该接地端之间，该第一误差放大器的一输入端耦接至该第一分压电阻与该第二分压电阻之间，以接收该第一回授电压；以及
一第三分压电阻及一第四分压电阻，串接于该第二输出电压与一预设电压之间，该第二误差放大器的一输入端耦接至该第三分压电阻与第四分压电阻之间，以接收该第二回授电压。
7.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
一合成模块，耦接该脉宽调变产生模块，用以分别接收一电流感测信号及一斜波信号并据以产生该锯齿信号至该脉宽调变产生模块。
8.如权利要求7所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
一斜波产生模块，耦接该合成模块，用以接收一时脉信号并根据该时脉信号产生该斜波信号至该合成模块；以及
一电流感测模块，耦接至该输出电感的该第二端与该第二开关之间且耦接该合成模块，用以感测该输出电感的该第二端与该第二开关之间的电流并据以产生该电流感测信号至该合成模块。
9.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，还包括：
一第一输出电容，其一端耦接至该第四开关与该第一输出电压之间且其另一端耦接该接地端；
一第一输出电流源，其一端耦接至该第四开关与该第一输出电压之间且其另一端耦接该接地端；
一第二输出电容，其一端耦接至该第三开关与该第二输出电压之间且其另一端耦接该接地端；以及
一第二输出电流源，其一端耦接至该第三开关与该第二输出电压之间且其另一端耦接该接地端。
10.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，该误差加总模块包括：
一第一电压-电流转换单元，耦接该第一误差放大器，用以将该第一误差信号转换为一第一电流信号；
一第二电压-电流转换单元，耦接该第二误差放大器，用以将该第二误差信号转换为一第二电流信号；
一第一电阻单元，其第一端分别耦接该第一电压-电流转换单元及该第二电压-电流转换单元的输出端且其第二端耦接至接地端，该第一电流信号与该第二电流信号合成为一第一加总电流流经该第一电阻单元，以产生该第一误差调变信号。
11.如权利要求10所述的电压转换电路，其特征在于，该误差加总模块还包括：
一解码单元，用以根据该输入电压及该第一输出电压/该第二输出电压产生一倍率常数；
一电流镜单元，分别耦接该第一电压-电流转换单元、该第二电压-电流转换单元及该解码单元，用以根据该第一电流信号、该第二电流信号及该倍率常数产生一第二加总电流；以及
一第二电阻单元，耦接于该电流镜单元与接地端之间，该第二加总电流流经该第二电阻单元，以产生该第二误差调变信号。
12.如权利要求1所述的电压转换电路，其特征在于，电压转换电路为一单电感双极性输出直流-直流电压转换器且其采用有序功率分配控制的时序控制方式。
13.一种电压转换电路控制方法，用以控制包括一输出电感的一电压转换电路接收一输入电压并分别输出极性相反的一第一输出电压及一第二输出电压，其特征在于，该电压转换电路控制方法包括下列步骤：
(a)根据一第一回授电压及一第一参考电压提供一第一误差信号，其中该第一回授电压与该第一输出电压有关；
(b)根据一第二回授电压及一第二参考电压提供一第二误差信号，其中该第二回授电压与该第二输出电压有关；
(c)根据该第一误差信号与该第二误差信号分别提供一第一误差调变信号及一第二误差调变信号；
(d)根据该第一误差调变信号、该第二误差调变信号及一锯齿信号分别提供一第一脉宽调变信号及一第二脉宽调变信号；
(e)根据该第一脉宽调变信号与该第二脉宽调变信号分别提供一第一控制信号及一第二控制信号；
(f)通过该第一控制信号分别控制耦接于该输入电压与该输出电感的一第一端之间的一第一开关以及耦接于该第一输出电压与该输出电感的该第二端之间的一第四开关；以及
(g)通过该第二控制信号分别控制耦接于该输出电感的一第二端与一接地端之间的一第二开关、耦接于该第二输出电压与该输出电感的该第一端之间的一第三开关以及耦接于该输出电感的该第一端与该接地端之间的一第五开关。
14.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，该第一误差调变信号是用来决定一充电期间长度，以得到一最大输入电荷量。
15.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，该第二误差调变信号是用来决定切换至另一输出的一切换时间，以维持电荷守恒。
16.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，还包括：
感测该输出电感的该第二端与该第四开关之间的电流是否为零，以提供一零电流感测信号；
根据该零电流感测信号提供一零电流电压信号，且该零电流电压信号是用来决定该输出电感是否进入零电流状态；以及
根据该零电流电压信号调整该第一控制信号与该第二控制信号。
17.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，该第一回授电压为该第一输出电压的分压且该第二回授电压为该第二输出电压的分压。
18.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，该锯齿信号是根据一电流感测信号及一斜波信号所产生，且该斜波信号是根据一时脉信号所产生，该电流感测信号是根据从该输出电感的该第二端与该第二开关之间感测到的电流所产生。
19.如权利要求13所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，步骤(c)包括：
(c1)分别将该第一误差信号及该第二误差信号转换为一第一电流信号及一第二电流信号；以及
(c2)根据该第一电流信号与该第二电流信号得到一第一加总电流流经一第一电阻单元，以产生该第一误差调变信号。
20.如权利要求19所述的电压转换电路控制方法，其特征在于，步骤(c)还包括：
(c3)根据该输入电压及该第一输出电压/该第二输出电压产生一倍率常数；以及
(c4)根据该第一电流信号、该第二电流信号及该倍率常数产生一第二加总电流流经一第二电阻单元，以产生该第二误差调变信号。
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