TW201347379A - 用於切換模式電源供應之軟啟動控制技術 - Google Patents

用於切換模式電源供應之軟啟動控制技術 Download PDF

Info

Publication number
TW201347379A
TW201347379A TW101116264A TW101116264A TW201347379A TW 201347379 A TW201347379 A TW 201347379A TW 101116264 A TW101116264 A TW 101116264A TW 101116264 A TW101116264 A TW 101116264A TW 201347379 A TW201347379 A TW 201347379A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
feedback
power supply
soft start
circuit
Prior art date
Application number
TW101116264A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI538370B (zh
Inventor
Hang-Seok Choi
Original Assignee
Fairchild Semiconductor
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 Fairchild Semiconductor filed Critical Fairchild Semiconductor
Priority to TW101116264A priority Critical patent/TWI538370B/zh
Publication of TW201347379A publication Critical patent/TW201347379A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI538370B publication Critical patent/TWI538370B/zh

Links

Landscapes

  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

一種電源供應系統包含：切換模式電源供應電路，其經組態以自一DC輸入電壓產生一DC輸出電壓；及軟啟動回饋電路，其經組態以在一軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應電路以產生一預定義之輸出電壓。該軟啟動回饋電路包含：一可控電流源，其經組態以產生一參考電流及一參考電壓，其中該參考電流係基於該參考電壓與和該輸出電壓成比例之一回饋電壓之間的一差；及放大器電路，其經組態以比較該回饋電壓與該參考電壓且產生一控制信號以在一軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應之操作。

Description

用於切換模式電源供應之軟啟動控制技術
本發明係關於切換模式電源供應，且更特定而言，係關於用於一切換模式電源供應之軟啟動控制技術。
根據依照所主張標的物之實施例之以下詳細闡述，將明瞭該標的物之特徵及優點，應參考附圖來考量該闡述。
雖然將參考說明性實施例來繼續進行以下詳細闡述，但熟習此項技術者將明瞭該等實施例之諸多替代方案、修改形式及變化形式。
一般而言，本發明提供用於一電源供應之軟啟動控制技術。該等控制技術可用於防止軟啟動回饋放大器之飽和且維持回饋環路之可控性。在一種回饋控制技術中，使用一電壓放大器基於電源供應之輸出電壓及一參考電壓產生一回饋控制信號以控制電源供應。使用一可控電流源產生該參考電壓，且基於電源供應之輸出電壓及參考電壓自適應地調整可控電流源之輸出。在另一回饋控制技術中，使用一跨導放大器來代替一電壓放大器。藉由控制至放大器之輸入，避免誤差放大器之飽和且增加回饋環路之回應時間。舉例而言，此等技術可達成在一軟啟動週期期間對電源供應輸出電壓之完全控制以防止在電源供應被加負載時之一電壓降且防止在較輕輸出負載下之一輸出電壓過衝。
圖1圖解說明依照本發明之一項實施例之一電源供應系統100。圖1之電源供應系統100包含切換模式電源供應電 路102，切換模式電源供應電路102通常組態為一DC/DC轉換器以自一輸入電壓(Vin)提供一輸出電壓(Vout)以將電力供應至一負載(Load)。切換模式電源供應電路102可包含一降壓轉換器電路、升壓轉換器電路、降壓-升壓轉換器電路、返馳轉換器電路、SEPIC轉換器電路等，及/或任何其他已知的或後開發之切換模式電源供應電路拓撲。電源供應系統100亦包含概括以103繪示之軟啟動回饋電路。如已知，軟啟動係主動地控制電源供應以使得在電力開啟時輸出電壓之上升以一相對恆定之速率發生之處理程序。因此，軟啟動電路103經組態以基於輸出電壓(VOUT)及一參考電壓產生一控制信號VCOMP，如下文將更詳細地闡述。
軟啟動回饋電路103包含經組態以產生一可控電流ISS之可控電流源電路104及電壓放大器電路106。電壓放大器電路106經組態以接收指示電源供應電路102之輸出電壓(VOUT)或與其成比例之回饋電壓(VFB)。舉例而言，軟啟動回饋電路103可包含耦合至DC輸出電壓(VOUT)且經組態以產生回饋電壓(VFB)之分壓器電路107。放大器電路106經組態以比較回饋電壓(VFB)與由電流源電路104經由繫結至接地(或參考)電位之軟啟動電容器CSS及齊納二極體產生之一參考電壓(VSS)。在此實施例中，由電流源電路104產生之電流ISS係由在求總和節點108處所繪示之回饋電壓(VFB)及參考電壓(VSS)控制。在此實例中，VSS作為正回饋控制操作且VFB作為負回饋控制操作。因此，VFB之增 加(指示輸出電壓VOUT之一增加)將致使ISS及因此VSS減小以防止放大器106之飽和。
圖2圖解說明依照本發明之另一實施例之一電源供應系統200。此實施例之電源供應系統200類似於先前實施例之電源供應系統100，然而，代替電壓回饋控制，本實施例經由跨導(gM)放大器電路206而使用電流回饋控制。軟啟動回饋電路203包含經組態以產生一可控電流ISS之可控電流源電路204及電流放大器電路206。電流放大器電路206經組態以接收指示電源供應電路202之輸出電壓(VOUT)或與其成比例之回饋電壓(VFB)。舉例而言，軟啟動回饋電路203可包含耦合至DC輸出電壓(VOUT)且組態以產生回饋電壓(VFB)之分壓器電路207。放大器電路206經組態以比較回饋電壓(VFB)與由電流源電路204經由繫結至接地(或參考)電位之軟啟動電容器CSS及齊納二極體產生之一參考電壓(VSS)。在此實施例中，由電流源電路204產生之電流ISS由在求總和節點208處所繪示之回饋電壓(VFB)及參考電壓(VSS)控制。在此實例中，VSS作為正回饋控制操作且VFB作為負回饋控制操作。因此，VFB之增加(指示輸出電壓VOUT之一增加)將致使ISS及因此VSS減小以防止放大器206之飽和。
在前述實施例中之任一者中，可使用放大器之輸出VCOMP來控制電源供應電路以調整VOUT。舉例而言，電源供應電路102/202可包含脈衝寬度調變(PWM)電路，且可使用VCOMP來調整PWM信號之工作循環以調整遞送至 負載之電力。在另一實例中，電源供應電路102/202可包含脈衝頻率調變(PFM)電路，且可使用VCOMP來調整經調變信號之脈衝速率以調整遞送到負載之電力。
圖3圖解說明與圖1及/或圖2之實施例之放大器電路之操作有關之一電壓/電流波形300。特定而言，波形300圖解說明隨軟啟動電壓(VSS)及回饋電壓(VFB)而變之軟啟動電流ISS。隨著VSS-VFB增加，ISS之值減小，以使得放大器電路在一非飽和範圍中操作。在此實例中，隨著VSS-VFB自0伏增加到40 mV，ISS自20 uA減小至4 uA。當然，此等值僅作為一實例而非作為一限制提供。
圖4圖解說明與圖1及/或圖2之電源供應系統之操作有關之各種信號之時序圖400。波形402係電源供應之一軟啟動週期期間之輸出電壓VOUT。不論負載條件如何，VOUT皆緩慢地斜升，且一旦達到目標電壓位準即保持恆定。波形404係回饋電壓VFB及軟啟動參考電壓VSS。在此實例中，此等信號大體上重合，此指示輸出電壓正以一相當高之準確度追蹤參考電壓。波形406係VSS-VFB，其係求總和節點108/208處之電壓。波形408係由放大器電路106/206產生之控制信號VCOMP。波形410係ISS電流，且波形412係輸出電流IOUT。
圖5圖解說明與一習用開迴路軟啟動控制技術相比之與圖1或圖2之電源供應系統之操作有關之各種信號之比較性時序圖。波形502繪示開迴路軟啟動控制之輸出電壓(VOUT2)及使用圖1及/或圖2中所繪示之閉迴路控制技術之 VOUT。注意，VOUT2大於VOUT，此指示開迴路控制可具有輸出電壓過衝。波形504繪示誤差放大器106/108之輸出，其指示該輸出在一相對小之電壓範圍(大約0伏至2伏)中操作，此與波形506相對，波形506繪示在一開迴路控制技術中使用之一放大器之輸出，其中操作電壓範圍大得多(例如，0伏至4伏)。使一放大器在波形506中所繪示之範圍中操作可指示該放大器飽和，此減小電源供應系統之可控性。
如在本文中之任一實施例中所使用，術語「電路(circuitry或circuit)」可以單個形式或以任一組合形式包括(舉例而言)硬連線電路、可程式化電路、狀態機電路及/或包含在一較大系統中之電路(舉例而言，可包含在一積體電路中之元件)。
本文中已採用之術語及表達用作闡述而非限制術語，且在使用此等術語及表達時，並非旨在排除所示及所述特徵(或其若干部分)之任何等效物，而是應認識到，在申請專利範圍之範疇內可做出各種修改形式。因此，申請專利範圍意欲涵蓋所有此等等效物。本文中已闡述各種特徵、態樣及實施例。該等特徵、態樣及實施例易於彼此組合且易於做出變化形式及修改形式，如熟習此項技術者將理解。因此，本發明應視為囊括此等組合、變化形式及修改形式。
100‧‧‧電源供應系統
102‧‧‧切換模式電源供應電路/電源供應電路
103‧‧‧軟啟動回饋電路/軟啟動電路
104‧‧‧可控電流源電路/電流源電路
106‧‧‧電壓放大器電路/放大器電路/放大器/誤差放大器
107‧‧‧分壓器電路
108‧‧‧求總和節點/誤差放大器
200‧‧‧電源供應系統
202‧‧‧電源供應電路
203‧‧‧軟啟動回饋電路
204‧‧‧可控電流源電路/電流源電路
206‧‧‧跨導(gM)放大器電路/電流放大器電路/放大器電路/放大器
207‧‧‧分壓器電路
208‧‧‧求總和節點
300‧‧‧電壓/電流波形/波形
400‧‧‧時序圖
402‧‧‧波形
404‧‧‧波形
406‧‧‧波形
408‧‧‧波形
410‧‧‧波形
412‧‧‧波形
502‧‧‧波形
504‧‧‧波形
506‧‧‧波形
CSS‧‧‧軟啟動電容器
IOUT‧‧‧輸出電流
ISS‧‧‧可控電流/電流/軟啟動電流
VCOMP‧‧‧控制信號/輸出
VFB‧‧‧回饋電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VSS‧‧‧參考電壓/軟啟動電壓/軟啟動參考電壓
Vout2‧‧‧輸出電壓
圖1圖解說明依照本發明之一項實施例之一電源供應系 統；圖2圖解說明依照本發明之另一實施例之一電源供應系統；圖3圖解說明與圖1或圖2之實施例之放大器之操作有關之一電壓/電流波形；圖4圖解說明與圖1或圖2之電源供應系統之操作有關之各種信號之時序圖；且圖5圖解說明與一習用開迴路軟啟動控制技術相比之與圖1或圖2之電源供應系統之操作有關之各種信號之比較性時序圖。
100‧‧‧電源供應系統
102‧‧‧切換模式電源供應電路/電源供應電路
103‧‧‧軟啟動回饋電路/軟啟動電路
104‧‧‧可控電流源電路/電流源電路
106‧‧‧電壓放大器電路/放大器電路/放大器/誤差放大器
107‧‧‧分壓器電路
108‧‧‧求總和節點/誤差放大器
CSS‧‧‧軟啟動電容器
ISS‧‧‧可控電流/電流/軟啟動電流
VCOMP‧‧‧控制信號/輸出
VFB‧‧‧回饋電壓
VIN‧‧‧輸入電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VSS‧‧‧參考電壓/軟啟動電壓/軟啟動參考電壓

Claims (20)

  1. 一種電源供應系統，其包括：切換模式電源供應電路，其經組態以自一DC輸入電壓產生一DC輸出電壓；軟啟動回饋電路，其經組態以在一軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應電路以產生一預定義之輸出電壓，該軟啟動回饋電路包含：一可控電流源，其經組態以產生一參考電流及一參考電壓，其中該參考電流係基於該參考電壓與和該輸出電壓成比例之一回饋電壓之間的一差；及放大器電路，其經組態以比較該回饋電壓與該參考電壓且產生一控制信號以在一軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應之操作。
  2. 如請求項1之電源供應系統，其中該放大器電路包括電壓放大器電路。
  3. 如請求項1之電源供應系統，其中該放大器電路包括電流放大器電路。
  4. 如請求項3之電源供應系統，其中該電流放大器電路包含跨導(gM)放大器電路。
  5. 如請求項1之電源供應系統，其中該軟啟動回饋電路進一步包括耦合至該DC輸出電壓且經組態以產生該回饋電壓之分壓器電路。
  6. 如請求項1之電源供應系統，其中該軟啟動回饋電路進一步包括耦合至該可控電流源之一軟啟動電容器，其中該參考電壓係基於該軟啟動電容器之電壓。
  7. 如請求項1之電源供應系統，其中該參考電壓作為正回饋控制操作且該回饋電壓作為負回饋控制操作，以使得該回饋電壓之一增加致使該參考電壓減小。
  8. 一種在一軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生一預定義之DC輸出電壓之方法，該方法包括：產生一參考電流及一參考電壓，其中該參考電流係基於該參考電壓與和該輸出電壓成比例之一回饋電壓之間的一差；比較該回饋電壓與該參考電壓以產生一控制信號以在一軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應之操作；及基於該控制信號控制切換模式電源供應電路以自一DC輸入電壓產生該預定義之輸出電壓。
  9. 如請求項8之方法，其中使用電壓放大器電路比較該回饋電壓與該參考電壓。
  10. 如請求項8之方法，其中使用電流放大器電路比較該回饋電壓與該參考電壓。
  11. 如請求項10之方法，其中該電流放大器電路包含跨導(gM)放大器電路。
  12. 如請求項8之方法，其中使用耦合至該DC輸出電壓之分壓器電路產生該回饋電壓。
  13. 如請求項8之方法，其中藉由一可控電流源產生該參考電流及該參考電壓。
  14. 如請求項13之方法，其中該參考電壓係基於耦合至該可 控電流源之一軟啟動電容器之電壓。
  15. 如請求項8之方法，其中該參考電壓作為正回饋控制操作且該回饋電壓作為負回饋控制操作，以使得該回饋電壓之一增加致使該參考電壓減小。
  16. 一種用於在一軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生一預定義之DC輸出電壓之軟啟動回饋電路，該軟啟動回饋電路包括：一可控電流源，其經組態以產生一參考電流及一參考電壓，其中該參考電流係基於該參考電壓與和該輸出電壓成比例之一回饋電壓之間的一差；及放大器電路，其經組態以比較該回饋電壓與該參考電壓且產生一控制信號以在該軟啟動操作週期期間控制該切換模式電源供應之操作。
  17. 如請求項16之軟啟動回饋電路，其中該放大器電路包括電壓放大器電路。
  18. 如請求項16之軟啟動回饋電路，其中該放大器電路包括電流放大器電路。
  19. 如請求項16之軟啟動回饋電路，其中該軟啟動回饋電路進一步包括耦合至該DC輸出電壓且經組態以產生該回饋電壓之分壓器電路。
  20. 如請求項16之軟啟動回饋電路，其中該軟啟動回饋電路進一步包括耦合至該可控電流源之一軟啟動電容器，其中該參考電壓係基於該軟啟動電容器之電壓。
TW101116264A 2012-05-07 2012-05-07 電源供應系統及用於在軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生預定義之直流輸出電壓之方法及軟啟動回饋電路 TWI538370B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101116264A TWI538370B (zh) 2012-05-07 2012-05-07 電源供應系統及用於在軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生預定義之直流輸出電壓之方法及軟啟動回饋電路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW101116264A TWI538370B (zh) 2012-05-07 2012-05-07 電源供應系統及用於在軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生預定義之直流輸出電壓之方法及軟啟動回饋電路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201347379A true TW201347379A (zh) 2013-11-16
TWI538370B TWI538370B (zh) 2016-06-11

Family

ID=49990822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101116264A TWI538370B (zh) 2012-05-07 2012-05-07 電源供應系統及用於在軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生預定義之直流輸出電壓之方法及軟啟動回饋電路

Country Status (1)

Country Link
TW (1) TWI538370B (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
TWI538370B (zh) 2016-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9030183B2 (en) Soft-start control techniques for a switched-mode power supply
US10666142B2 (en) Switching converter using pulse-width modulation and current-mode control
JP4725641B2 (ja) 昇降圧型スイッチングレギュレータ
US9306454B2 (en) Optimal ripple injection for a boost regulator
US9621041B2 (en) Buck-boost converter control circuits and techniques
US9154031B2 (en) Current mode DC-DC conversion device with fast transient response
US9455626B2 (en) Hysteretic buck DC-DC converter
US9685860B2 (en) Buck-boost converter and method for regulation
US9780657B2 (en) Circuits and methods for controlling a boost switching regulator based on inductor current
CN107276409B (zh) 控制dc-dc转换器的dc偏差的电路及方法
US9325243B2 (en) Boost regulator incorporating peak inductor current modulation
US8664982B2 (en) Buck-boost power converter with feed-forward technique for achieving fast line response
TW201509100A (zh) 用於電流模式切換式調節器之工作週期相依斜率補償
US7843178B1 (en) DC/DC converter startup with frequency ramping
JP2008131746A (ja) 昇降圧型スイッチングレギュレータ
JP2009153289A (ja) Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US10103720B2 (en) Method and apparatus for a buck converter with pulse width modulation and pulse frequency modulation mode
US20100194362A1 (en) Regulator with pulse width modulation circuit
US9837901B1 (en) Single-input multiple-output inverting and non-inverting buck/boost switching regulator control method and apparatus
JP6993867B2 (ja) スイッチングレギュレータ及びその制御装置
JP6160188B2 (ja) スイッチングレギュレータ
TWI482403B (zh) 可運作於脈波寬度調變模式或脈波省略模式下的電壓轉換器及其切換方法
TWI538370B (zh) 電源供應系統及用於在軟啟動操作週期期間控制切換模式電源供應電路以產生預定義之直流輸出電壓之方法及軟啟動回饋電路
US10284077B1 (en) PFC controller providing reduced line current slope when in burst mode
US9564803B1 (en) Control circuit and switching power supply unit