TW201108577A - Methods for light load efficiency improvement of a buck boost voltage regulater - Google Patents

Description

201108577 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種電壓調節器’特別是關於改善升降壓式電 壓調節器的輕載效率的方法。 【先前技術】 電池無法持續提供穩定的電壓，因此，以電池作為電源的系 籲統，例如可攜式裝置，需使用能夠在降壓式及升壓式之間切換的 升降壓式電壓調節器。圖1係升降壓式電壓調節器的示意圖，在 功率級10中，開關SW1連接在電源輸入端Vin及節點N1之間， 開關SW2連接在節點N1及接地端GND之間，電感L連接在節 點N1及N2之間，開關SW3連接在節點N2及接地端GND之間， 開關SW4連接在節點N2及電壓輸出端vout之間，電容cl連接 在電壓輸出端Vout及接地端GND之間；分壓器電阻R1及^將 φ 輸出電壓V〇ut分壓產生回授信號VFB ;在控制電路12中，誤差 放大器14放大回授信號VFB及參考電壓Vref之間的差值產生誤 差信號VEA，脈寬調變產生器16根據誤差信號VEA產生脈寬調 變信號PWM，控制邏輯電路18根據脈寬調變信號pwM產生控 制信號VA、VB、VC及VD分別切換開關sw卜SW2、SW3及 SW4，而將輸入電壓Vin轉換成輸出電壓v〇ut。J〇rden等人的美 國專利號7,265,524在升降壓模式時監視升降壓式電壓調節器的輸 出電壓Vout，當其超過高電壓門檻時，該升降壓式電壓調節器進 201108577 休民模式’停止對電感L充電’此時開關SWl、SW2、SW3及 白為開路’輸出電塵v〇ut、緩慢下降，直到輸出電塵伽丈低 於低電射〗_，該升_式電_㈣相復断降麵式， 繼續對電感L充放電喊高触電壓v〇ut。 【發明内容】

本發明的目的’在於提出改善升降壓式賴㈣輕載效 率的方法。 、根據本發明，—觀善升降壓式電胞骑器雜載效率的方 法包括監視該升輕式電壓_器的電感電流，且在該電感電流 下降到低於低輪懷時，控制該升降壓式輕瓣器進入休眠 模式Μ及在雜賴式下監視該升降壓式賴調節器的輸出電 ，’且在該輸出電壓低於低門檻時，控繼升關式電壓調 節器脫離該休眠模式。 根據本發明，-種改善升降廢式電_節器的輕载效率的方 法包括監視該升降壓式電__的輸出電壓，德輸出電壓上 升到高於高電朗檻時，控繼電壓調節輯人崎節省模式， 以及在該脈衝節雜式下，只要該輸出麵低於該高電壓門 則對該升降壓式電__的電感充電—次，若該輸出電觀於 低電壓門檻，則控制該升降壓式電壓鱗器脫離該脈衝節省模式。 根據本發明，-種改善升降壓式電壓調節器馳载效率的 法包括監㈣絲壓錢__的錢紐，且在該電感電流 201108577 下降到低於低電流門插時，控制該升降顯_ 換周期進人較長的第二切換周期，以及在 4轉第-切 該侧她胸购輕，蝴=勒下監視 門檻時，控制該升關式電_節器回第_低於低電壓 根據本發明一種改盖 μ第-切換周期。 法包括⑫妙德η 麵卿料輕载效率的方 匕括现視该升降壓式賴調節器的輸 =方 升到高於高電壓喝，控_電_節=出龍上 較長的第二切換周期一二切換周期下第：= 低於低電壓門檻，則批制兮冰政^ ^輸出電壓 換周期。升降廢式電壓調節器回復到該第一切 【實施方式】 圖2的波卵制根據本發明之改善升降壓式調節器的 輕載效率的方法的第-實施例’波形2G表示輸出賴⑽，波形 # 22絲賴錢1。參删1及圖2，此方法監視賴電流！，當 電感電流I下降到低於低電流門才監LL時，如時間ti所示，控^ 電壓調節器進入休眠(sleep)模式，開關剛、St、則及綱 皆為開路，停止對電感L充電，輸出電壓編開始下降，直到時 間t2時’輸出電壓vout低於低電壓門檻Vth_L，控制電壓調節器 麟休眠赋。較佳者，在侧顺$電壓偏倾低電壓門插 Vth—L，且電感電流於低電流門檻IJL時，會在進入休眠模式 後隨即脫離休眠模式，提高輸出電壓v〇ut。此方法包括監視電感 201108577 電流i及輸出電壓vout，低電流門檻IJL設定為接近零，藉由控 制電壓调節器進入和脫離休眠模式的時間點，減少輕載時的功率 損耗。 圖3的波形圖說明根據本發明之改善升降壓式電壓調節器的 輕載效率的方法的第二實施例，波形24表示輸出電壓v⑽，波形 26表示電感ft。參關丨及圖3,此方法只監·出電壓v邮， 當輸出電壓V0ut上升到高於高電壓門檻碰―η時，控制電麗調節 •器進入脈衝節省㈣心啤獅)模式，省略脈衝調變信號PWM的 部份脈衝，因而減少開關、SW2、SW3及謂的切換次數， 在脈衝節省模式下，只要债測到輸出電壓Vout低於高電屋門播 靴―Η ’如時間t3和t4所示’則對電感L充電—次，使輸出電^

Vout上升，但是若輪出賴偏毅_下降，鱗到低於低電 壓門檻Vth—L，如時間t5所示，則控制電壓調節器脫離脈衝節省 模式。 _ 圖4的波_說明根據本發明之改善升降壓式電壓調節器的 輕載效率的方法的第三實施例’波形28表示輸出電壓、，波形 3〇表示電感電流〗。參關丨及圖4，在此實施财，脈寬調變產 生器16具有短切換周期T1及長切換周期丁2，在正 用短切換周期Ti，當電感電流！低於低電流門檻！ L時，如_ 沾所示，脈寬調變產生器16切換為長切換周期τ2，因此開關 SW、SW2、SW3及綱的切換頻率降低在長切換周期丁2下， 當_到輸出賴V〇ut低於低電壓門檻m—L時，㈣脈寬調變 201108577 產生器16回復短切換周期ΤΙ，因此開關SW1、SW2、SW3及SW4 回復到正常操倾式的切換頻率。此方法包括監視電感電流I及 輸出電壓V〇Ut，低電流門檻I-L設定為接近零，藉由降低開關 SW卜SW2、SW3及SW4的切換頻率減少輕載時的功率損耗。 圖5的波形圖說明根據本發明之改善升降壓式電壓調節芎的 幸二载放率的方法的第四實施例，波形32表示輸出電壓Vout，波形 34表示電感電流〗。此方法只監視輸出電壓v〇ut，脈寬調變產生 •器16亦具有短切換周期τι及長切換周期丁2，在正常操作模式使 用短切換周_ T1，當偵測到輸出電壓v〇ut上升到高於高電壓門播 Vth—Η時，如時間t8所示，脈寬調變產生器16切換為長切換周期 T2 ’因此開關SW卜SW2、SW3及綱的切換頻率降低，在長 切換周期T2下’當侧到触賴Vout低於低電壓門檻VthJL 時，如時間t9所示，控制脈寬調變產生器16回復短切換周期τι， 因此開關_、SW2、SW3及SW4回復到正常操作模式的切換 鲁頻率。 以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目的， 而無思限疋本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教導或從 本發明的實施解習而作修改或變化是可能的，倾例係為解說 本發明的原顧及讓熟習該項技術相各種實施_用本發明在 實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企圖由以下的申請 專利範圍及其均等來決定。 201108577 【圖式簡單說明】 圖1係升降壓式電壓調節器的示意圖； 圖2係本發明第一實施例之波形圖； 圖3係本發明第二實施例之波形圖； 圖4係本發明第三實施例之波形圖； 圖5係本發明第四實施例之波形圖。 【主要元件符號說明】 10 功率級 12 控制電路 14 誤差放大器 16 脈寬調變產生器 18 控制邏輯電路 20 輸出電壓的波形 22 電感電流的波形 24 輸出電壓的波形 26 電感電流的波形 28 輸出電壓的波形 30 電感電流的波形 32 輸出電壓的波形 34 電感電流的波形

Claims (1)

1. 201108577 七、申請專利範圍·· 1. -種改善升_式㈣調節器的輕載效率的方法，包括： 監視該升降壓式電壓調節器的電感電流，且在該電感電流下降到 低於低電流門财’控_精壓式賴調節ϋ進入休眠模 式；以及 ' 在雜賴式下監視料降壓式電翻節器的輪㈣壓，且在該 輸出電壓低於低電壓門檻時，控制該升降壓式麵調節器_ Φ 該休眠模式。 2. 如請求項1之方法，其中該低電流門檻接近零。 3. -種改善升降壓式電_節器的輕載效率的方法，包括： 監視該升降麗式電壓調節器的輸出電壓； 在該輸出電壓上升到高於高電壓門斜，控制該電壓調節器進入 脈衝節省模式；以及 在_衝節省模式下，只要該輸出電壓低於該高電壓門捏，則對 籲=降駐輕調鞋的鶴充電—次，賴触賴低於低 門播，則控制該升降壓式電壓調節器脫離該脈衝節省模 4. -種改善升降壓式電壓調節器的輕載效率的妓，勺括· 監==式電壓調節器的電感電流，且在該電感二下降到 侧料繼賴—一切換周 /月進入較長的第二切換周期；以及 在5亥第二切換周期下監視該升降壓式電麗調節器的輪出電壓，且 201108577 控制該升降壓式電壓調節器 在該輪出電壓低於低電壓門檻時， 回復到該第一切換周期。 5.如請求項1之控制方法 八τ雄1&电流Π權接近零。 6. 一種改善升降壓式電壓器的輕載鱗的方^包括. 監視該升降壓式電_節器的輸出電壓； 糊於高猶，__節_ 換周期進入較長的第二切換周期；以及 ， 在該第二__下，若該 升降壓式雷怒 ㈣做低，則控制!