TW201445858A - 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法 - Google Patents

用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201445858A
TW201445858A TW102117405A TW102117405A TW201445858A TW 201445858 A TW201445858 A TW 201445858A TW 102117405 A TW102117405 A TW 102117405A TW 102117405 A TW102117405 A TW 102117405A TW 201445858 A TW201445858 A TW 201445858A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
signal
time
threshold voltage
coupled
voltage
Prior art date
Application number
TW102117405A
Other languages
English (en)
Inventor
Ya-Ping Chen
wei-ling Chen
Original Assignee
Upi Semiconductor 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 Upi Semiconductor Corp filed Critical Upi Semiconductor Corp
Priority to TW102117405A priority Critical patent/TW201445858A/zh
Priority to CN201310271666.6A priority patent/CN104167905B/zh
Priority to US14/251,658 priority patent/US9467044B2/en
Publication of TW201445858A publication Critical patent/TW201445858A/zh

Links

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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1563Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators without using an external clock
    • 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
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/1566Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators with means for compensating against rapid load changes, e.g. with auxiliary current source, with dual mode control or with inductance variation

Landscapes

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

Abstract

一種用於電源轉換器的時間產生器。時間產生器包括臨界電壓產生電路以及時間產生單元。臨界電壓產生電路接收關聯於電源轉換器之輸出電壓的誤差信號。臨界電壓產生電路依據誤差信號產生臨界電壓。時間產生單元依據誤差信號、臨界電壓及控制信號來產生時間信號。時間產生單元提供追蹤信號。時間信號的寬度為取決於追蹤信號從誤差信號的位準離開而到達臨界電壓的位準的一時間。本發明還提出了用於電源轉換器的時間信號產生方法。

Description

用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法
本發明是有關於一種電源轉換器,且特別是有關於一種用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法。
現有的直流轉直流的電源設計,常採用固定導通時間架構。圖1為習知基於固定導通時間架構的電源轉換器100的示意圖。比較器110比較誤差信號Err與斜坡信號RAMP來產生誤差信號CM,其中誤差訊號Err的大小與回授信號Vfb和參考電壓Vref兩者有關。時間控制電路120利用固定導通時間機制來產生計數用的導通時間信號,並根據誤差信號CM來設定脈寬調變信號PWM,其中導通時間Ton的寬度是與輸入電壓Vin和輸出電壓Vout有關。
圖2為電源轉換器100中的波形示意圖。請合併參閱圖1和圖2。藉由誤差訊號Err與斜坡信號RAMP來決定脈寬調變信號PWM。並且在脈寬調變信號PWM決定的時刻,時間控制電路120開始計算時間信號Xon,而時間信號Xon中的每一週期的導通時 間Ton是固定的。然而,習知的脈寬調變操作架構雖可達到定頻的效果,但當輸出電壓Vout隨著負載電流Iload變化而改變時,時間控制電路120仍以固定頻率在一個週期內提供相同的能量,於是電源轉換器100在負載瞬間變化期間的表現不佳。
有鑑於此,本發明提出一種用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法,藉以解決先前技術所述及的問題。
本發明提供了一種時間產生器,適用於電源轉換器對輸出電壓進行調節。時間產生器包括臨界電壓產生電路以及時間產生單元。臨界電壓產生電路接收關聯於電源轉換器之輸出電壓的誤差信號,且依據誤差信號產生臨界電壓。時間產生單元耦接臨界電壓產生電路,且依據所述誤差信號、所述臨界電壓及控制信號來產生時間信號。時間產生單元提供追蹤信號。時間信號的寬度為取決於追蹤信號從誤差信號的位準離開而到達臨界電壓的位準的一時間。
於本發明的一實施例中,控制信號為電源轉換器之第一比較器的比較結果。第一比較器接收誤差信號與斜波信號。
於本發明的一實施例中,臨界電壓產生電路包括第一電流源與電阻。臨界電壓產生電路藉由第一電流源與電阻產生預設電壓。臨界電壓為預設電壓與誤差信號的運算結果。
於本發明的一實施例中,臨界電壓產生電路包括第一電流源、電阻以及第一放大器。第一放大器的第一輸入端接收誤差信號。第一放大器的第二輸入端耦接第一放大器的輸出端。第一 放大器的輸出端與第一放大器的第二輸入端耦接電阻的一端。電阻的另一端耦接第一電流源。
於本發明的一實施例中,臨界電壓與誤差信號的關係如下述表示式:V1=Err+Vw,其中V1為臨界電壓,Err為誤差信號,Vw為預設電壓。
於本發明的一實施例中,時間產生單元包括第二比較器與控制電路。第二比較器的第一輸入端和第二輸入端分別接收臨界電壓與追蹤信號,以控制所述控制電路來產生時間信號。
於本發明的一實施例中,控制電路包括第一開關、電容器、第二開關以及第二電流源。第一開關的第一端耦接第二比較器的第二輸入端,且其第二端耦接臨界電壓產生電路。電容器耦接於第一節點與接地端之間。第二開關的控制端接收時間信號,且其第一端經由第一節點耦接第二比較器的第二輸入端與電容器。第二電流源耦接於第二開關的第二端與工作電壓之間。
於本發明的一實施例中,控制電路更包括第三開關、第四開關、第一反相器、第二反相器以及第三反相器。第三開關的控制端接收一控制信號,其第一端耦接接地端,且其第二端耦接第一開關的控制端。第一反相器的輸入端耦接第三開關的第二端。第二反相器的輸入端耦接第一反相器的輸出端,且其輸出端耦接第一反相器的輸入端。第四開關的控制端耦接第二比較器的輸出端以接收重置信號,其第一端耦接接地端,且其第二端耦接第一反相器的輸出端與第二反相器的輸入端。第三反相器的輸入端耦接第一反相器的輸入端、第二反相器的輸出端以及第三開關 的第二端,且其輸出端耦接第二開關的控制端並產生時間信號。
於本發明的一實施例中,第一電流源的輸出電流關聯於輸出電壓的大小。第二電流源的輸出電流關聯於電源轉換器的輸入電壓的大小。
本發明提供了一種電源轉換器的時間信號產生方法。所述時間信號產生方法包括以下步驟:接收關聯於電源轉換器之輸出電壓的誤差信號;依據誤差信號產生臨界電壓;以及依據誤差信號、臨界電壓及控制信號來產生時間信號,且提供追蹤信號,其中時間信號的寬度為取決於追蹤信號從誤差信號的位準離開而到達臨界電壓的位準的一時間。
於本發明的一實施例中,依據誤差信號、臨界電壓及控制信號來產生時間信號的步驟包括:控制信號為電源轉換器之第一比較器的比較結果,第一比較器接收誤差信號與斜波信號。
於本發明的一實施例中,依據誤差信號產生臨界電壓的步驟包括:藉由第一電流源與電阻產生預設電壓,而臨界電壓為預設電壓與誤差信號的運算結果。
基於上述,本發明中的時間產生器利用關聯於電源轉換器之輸出電壓的誤差信號來產生臨界電壓,再依據誤差信號、臨界電壓及控制信號來產生時間信號。此時間信號可用來調整輸出級內的上橋開關與下橋開關的導通時間寬度,或是用來調整輸出級內的上橋開關與下橋開關的斷開時間寬度。由於在負載瞬間變化時,時間產生器所提供的時間信號可以有效地加速收斂輸出電壓,因此能夠穩定輸出電壓並且縮短振盪時間,從而得以解決先前技術所述及的問題。
應瞭解的是,上述一般描述及以下具體實施方式僅為例示性及闡釋性的,其並不能限制本發明所欲主張的範圍。
100‧‧‧電源轉換器
110‧‧‧比較器
120‧‧‧時間控制電路
300‧‧‧電源轉換器
310‧‧‧直流轉直流控制器
320‧‧‧放大器
330‧‧‧補償電路
340‧‧‧比較器
350‧‧‧斜坡產生器
360‧‧‧時間產生器
370‧‧‧邏輯控制單元
380‧‧‧驅動器
390‧‧‧輸出級
392‧‧‧穩壓電路
394‧‧‧回授電路
410‧‧‧臨界電壓產生電路
420‧‧‧時間產生單元
430‧‧‧控制電路
A1‧‧‧放大器
A2‧‧‧比較器
CM‧‧‧誤差信號
Con‧‧‧電容器
Err‧‧‧誤差信號
GND‧‧‧接地端
Iload‧‧‧負載電流
IV1、IV2、IV3‧‧‧反相器
I1、I2‧‧‧電流源
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
L‧‧‧電感器
LG‧‧‧下橋開關
PWM‧‧‧脈寬調變信號
RAMP、Vramp‧‧‧斜坡信號
R1‧‧‧電阻
Son‧‧‧時間信號
ST‧‧‧控制信號
SW1、SW2、SW3、SW4‧‧‧開關
Ton、TON‧‧‧導通時間
UG‧‧‧上橋開關
VDD‧‧‧工作電壓
Vin‧‧‧輸入電壓
Vfb‧‧‧回授信號
Von‧‧‧追蹤信號
Vout‧‧‧輸出電壓
Vramp‧‧‧斜坡信號
Vref‧‧‧參考電壓
Vw‧‧‧預設電壓
V1‧‧‧臨界電壓
Won‧‧‧計數視窗信號
Xon‧‧‧導通時間信號
S600~S620‧‧‧本發明一實施例的時間信號產生方法的各步驟
下面的所附圖式是本發明的說明書的一部分,其繪示了本發明的示例實施例,所附圖式是與說明書的描述一起用來說明本發明的原理。
圖1為習知基於固定導通時間架構的電源轉換器的示意圖。
圖2為電源轉換器100中的波形示意圖。
圖3是根據本發明實施例的電源轉換器的架構示意圖。
圖4是根據本發明實施例的時間產生器360的電路示意圖。
圖5是時間產生器360的波形示意圖。
圖6繪示為本發明實施例的時間信號產生方法的流程圖。
現在將詳細參考本發明的實施例,並在附圖中說明所述的實施例的實例。另外,在圖式及實施方式中所使用的相同或類似標號的元件/構件是用來代表相同或類似部分。
在下述諸實施例中,當元件被指為「連接」或「耦接」至另一元件時,其可為直接連接或耦接至另一元件,或可能存在介於其間之元件。術語「電路」表示為至少一元件或多個元件,或者主動的且/或被動的而耦接在一起的元件以提供合適功能。術語「信號」表示為至少一電流、電壓、負載、溫度、資料或其他信號。斜坡信號又可為類斜坡信號、三角坡信號或鋸齒坡信號, 其可以為重複-下降形式的斜坡或是重複-上升形式的斜坡,端視應用而決定。
圖3是根據本發明實施例的電源轉換器的架構示意圖。請參閱圖3。電源轉換器300包括直流轉直流控制器310、輸出級390、電感器L、穩壓電路392以及回授電路394。
直流轉直流控制器310包括放大器320、補償電路330、比較器340、斜坡產生器350、時間產生器360、邏輯控制單元370以及驅動器380。回授信號Vfb為輸出電壓Vout的比例信號。放大器320可為誤差放大器或轉導放大器。放大器320根據參考電壓Vref與回授信號Vfb產生誤差信號Err。補償電路330用以補償及穩定誤差信號Err。斜坡產生器350用於產生斜坡信號Vramp。
比較器340比較斜坡信號Vramp與誤差信號Err,並產生控制信號ST。比較器340將控制信號ST輸出至邏輯控制單元370與時間產生器360。邏輯控制單元370根據控制信號ST與時間信號Son來提供脈寬調變信號PWM至驅動器380。驅動器380根據脈寬調變信號PWM來驅動輸出級390,據以控制輸出級390內的上橋開關(high side switch)UG和下橋開關(low side switch)LG。輸出級390用以對輸入電壓Vin做直流轉直流的轉換,從而電源轉換器300可以產生並輸出一輸出電壓Vout。此外,當負載電流Iload在瞬間發生變化時,輸出電壓Vout會隨之變動。
圖4是根據本發明實施例的時間產生器360的電路示意圖。請合併參閱圖3和圖4,時間產生器360於電源轉換器300之中可對輸出電壓Vout進行調節。時間產生器360包括臨界電壓產生電路410以及時間產生單元420。時間產生單元420耦接臨界 電壓產生電路410。
於本實施例中,誤差信號Err是關聯於電源轉換器300的輸出電壓Vout。臨界電壓產生電路410接收誤差信號Err,並且依據誤差信號Err產生臨界電壓V1。時間產生單元420依據誤差信號Err、臨界電壓V1及控制信號ST來產生時間信號Son。時間產生單元420還進一步提供追蹤信號Von。時間產生單元420所產生的時間信號Son可被用來控制輸出級390內的上橋開關UG或下橋開關LG的導通/斷開時間。
此外,請參見圖5的繪示。時間信號Son的寬度為取決於追蹤信號Von從誤差信號Err的位準離開而到達臨界電壓V1的位準的一時間。
臨界電壓產生電路410包括第一電流源I1與電阻R1。臨界電壓產生電路410藉由第一電流源I1與電阻R1產生預設電壓Vw。臨界電壓V1為預設電壓Vw與誤差信號Err的運算結果。臨界電壓V1與誤差信號Err的關係如下述表示式:V1=Err+Vw。
更具體地說,臨界電壓產生電路410還進一步包括放大器A1。放大器A1採用負回授控制,放大器A1的第二(反相)輸入端耦接其輸出端,並且放大器A1的第一(非反相)輸入端耦接放大器320的輸出端以接收誤差信號Err。電阻R1的第一端耦接放大器A1的輸出端。電流源I1耦接於電阻R1的第二端與工作電壓VDD之間。
在本實施例中,臨界電壓產生電路410會於電阻R1與電流源I1的耦接之處產生臨界電壓V1。根據電流源I1的電流方向, 臨界電壓V1的電壓位準等於誤差信號Err的電壓位準加上電阻R1兩端的預設電壓Vw,亦即V1=Err+I1×R1=Err+Vw,其中預設電壓Vw可依據設計需求而選擇(即設計者可依據需求將電阻R1選擇為期望的電阻值),本發明不以此為限。
時間產生單元420包括比較器A2與控制電路430。比較器A2的第一輸入端和第二輸入端分別接收臨界電壓V1與追蹤信號Von,以控制所述控制電路430產生時間信號Son。控制電路430包括開關SW1、電容器Con、開關SW2以及電流源I2。開關SW1的第一端耦接比較器A2的第二輸入端,且其第二端耦接臨界電壓產生電路410。電容器Con耦接於第一節點N1與接地端GND之間。開關SW2的控制端接收時間信號Son,且其第一端經由第一節點N1耦接比較器A2的第二輸入端與電容器Con。電流源I2耦接於開關SW2的第二端與工作電壓VDD之間。
此外,控制電路430還進一步包括開關SW3~SW4以及反相器IV1~IV3。開關SW3的控制端接收控制信號ST,其第一端耦接接地端GND,且其第二端耦接開關SW1的控制端。反相器IV1的輸入端耦接開關SW3的第二端。反相器IV2的輸入端耦接反相器IV1的輸出端,且其輸出端耦接反相器IV1的輸入端。開關SW4的控制端耦接比較器A2的輸出端以接收重置信號Won,其第一端耦接接地端GND,且其第二端耦接反相器IV1的輸出端與反相器IV2的輸入端。反相器IV3的輸入端耦接反相器IV1的輸入端、反相器IV2的輸出端以及開關SW3的第二端,且其輸出端耦接開關SW2的控制端並產生時間信號Son。
在本實施例中,假設斜坡信號Vramp為重複-上升形式的 斜坡。當誤差信號Err大於斜坡信號Vramp時,開關SW3會反應於控制信號ST而被導通,使得接地端GND被耦接至開關SW1,從而令開關SW1斷開。此時,在第二節點N2的電壓位準會被反相器IV1與反相器IV2閂鎖在低電壓位準,使得反相器IV3反應於第二節點N2上的電壓而輸出高電壓位準的時間信號Son來導通開關SW2。在開關SW2導通的期間,電容器Con會由比較器A2的反相輸入端所鎖定的電壓位準開始充電,使得第一節點N1上的追蹤信號Von的電壓位準逐漸上升,其中充電電流為I2。換言之,比較器A2的第二輸入端所參考的電壓位準為第一節點N1上的追蹤信號Von。另一方面,比較器A2的第一輸入端所參考的電壓位準(臨界電壓V1)為誤差信號Err經放大器A1的負回授鎖定,再加上預設電壓Vw的結果(V1=Err+Vw)。
當第一節點N1上的追蹤信號Von達到臨界電壓V1的電壓位準時,重置信號Won會基於追蹤信號Von與臨界電壓V1的電壓差而導通開關SW4,於是開關SW1會反應於第二節點N2上的電壓位準而導通,並且開關SW2會反應於低電壓位準的時間信號Son而斷開,亦即電容器Con會經由第一節點N1至放大器A1的第二輸入端的放電路徑而放電,使得第一節點N1上的追蹤信號Von被箝制在誤差信號Err的電壓位準。
值得注意的是,在本實施例中,電流源I1與電流源I2的輸出電流分別關聯於輸出電壓Vout與輸入電壓Vin的大小。但是在其他實施例中,電流源I1與電流源I2亦可為獨立的定電流源,本發明不以此為限。
圖5是時間產生器360的波形示意圖。請合併參閱圖4 和圖5,誤差信號Err與臨界電壓V1的波形相差一預設電壓Vw,亦即V1=Err+Vw。時間產生單元420在誤差信號Err與臨界電壓V1所形成的電壓差異區間可以用{Err~Err+Vw}來表示。而且在電壓差異區間{Err~Err+Vw}內,時間產生單元420對電容器Con進行充電/放電的動作。由於誤差信號Err關聯於輸出電壓Vout的電壓位準,因此當輸出電壓Vout由於負載瞬變而造成電壓位準的變動時,電壓差異區間{Err~Err+Vw}的上下界會隨著輸出電壓Vout的改變而變動。在電流源I2為定電流源的情況下,節點N1的充電時間(即令追蹤信號Von從誤差信號Err的電壓位準上升至臨界電壓V1的電壓位準的時間)會隨著電壓差異區間{Err~Err+Vw}的改變而變動。換言之,節點N1的追蹤信號Von會隨著於輸出電壓Vout的改變而變動。
舉例來說,當發生負載瞬變而使輸出電壓Vout低於特定預設電壓時,由於電壓差異區間{Err~Err+Vw}的上下界會對應於輸出電壓Vout的降低而提升,因此時間產生單元420會在輸出電壓Vout低於特定預設電壓時將反相器IV3所輸出的時間信號Son的導通時間TON拉長(亦即可被用來拉長上橋開關的導通時間,或相對地被用來縮短下橋開關的導通時間)。相反地,當發生負載瞬變而使輸出電壓Vout高於特定預設電壓時,由於電壓差異區間{Err~Err+Vw}的上下界會對應於輸出電壓Vout的提升而降低,因此時間產生單元420會在輸出電壓Vout高於特定預設電壓時將反相器IV3所輸出的時間信號Son的導通時間TON縮短(亦即可被用來縮短上橋開關的導通時間,或相對地被用來拉長下橋開關的導通時間)。
換言之,時間信號Son可被用來控制輸出級的開關導通/斷開時間。當發生負載電流發生瞬間變化時,時間信號Son可因應輸出電壓的變化而先增加脈寬調變信號PWM(如圖3繪示)的脈波寬度,並於輸出電壓Vout的能量漸足時再適時地縮小脈波寬度。故,直流轉直流控制器可以根據時間信號Son適應性調整脈寬調變信號PWM的脈波寬度,據以調節輸出電壓Vout。
基於上述實施例所揭示的內容,可以彙整出一種通用的時間信號產生方法。更清楚來說,圖6繪示為本發明實施例的時間信號產生方法的流程圖。請合併參閱圖4和圖6,本實施例的時間信號產生方法適用於電源轉換器300之中對輸出電壓進行調節,且可以包括以下步驟:接收關聯於電源轉換器300之輸出電壓Vout的誤差信號Err(步驟S600);依據誤差信號Err產生臨界電壓V1(步驟S610);以及依據誤差信號Err、臨界電壓V1及控制信號ST來產生時間信號Son,且提供追蹤信號Von,其中時間信號Son的寬度為取決於追蹤信號Von從誤差信號Err的位準離開而到達臨界電壓V1的位準的一時間(步驟S620)。
綜上所述,在本發明中的時間產生器利用關聯於電源轉換器之輸出電壓的誤差信號來產生臨界電壓,再依據誤差信號、臨界電壓及控制信號來產生時間信號。此時間信號可用來調整輸出級內的上橋開關與下橋開關的導通時間寬度,或是用來調整輸出級內的上橋開關與下橋開關的斷開時間寬度。由於在負載瞬間變化時,時間產生器所提供的時間信號可以有效地加速收斂輸出 電壓,因此能夠穩定輸出電壓並且縮短振盪時間,從而得以解決先前技術所述及的問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
另外,本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露的全部目的或優點或特點。此外,摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用,並非用來限制本發明的專利範圍。
360‧‧‧時間產生器
410‧‧‧臨界電壓產生電路
420‧‧‧時間產生單元
430‧‧‧控制電路
A1‧‧‧放大器
A2‧‧‧比較器
Con‧‧‧電容器
Err‧‧‧誤差信號
GND‧‧‧接地端
IV1、IV2、IV3‧‧‧反相器
I1、I2‧‧‧電流源
N1‧‧‧第一節點
N2‧‧‧第二節點
R1‧‧‧電阻
Son‧‧‧時間信號
ST‧‧‧控制信號
SW1、SW2、SW3、SW4‧‧‧開關
VDD‧‧‧工作電壓
Von‧‧‧追蹤信號
Vw‧‧‧預設電壓
V1‧‧‧臨界電壓
Won‧‧‧重置信號

Claims (14)

  1. 一種電源轉換器的時間產生器,包括:一臨界電壓產生電路,接收關聯於該電源轉換器之一輸出電壓的一誤差信號,且依據該誤差信號產生一臨界電壓;以及一時間產生單元,耦接該臨界電壓產生電路,且依據該誤差信號、該臨界電壓及一控制信號來產生一時間信號,其中該時間產生單元提供一追蹤信號,該時間信號的寬度為取決於該追蹤信號從該誤差信號的位準離開而到達該臨界電壓的位準的一時間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的時間產生器,其中該控制信號為該電源轉換器之一第一比較器的比較結果,該第一比較器接收該誤差信號與一斜波信號。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的時間產生器,其中該臨界電壓產生電路包括一第一電流源與一電阻,該臨界電壓產生電路藉由該第一電流源與該電阻產生一預設電壓,該臨界電壓為該預設電壓與該誤差信號的運算結果。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的時間產生器,其中該臨界電壓產生電路包括一第一電流源、一電阻以及一第一放大器,該第一放大器的一第一輸入端接收該誤差信號,該第一放大器的一第二輸入端耦接該第一放大器的一輸出端,該第一放大器的輸出端與該第一放大器的第二輸入端耦接該電阻的一端,該電阻的另一端耦接該第一電流源。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的時間產生器,其中該臨界電壓與該誤差信號的關係如下述表示式:V1=Err+Vw, 其中V1為該臨界電壓,Err為該誤差信號,Vw為一預設電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的時間產生器,其中該時間產生單元包括一第二比較器與一控制電路,該第二比較器的第一輸入端和第二輸入端分別接收該臨界電壓與該追蹤信號,以控制該控制電路來產生該時間信號。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的時間產生器,其中該控制電路包括:一第一開關,其第一端耦接該第二比較器的第二輸入端,且其第二端耦接該臨界電壓產生電路;一電容器,耦接於一第一節點與一接地端之間;一第二開關,其控制端接收該時間信號,且其第一端經由該第一節點耦接該第二比較器的第二輸入端與該電容器;以及一第二電流源,耦接於該第二開關的第二端與一工作電壓之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的時間產生器,其中該控制電路更包括:一第三開關,其控制端接收一控制信號,其第一端耦接該接地端,且其第二端耦接該第一開關的控制端;一第一反相器,其輸入端耦接該第三開關的第二端;一第二反相器,其輸入端耦接該第一反相器的輸出端,且其輸出端耦接該第一反相器的輸入端;一第四開關,其控制端耦接該第二比較器的輸出端以接收一重置信號,其第一端耦接該接地端,且其第二端耦接該第一反相 器的輸出端與該第二反相器的輸入端;以及一第三反相器,其輸入端耦接該第一反相器的輸入端、該第二反相器的輸出端以及該第三開關的第二端,且其輸出端耦接該第二開關的控制端並產生該時間信號。
  9. 如申請專利範圍第4項所述的時間產生器,其中該第一電流源的輸出電流關聯於該輸出電壓的大小。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的時間產生器,其中該第二電流源的輸出電流關聯於該電源轉換器的一輸入電壓的大小。
  11. 一種電源轉換器的時間信號產生方法,包括:接收關聯於該電源轉換器之一輸出電壓的一誤差信號;依據該誤差信號產生一臨界電壓;以及依據該誤差信號、該臨界電壓及一控制信號來產生一時間信號,且提供一追蹤信號,其中該時間信號的寬度為取決於該追蹤信號從該誤差信號的位準離開而到達該臨界電壓的位準的一時間。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的時間信號產生方法,其中依據該誤差信號、該臨界電壓及該控制信號來產生該時間信號的步驟包括:該控制信號為該電源轉換器之一第一比較器的比較結果,該第一比較器接收該誤差信號與一斜波信號。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的時間信號產生方法,其中依據該誤差信號產生該臨界電壓的步驟包括:藉由一第一電流源與一電阻產生一預設電壓,而該臨界電壓為該預設電壓與該誤差信號的運算結果。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的時間信號產生方法,其中該臨界電壓與該誤差信號的關係如下述表示式:V1=Err+Vw,其中V1為該臨界電壓,Err為該誤差信號,Vw為該預設電壓。
TW102117405A 2013-05-16 2013-05-16 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法 TW201445858A (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102117405A TW201445858A (zh) 2013-05-16 2013-05-16 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法
CN201310271666.6A CN104167905B (zh) 2013-05-16 2013-06-27 用于电源转换器的时间产生器及时间信号产生方法
US14/251,658 US9467044B2 (en) 2013-05-16 2014-04-14 Timing generator and timing signal generation method for power converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW102117405A TW201445858A (zh) 2013-05-16 2013-05-16 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201445858A true TW201445858A (zh) 2014-12-01

Family

ID=51895287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102117405A TW201445858A (zh) 2013-05-16 2013-05-16 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9467044B2 (zh)
CN (1) CN104167905B (zh)
TW (1) TW201445858A (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI497882B (zh) * 2013-05-17 2015-08-21 Upi Semiconductor Corp 電源轉換器及其操作方法
TW201635681A (zh) * 2015-03-19 2016-10-01 力智電子股份有限公司 時間信號產生電路及時間信號產生方法
JP6524863B2 (ja) * 2015-08-28 2019-06-05 Tdk株式会社 制御回路およびスイッチング電源装置
JP6306073B2 (ja) * 2016-03-17 2018-04-04 ローム株式会社 比較回路、電源制御ic、スイッチング電源装置
TW201917999A (zh) * 2017-10-17 2019-05-01 力智電子股份有限公司 電源轉換裝置、時間信號產生器與其方法
TWI796061B (zh) * 2021-01-15 2023-03-11 立錡科技股份有限公司 切換式電源供應器及其控制電路與控制方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6791306B2 (en) 2002-01-29 2004-09-14 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator
TW538586B (en) 2002-05-27 2003-06-21 Richtek Technology Corp Two-step ripple-free multi-phase converter and the converting method thereof
US7019502B2 (en) 2002-09-06 2006-03-28 Intersil America's Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
US7132820B2 (en) 2002-09-06 2006-11-07 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator
US6922044B2 (en) 2002-09-06 2005-07-26 Intersil Americas Inc. Synchronization of multiphase synthetic ripple voltage regulator
TWI234058B (en) 2003-01-02 2005-06-11 Richtek Techohnology Corp Switching type voltage regulator and its method
CN1722589A (zh) * 2004-07-02 2006-01-18 罗姆股份有限公司 使用同步整流方式的降压型变换器的电源装置
US7453250B2 (en) 2005-02-10 2008-11-18 Intersil Americas Inc. PWM controller with dual-edge modulation using dual ramps
TW200810359A (en) * 2006-08-04 2008-02-16 Richtek Technology Corp Control circuit and method for a constant on-time PWM switching converter
US7545134B2 (en) * 2007-07-12 2009-06-09 Semiconductor Components Industries, L.L.C. Power supply controller and method therefor
JP5386801B2 (ja) 2007-07-27 2014-01-15 株式会社リコー スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
US7737674B2 (en) * 2007-08-02 2010-06-15 Vanguard International Semiconductor Corporation Voltage regulator
US8174250B2 (en) * 2007-10-04 2012-05-08 International Rectifier Corporation Fixed frequency ripple regulator
CN101599693B (zh) * 2008-06-04 2013-09-18 立锜科技股份有限公司 切换式电源转换器的快速响应装置及方法
US8148967B2 (en) 2008-08-05 2012-04-03 Intersil Americas Inc. PWM clock generation system and method to improve transient response of a voltage regulator
CN101404846B (zh) * 2008-11-17 2011-12-28 南京智浦芯联电子科技有限公司 功率led驱动系统中对输入电压波动的实时补偿装置
JP2010279132A (ja) * 2009-05-27 2010-12-09 Toshiba Corp Dc−dcコンバータ
US8339116B2 (en) * 2010-03-22 2012-12-25 Intersil Americas Inc. DC/DC converter including ultrasonic feature for use with low quiescent currents
US8786270B2 (en) 2010-11-08 2014-07-22 Intersil Americas Inc. Synthetic ripple regulator with frequency control
JP5841375B2 (ja) * 2011-08-10 2016-01-13 ローム株式会社 降圧dc/dcコンバータおよびその制御回路、それを用いた照明機器
TWI429182B (zh) * 2011-08-12 2014-03-01 Upi Semiconductor Corp 多相直流對直流電源轉換器
CN102377342B (zh) 2011-08-12 2015-08-26 成都芯源系统有限公司 直流到直流变换电路的控制电路和控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104167905A (zh) 2014-11-26
US9467044B2 (en) 2016-10-11
CN104167905B (zh) 2016-12-28
US20140340066A1 (en) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI497251B (zh) 開關變換器及其控制電路和控制方法
US7876073B2 (en) Switching regulator with slope compensation and control method therefor
JP5063474B2 (ja) 電流モード制御型スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
JP5577829B2 (ja) 電源装置、制御回路及び電源装置の制御方法
US9520777B2 (en) Time signal generator and time signal generating method
JP2008131746A (ja) 昇降圧型スイッチングレギュレータ
TWI503642B (zh) 包含增強斜坡脈衝調變的電源控制電路
JP2009033883A (ja) スイッチングレギュレータ及びその動作制御方法
TWI496389B (zh) 用於電源轉換器之時間產生器及時間信號產生方法
JP2008206239A (ja) 半導体装置
US9634563B2 (en) Ramp signal generating method and generator thereof, and pulse width modulation signal generator
US9000735B2 (en) DC-DC controller and operation method thereof
TW201445858A (zh) 用於電源轉換器的時間產生器及時間信號產生方法
JP5708202B2 (ja) Dc−dcコンバータの制御方法およびdc−dcコンバータの制御回路
JP2017005774A (ja) デジタル制御電源回路、その制御回路、制御方法およびそれを用いた電子機器
JP4341698B2 (ja) スイッチング電源とその制御回路及び制御方法
CN114208011B (zh) 在连续导电模式下具有预偏置启动的基于校准的纹波注入的恒定导通时间降压转换器
TWM492577U (zh) 直流對直流轉換器及其電壓調整電路
US9755510B2 (en) Switching power supply
TWI387192B (zh) 用來降低直流轉換器之能量損失的方法與相關控制裝置及直流轉換器
TWI766061B (zh) 開關調節器
JP4464263B2 (ja) スイッチング電源装置
JP2010063290A (ja) 電源制御回路
US11081957B2 (en) Power converter with multi-mode timing control
US20220407421A1 (en) Control circuit for dc/dc converter