TW201515375A - 轉換器和控制轉換器的方法 - Google Patents

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Abstract

一種轉換器和用於控制轉換器的方法。轉換器包括轉換電路、電流取樣電路、數位-類比轉換電路、斜率補償電路和比較器電路。斜率補償電路獨立於數位-類比轉換電路，且斜率補償電路專門地産生類比斜率補償信號。比較器電路比較藉由數位-類比轉換電路産生的類比信號與類比斜率補償信號和藉由電流取樣電路産生的電流檢測信號的叠加信號，或比較器電路比較電流檢測信號與類比斜率補償信號和類比信號的叠加信號，以産生用於轉換電路的控制操作的比較器輸出信號。

Description

轉換器和控制轉換器的方法
本發明關於一種轉換器，且特別是有關於一種具有斜率補償電路的轉換器。
隨著功率電子技術的快速發展，開關式轉換器已經得到廣泛應用。同時，對於具有較好性能的轉換器的需求仍不斷增長。在用於轉換器的控制技術中，數位控制技術易於採用先進的控制方法和靈活的控制策略，因此數位控制技術可提高轉換器的控制指標、減少電路設計中的元件數目、縮小控制電路板面積，且增强轉換器的可靠性。
在數位控制技術中，峰值電流控制模式具有諸如提高系統動態特性和防止轉換器中的過電流的優點，且峰值電流控制模式的控制操作也可用於避免橋式轉換器和推挽轉換器中的變壓器飽和，因此峰值電流控制模式在開關電源控制系統中得到廣泛應用。然而，峰值電流控制模式的控制操作會遭受次諧波振蕩的影響，爲了減少次諧波振蕩，斜率補償將會應用在峰值電流控制模式控制中。
在傳統數位控制操作中，數位控制器被配置用於控制轉換器，且數位控制器包括具有斜率補償功能的數位-類比轉換器(digital-to-analog converter; DAC)。然而，因爲DAC中的斜率補償是使用具有階梯波形的斜率補償信號來實施，所以用於轉換器的具有階梯波形的斜率補償信號的控制會降低整體系統的穩定性和可靠性。
本發明內容之一實施方式是關於一種轉換器。所述轉換器包括轉換電路、電流取樣電路、數位-類比轉換電路、斜率補償電路和比較器電路。轉換電路被配置用於將輸入電壓轉換成爲輸出電壓。電流取樣電路被配置用於檢測對應於輸入電壓的輸入電流或對應於輸出電壓的輸出電流以産生電流檢測信號。數位-類比轉換電路被配置用於將根據輸出電壓産生的數位信號轉換成爲類比信號。斜率補償電路是獨立於數位-類比轉換電路，其中斜率補償電路被配置用於産生類比斜率補償信號，所述類比斜率補償信號將專門地叠加在電流檢測信號或類比信號上。比較器電路被配置用於比較類比信號與類比斜率補償信號和電流檢測信號的叠加信號，或比較器電路被配置用於比較電流檢測信號與類比斜率補償信號和類比信號的叠加信號，以産生用於轉換電路的控制操作的比較器輸出信號。
依據本發明的一個實施例，轉換器更包含數位控制器電路。數位控制器電路被配置用於接收對應於輸出電壓的電壓檢測信號，且産生回應於電壓檢測信號的數位信號。
依據本發明的一個實施例，斜率補償電路被設置在數位控制器電路外部。
依據本發明的一個實施例，數位-類比轉換電路和比較器電路中的至少一個電路被設置在數位控制器電路外部。
依據本發明的一個實施例，數位-類比轉換電路和比較器電路被集成到數位控制器電路中。
依據本發明的一個實施例，轉換器更包含加法電路。加法電路被配置用於將類比斜率補償信號相加至電流檢測信號，且産生用於比較器電路的反相輸入的叠加信號。
依據本發明的一個實施例，轉換器更包含減法電路。減法電路被配置用於從類比信號中減去類比斜率補償信號，且産生用於比較器電路的正相輸入的叠加信號。
依據本發明的一個實施例，斜率補償電路更包含電容器、第一電阻器、開關和第二電阻器。電容器具有第一端子和第二端子。電容器的第一端子被配置用于産生類比斜率補償信號。第一電阻器具有第一端子和第二端子。第一電阻器的第一端子被電氣連接至電容器的第一端子，第一電阻器的第二端子被配置用于接收電源電壓。開關具有控制端子、第一端子和第二端子。開關的控制端子被配置用于接收同步信號。第二電阻器具有第一端子和第二端子。第二電阻器的第一端子被電氣連接至電容器的第一端子，且第二電阻器的第二端子被電氣連接至開關的第二端子。
本發明內容之另一實施方式是關於一種轉換器。所述轉換器包括轉換電路、電流取樣電路、電壓取樣電路、數位控制器電路、數位-類比轉換集成電路、斜率補償電路和比較器電路。轉換電路被配置用於將輸入電壓轉換成爲輸出電壓。電流取樣電路被配置用於檢測對應於輸入電壓的輸入電流或對應於輸出電壓的輸出電流以産生電流檢測信號。電壓取樣電路被配置用於檢測輸出電壓以産生電壓檢測信號。數位控制器電路被配置用於接收電壓檢測信號和産生回應於所述電壓檢測信號的數位信號。數位-類比轉換集成電路被配置用於將數位信號轉換成爲類比信號。斜率補償電路未集成在數位-類比轉換集成電路中，且斜率補償電路被設置在數位控制器電路外部，其中斜率補償電路被配置用於産生類比斜率補償信號，所述類比斜率補償信號將專門地叠加在電流檢測信號和類比信號的其中的一個信號上。並且，比較器電路被配置用於比較類比信號與類比斜率補償信號和電流檢測信號的叠加信號，或比較器電路被配置用於比較電流檢測信號與類比斜率補償信號和類比信號的叠加信號，以産生用於轉換電路的控制操作的比較器輸出信號。
依據本發明的一個實施例，數位-類比轉換集成電路和比較器電路被集成到數位控制器電路中。
依據本發明的一個實施例，數位-類比轉換集成電路和比較器電路被設置在數字控制器電路外部。
依據本發明的一個實施例，斜率補償電路更包含電容器和開關。開關被交替地閉合和斷開以使得電容器交替地放電和充電以産生類比斜率補償信號。
依據本發明的一個實施例，比較器電路更包含反相輸入和正相輸入。反相輸入被配置用於接收通過類比斜率補償信號相加至電流檢測信號産生的叠加信號。正相輸入被配置用於接收類比信號。
本發明內容之另一實施方式是關於一種控制轉換器的方法。所述方法包括：檢測對應於輸入電壓的輸入電流或對應於輸出電壓的輸出電流以産生電流檢測信號；根據對應於輸出電壓的電壓檢測信號藉由數位控制器電路産生數位信號；藉由數位-類比轉換集成電路將數位信號轉換成爲類比信號；藉由斜率補償電路專門地産生類比斜率補償信號，所述斜率補償電路獨立於數位-類比轉換集成電路；將類比斜率補償信號叠加在電流檢測信號上或將類比斜率補償信號叠加在類比信號上；和比較類比信號與電流檢測信號和類比斜率補償信號的叠加信號，或比較電流檢測信號與類比信號和類比斜率補償信號的叠加信號，以藉由比較器電路産生用於轉換電路的控制操作的比較器輸出信號。
依據本發明的一個實施例，專門地産生類比斜率補償信號的步驟更包含交替地斷開和閉合開關以交替地充電和放電電容器以在電容器的端子處産生類比斜率補償信號。
依據本發明的一個實施例，將類比斜率補償信號叠加在電流檢測信號上的步驟更包含將類比斜率補償信號相加至電流檢測信號。
依據本發明的一個實施例，將類比斜率補償信號叠加在類比信號上的步驟更包含從類比信號中減去類比斜率補償信號。
依據本發明的一個實施例，控制轉換器的方法更包含將加入類比斜率補償信號的電流檢測信號提供給比較器電路的反相輸入。
依據本發明的一個實施例，控制轉換器的方法更包含將減去類比斜率補償信號的類比信號提供給比較器電路的正相輸入。
本發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
100‧‧‧轉換器
102‧‧‧SR鎖存器
104‧‧‧數位PWM控制器
110‧‧‧比較器電路
120‧‧‧轉換電路
121‧‧‧開關
130‧‧‧加法電路
140‧‧‧電流取樣電路
150‧‧‧電壓取樣電路
160‧‧‧數位-類比轉換電路
170‧‧‧數位控制器電路
171‧‧‧類比-數位轉換電路
173‧‧‧數位減法電路
175‧‧‧電壓控制處理器
180‧‧‧斜率補償電路
280‧‧‧斜率補償電路
300‧‧‧轉換器
302‧‧‧SR鎖存器
304‧‧‧數位PWM控制器
310‧‧‧比較器電路
360‧‧‧數位-類比轉換電路
370‧‧‧數位控制器電路
371‧‧‧類比-數位轉換電路
373‧‧‧數位減法電路
375‧‧‧電壓控制處理器
400‧‧‧轉換器
410‧‧‧比較器電路
430‧‧‧減法電路
500‧‧‧轉換器
510‧‧‧比較器電路
520‧‧‧轉換電路
522‧‧‧隔離級
524‧‧‧全橋電路
530‧‧‧加法電路
540‧‧‧電流取樣電路
560‧‧‧數位-類比轉換電路
570‧‧‧數位控制器電路
580‧‧‧斜率補償電路
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：
第1圖示意地繪示根據本發明的第一實施方式的轉換器；
第2a圖示意地繪示根據本發明的一個實施方式的轉換電路；
第2b圖示意地繪示根據本發明的另一個實施方式的轉換電路；
第3圖示意地繪示根據本發明的一個實施方式的斜率補償電路；
第4圖示意地繪示根據本發明的第二實施方式的轉換器；
第5圖示意地繪示根據本發明的第三實施方式的轉換器；以及
第6圖示意地繪示根據本發明的第四實施方式的轉換器。
在以下描述中，呈現特定細節以提供對本案的實施方式的徹底瞭解。然而，在本領域中的普通技術人員將認識到，本案可在沒有一或更多個該特定細節，或結合其他元件的情况下實施。未圖示或詳細描述衆所周知的實施或操作以避免模糊本案的各個實施方式的各方面。
在本說明書中使用的術語通常具有該術語在本技術中且在使用各術語的特定上下文中的一般意義。包括在本文中論述的任何術語的實例的、在本說明書中任何位置處的實例的使用僅是說明性，且决不限制本案的或任何例舉的術語的範圍或意義。同樣地，本案不限於在本說明書中給出的各種實施方式。
如本文所使用，“大約”、“約”、“近似地”或“大體上”應通常意指在給定值或範圍的20%以內、較佳在10%以內，且更較佳在5%以內。本文給出的數值量是近似的，意指如果沒有明確叙述，那麽術語“大約”、“約”、“近似地”或“大體上”是可推斷的，或意指其他近似值。
應將理解，雖然可在本文中使用術語“第一”、“第二”等等以描述各種元件，但是該元件不應受該術語的限制。該術語僅用於區分一個元件與另一個元件。例如，在不背離實施方式的範圍的情况下，第一元件可稱爲第二元件，且同樣地，第二元件可稱爲第一元件。如本文所使用，術語“和/或”包括一或更多個相關聯所列項目的任何及所有組合。
如本文所使用，應將術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”等等理解爲開放式術語，即意指包括但不以此爲限。
貫穿本說明書對“一個實施方式”或“實施方式”的參考意指，結合實施方式描述的特定特徵、結構、實施或特性被包括在本案的至少一個實施方式中。因此，貫穿本說明書在各處使用的用語“在一個實施方式中”或“在實施方式中”不必全部指代相同實施方式。此外，可在一或更多個實施方式中以任何適當方式結合該特定特徵、結構、實施，或特性。
在以下描述和申請專利範圍中，可使用術語“經耦接”和“經連接”以及該術語的衍生術語。在特定實施方式中，“經連接”和“經耦接”可用以指示兩個或兩個以上元件彼此直接實體接觸或電接觸，或“經連接”和“經耦接”也可意指兩個或兩個以上元件可彼此間接接觸。“經耦接”和“經連接”還可用以指示兩個或兩個以上元件彼此協作或交互。
第1圖示意地繪示根據本發明的第一實施方式的轉換器。如第1圖中所示，轉換器100包括轉換電路120、電流取樣電路140、數位-類比轉換(DAC)電路160、斜率補償電路180和比較器電路110。轉換電路120被配置用於將輸入電壓VIN 轉換成爲輸出電壓VO 。電流取樣電路140被配置用於檢測對應於輸入電壓的輸入電流或檢測對應於輸出電壓的輸出電流以産生電流檢測信號。在本實施方式中，電流取樣電路140被配置用於檢測對應於輸出電壓VO 的輸出電流IL 以産生電流檢測信號CS。數位-類比轉換電路160被配置用於將根據輸出電壓VO 産生的數位信號SD 轉換成爲類比信號SA 。斜率補償電路180獨立於數位-類比轉換電路160，且斜率補償電路180被配置用於産生類比斜率補償信號SC ，所述類比斜率補償信號SC 將專門地叠加在電流檢測信號CS上。比較器電路110被配置用於比較類比信號SA 與類比斜率補償信號SC 和電流檢測信號CS的叠加，即叠加信號ST1 ，以産生用於轉換電路120的控制操作的比較器輸出信號SO 。
因爲斜率補償電路180獨立於數位-類比轉換電路160且産生類比斜率補償信號SC ，爲了控制操作轉換電路120，所述類比斜率補償信號SC 將專門地叠加在電流檢測信號CS上，所以斜率補償電路180不必與數位-類比轉換電路160集成，且斜率補償電路180可獨立地操作以産生具有平滑波形而非階梯波形的類比斜率補償信號SC ，且從而可以提高轉換器100或利用轉換器100的整體系統的穩定性和可靠性。
實際上，對於電流取樣電路140和轉換電路120的設置，電流取樣電路140可如第1圖所示設置在轉換電路120中或設置在轉換電路120外部，因此電流取樣電路140和轉換電路120的設置不限於第1圖中所示的設置方式。在一實施例中，轉換電路120可包括非隔離轉換電路(例如，降壓轉換電路、升壓轉換電路、Cuk轉換電路、降壓升壓轉換電路，同步整流轉換電路和二極管整流轉換電路，等等)。在另一實施例中，轉換電路120可包括隔離轉換電路(例如，推挽轉換電路、半橋轉換電路、全橋轉換電路、反激轉換電路，同步整流轉換電路和二極管整流轉換電路，等等)。
第2a圖示意地繪示根據本案的一實施方式的轉換電路120a。如第2a圖所示，轉換電路120a爲非隔離的降壓轉換電路，更進一步的，轉換電路120a可爲具有開關121的buck電路，且開關121可通過電晶體開關等實施，但不以此爲限。另外，第2b圖示意地繪示根據本案的另一實施方式的轉換電路120b。如第2b圖所示，轉換電路120b可爲同步整流buck電路，但並不以此爲限，轉換電路120b可以爲其它的同步整流拓撲結構。轉換電路120b中使用電晶體TM取代轉換電路120a中的二極體，在本實施例中，電晶體TM的驅動信號可以是開關121的互補信號，但並不以此爲限。第2a圖中所示的轉換電路120a或第2b圖中所示的轉換電路120b可應用於第1圖中所示的轉換器100及以下實施方式中的其他轉換器中，但不以此爲限。
在一個實施方式中，轉換器100可進一步包括數位控制器電路170。數位控制器電路170被配置用於接收對應於輸出電壓VO 的電壓檢測信號VS，且産生回應於所述電壓檢測信號VS的數位信號SD 。數位控制器電路170可進一步包括類比-數位轉換(analog-to-digital converting; ADC)電路171、數位減法電路173和電壓控制處理器175。類比-數位轉換電路171被配置用於將電壓檢測信號VS轉換成爲數位反饋信號SFD 。數位減法電路173被配置用於從參考信號REF中減去數位反饋信號SFD 。電壓控制處理器175被配置用於根據操作信號産生數位信號SD ，所述操作信號表示從參考信號REF中減去數位反饋信號SFD 的差。
在本實施方式，轉換器100可進一步包括電壓取樣電路150。電壓取樣電路150被配置用於檢測輸出電壓VO 以産生作爲數位控制器電路170的反饋信號的電壓檢測信號VS。
在一個實施方式中，斜率補償電路180被設置在數位控制器電路170外部，如第1圖中所示。在另一實施方式中，斜率補償電路180被設置在數位控制器電路170內。本領域中的普通技術人員可以根據實際需要决定斜率補償電路180的設置。
在一個實施方式中，數位-類比轉換電路160和比較器電路110中的至少一個電路被設置在數位控制器電路170外部。在本實施方式中，數位-類比轉換電路160和比較器電路110兩者被設置在數位控制器電路170外部，如第1圖所示；然而，並不以此設置方式爲限；也就是說，在比較器電路110集成在數位控制器電路170內部的情况下，數位-類比轉換電路160可被設置在數位控制器電路170外部；或在數位-類比轉換電路160集成在數位控制器電路170內部的情况下，比較器電路110可被設置在數位控制器電路170外部，上述情况未在第1圖中圖示。
在一個實施方式中，轉換器100可進一步包括加法電路130。加法電路130被配置用於將類比斜率補償信號SC 相加至電流檢測信號CS，且産生用於比較器電路110的反相輸入（即，輸入“-”）的叠加信號ST1 。
在操作中，轉換電路120根據使用脈衝寬度調變(pulse width modulation; PWM)技術閉合和斷開開關121的操作來將輸入電壓VIN 轉換成爲輸出電壓VO ，且電流取樣電路140檢測對應於輸出電壓VO 的輸出電流IL 以産生電流檢測信號CS，其中電流檢測信號CS與類比斜率補償信號SC 叠加成爲叠加信號ST1 ，叠加信號ST1 提供給比較器電路110的反相輸入(即，輸入“-”)，所述類比斜率補償信號SC 藉由斜率補償電路180專門地産生。
此外，電壓取樣電路150檢測輸出電壓VO 以産生作爲類比-數位轉換電路171的反饋信號的電壓檢測信號VS。然後，類比-數位轉換電路171將電壓檢測信號VS轉換成爲將從參考信號REF中減去的數位反饋信號SFD 。電壓控制處理器175根據操作信號産生數位信號SD ，所述操作信號表示自參考信號REF中減去數位反饋信號SFD 的差，其中與輸出電壓VO相關聯的數位信號SD 可例如藉由比例積分微分(proportiona-integral-derivative; PID)機制計算。然後，數位-類比轉換電路160將數位信號SD 轉換成爲類比信號SA ，所述類比信號SA 提供給比較器電路110的正相輸入(即，輸入“+”)。然後，比較器電路110比較類比信號SA 與叠加信號ST1 以産生比較器輸出信號SO 。
另外，SR鎖存器102接收比較器輸出信號SO 和藉由數位PWM控制器104提供的時脈信號以産生控制信號，所述控制信號具有用於可操作地閉合和斷開開關121的工作周期。
第3圖示意地繪示根據本發明的一個實施方式的斜率補償電路，其中第3圖中所示的斜率補償電路280可應用於第1圖中所示的轉換器100及以下實施方式中的其它轉換器中，但不以此爲限。在本實施方式中，斜率補償電路280可包括電容器C1 和開關T1 。電容器C1 具有第一端子和第二端子，其中電容器C1 的第一端子被配置用於産生類比斜率補償信號SC 。開關T1 具有控制端子、第一端子和第二端子，其中開關T1 的控制端子被配置用於接收同步信號CLK。此外，斜率補償電路280包括電阻器R1 和電阻器R2 。電阻器R1 具有第一端子和第二端子，其中電阻器R1 的第一端子被電氣連接至電容器C1 的第一端子，且電阻器R1 的第二端子被配置用於接收電源電壓VP 。電阻器R2 具有第一端子和第二端子，其中電阻器R2 的第一端子被電氣連接至電容器C1 的第一端子，且電阻器R2 的第二端子被電氣連接至開關T1 的第二端子。
第3圖中的同步信號CLK具有同步波形的特徵，所述同步波形具有持續時間D1 和緊隨持續時間D1 後的持續時間D2 ，其中持續時間D1 中的同步波形具有電位L1 (例如，0伏特)，且比持續時間D1 短的持續時間D2 中的同步波形具有電位L2 (例如，1.2伏特)，電位L2 與電位L1 不同。在操作中，開關T1 交替地在持續時間D1 中斷開且在持續時間D2 中閉合，以使得當同步信號CLK的同步波形處於持續時間D1 中的電位L1 時，電容器C1 藉由電源電壓VP 經由電阻器R1 充電；且當同步信號CLK的同步波形位於持續時間D2 中的電位L2 時，電容器C1 經由連接到開關T1 的電阻器R2 放電，以産生類比斜率補償信號SC 。所述類比斜率補償信號SC 具有充電持續時間爲DC 的類比波形的特徵，其中持續時間DC 中的類比波形具有無階梯圖案的光滑斜坡(smooth ramp)，以避免轉換器100的不穩定性。類比斜率補償信號SC 可應用於第1圖中所示的轉換器100及以下實施方式中的其他轉換器中，但不以此爲限。
對於上述實施方式，斜率補償電路280(或第1圖中所示的斜率補償電路180)獨立於第1圖中所示的數位-類比轉換電路160，因此斜率補償電路280可藉由簡單的類比電路設計來實現且數位-類比轉換電路160可容易地以低成本設計和製造。
第4圖示意地繪示根據本發明的第二實施方式的轉換器。與第1圖中的轉換器100相比，在本實施方式中的轉換器300類似於轉換器100的電路，其中SR鎖存器302、數位PWM控制器304、數位-類比轉換電路360、比較器電路310、類比-數位轉換電路371、數位減法電路373和電壓控制處理器375被集成在數位控制器電路370中。與第1圖相比，轉換器300的連接和操作類似於第1圖中的上述實施方式的連接和操作，因此在本文中不再將轉換器300的連接和操作進一步詳述。
第5圖示意地繪示根據本發明的第三實施方式的轉換器。與第1圖中的轉換器100相比，在本實施方式中的轉換器400包括類似於轉換器100的電路，其中除比較器電路410以外，轉換器400包括轉換電路120、電流取樣電路140、數位-類比轉換(DAC)電路160和斜率補償電路180，所述比較器電路410被設置用於比較電流檢測信號CS與類比斜率補償信號SC和類比信號SA 的叠加，即叠加信號ST4 ，以産生用於轉換電路120的控制操作的比較器輸出信號SO 。此外，電流檢測信號CS被提供給比較器電路410的反相輸入“-”。
在一個實施方式中，斜率補償電路180被設置在數位控制器電路170外部，如第5圖中所示。
在一個實施方式中，數位-類比轉換電路160和比較器電路410中的至少一個電路被設置在數位控制器電路170外部。在本實施方式中，數位-類比轉換電路160和比較器電路410兩者被設置在數位控制器電路170外部，如第5圖所示；但是並不以此設置爲限；也就是說，在比較器電路410集成在數位控制器電路170內部的情况下，數位-類比轉換電路160可被設置在數位控制器電路170外部；或在數位-類比轉換電路160集成在數位控制器電路170內部的情况下，比較器電路410可被設置在數位控制器電路170外部，上述情况未在第5圖中圖示。
在另一實施方式中，數位-類比轉換電路160和比較器電路410被集成到數位控制器電路170中，此情况未在第5圖中圖示。
在一個實施方式中，轉換器400可進一步包括減法電路430。減法電路430被配置用於從類比信號SA 中減去類比斜率補償信號SC ，且産生叠加信號ST4 給比較器電路410的正相輸入“+”。
在操作中，類比信號SA 與類比斜率補償信號SC 叠加成爲叠加信號ST4 ，所述叠加信號ST4 提供給比較器電路410的正相輸入(即，輸入“+”)，所述類比斜率補償信號SC 藉由斜率補償電路180專門地産生，且電流檢測信號CS提供給比較器電路410的反相輸入（即，輸入“-”）。與第1圖相比，第5圖中的轉換電路120、電流取樣電路140、數位-類比轉換(DAC)電路160和斜率補償電路180的連接和操作類似於第1圖中的上述實施方式的連接和操作，因此在本文中不將轉換器400的連接和操作進一步詳述。因此，比較器電路410比較類比信號SA 與叠加信號ST4 以産生比較器輸出信號SO ，SR鎖存器102接收比較器輸出信號SO 和藉由數位PWM控制器104提供的時脈信號以産生控制信號，所述控制信號具有用於可操作地閉合和斷開開關121的工作周期。
第6圖示意地繪示根據本發明的第四實施方式的轉換器。如第6圖中所示，轉換器500包括轉換電路520、電流取樣電路540、數位控制器電路570和斜率補償電路580，其中電流取樣電路540、數位控制器電路570和斜率補償電路580可類似於上述實施方式中的轉換器的電路。轉換電路520可應用於第1圖中所示的轉換器100、第4圖中所示的轉換器300，和第5圖中所示的轉換器400，但不以此爲限。在一個實施方式中，轉換電路520可以是移相全橋轉換電路，且轉換電路520包括全橋電路524，所述全橋電路524在隔離級522的初級側處具有開關TM1 、TM2 、TM3 和TM4 。全橋電路524被配置用於接收輸入電壓VIN 以産生將藉由電流取樣電路540檢測的輸入電流IL 。
在一個實施方式中，斜率補償電路580被設置在數位控制器電路570外部，如第6圖中所示。在另一實施方式中，斜率補償電路580被設置在數位控制器電路570中。本領域中的普通技術人員可以根據實際需要决定斜率補償電路580的設置。
在本實施方式中，數位-類比轉換電路560和比較器電路510兩者都集成在數位控制器電路570中。
在另一實施方式中，數位-類比轉換電路560和比較器電路510中的至少一個電路被設置在數位控制器電路570外部，此情况未在第6圖中圖示。例如，數位-類比轉換電路560和比較器電路510兩者都設置在數位控制器電路570外部。舉另一例而言，在比較器電路510集成在數位控制器電路570內部的情况下，數位-類比轉換電路560可被設置在數位控制器電路570外部，或在數位-類比轉換電路560集成在數位控制器電路570內部的情况下，比較器電路510可被設置在數位控制器電路570外部。
類似於第1圖、第4圖和第5圖中的上述實施方式，在本實施方式中，電流取樣電路540檢測對應於輸入電壓VIN 的輸入電流IL 以産生電流檢測信號CS，且加法電路530藉由由斜率補償電路580産生的類比斜率補償信號SC 相加至電流檢測信號CS來産生叠加信號ST5 。
在控制操作中，根據類比信號SA 藉由比較器電路510與叠加信號ST5 的比較，交替地閉合和斷開轉換電路520中的開關TM1 、TM2 、TM3 、TM4 、TS1 和TS2 中的至少一個開關，以使得轉換電路520的輸出電壓VO 是藉由開關TM1、TM2、TM3、TM4、TS1和TS2的操作而調節。
應注意，第1圖中所示的轉換電路120和第6圖中所示的轉換電路520僅是爲了示例性說明的目的而言且不旨在限制本案；也就是說，轉換電路120可包括非隔離轉換電路(例如，降壓轉換電路、升壓轉換電路、Cuk轉換電路、降壓升壓轉換電路、同步整流轉換電路、二極體整流轉換電路，等等)，或者轉換電路520可包括隔離轉換電路(例如，推挽轉換電路、半橋轉換電路、全橋轉換電路、反激轉換電路、同步整流轉換電路和二極體整流轉換電路，等等)。換句話說，在不背離本案的新穎概念的精神及範圍的情况下，本技術領域中的技術人員可根據實際需要利用變化的非隔離和隔離轉換電路。
以下描述將結合具有第1圖中的轉換電路120的轉換器100圖示控制轉換器的方法的實施方式，所述轉換器用於藉由轉換電路的控制操作將輸入電壓VIN 轉換成爲輸出電壓VO ，且該描述不旨在限制本案；也就是說，在不偏離本案的新穎概念的精神及範圍的情况下，以下方法可應用於第4圖中的轉換器300、第5圖中的轉換器400、第6圖中的轉換器500和藉由本領域中的技術人員從本案的新穎概念中設想的任何其他類似轉換器。
在一個實施方式中，爲了調節峰值電流控制中的輸出電壓VO ，藉由電流取樣電路140檢測對應於輸出電壓VO 的輸出電流IL 以産生電流檢測信號CS。爲了計算與輸出電壓VO 相關聯的數位信號SD ，數位信號SD 根據對應於輸出電壓VO 的電壓檢測信號VS藉由數位控制器電路170産生。然後，數位信號SD 藉由數位-類比轉換集成電路160轉換成爲類比信號SA 。
進一步，類比斜率補償信號SC 是藉由斜率補償電路180專門地産生，所述斜率補償電路180獨立於數位-類比轉換電路160。爲了將類比斜率補償信號SC 引入轉換器100中，將類比斜率補償信號SC 叠加在電流檢測信號CS上，如第1圖中所示。爲了藉由使用PWM技術（即，脈衝寬度調變）閉合和斷開轉換電路120的開關121來控制轉換器100，藉由比較器電路110將類比信號SA 與電流檢測信號CS和類比斜率補償信號SC 的叠加信號ST1 相比較，以産生用於轉換電路120的控制操作的比較器輸出信號SO ，所述比較器輸出信號SO 具有PWM波形。
在一個實施方式中，藉由加法電路130將類比斜率補償信號SC 叠加在電流檢測信號CS上，所述加法電路130將類比斜率補償信號SC 相加至電流檢測信號CS。在一個實施方式中，將電流檢測信號CS的類比斜率補償信號SC 的相加信號提供給比較器電路110的反相輸入“-”。類比信號SA被提供給比較器電路110的正相輸入“+”。
在轉換電路120的控制操作中，比較器電路110隨後將類比信號SA 與叠加信號ST1 比較以産生比較器輸出信號SO 。然後，SR鎖存器102接收比較器輸出信號SO 和藉由數位PWM控制器104提供的時脈信號以産生控制信號，所述控制信號具有用於可操作地閉合和斷開開關121的工作周期。
此外，類比斜率補償信號SC具有充電持續時間爲DC 的類比波形的特徵，其中在持續時間DC 中的類比波形具有無階梯圖案的光滑斜坡，以避免轉換器100的不穩定性。
斜率補償電路180獨立於數位-類比轉換電路160，且從而可以實現簡單的類比電路設計以使得斜率補償電路180和數位-類比轉換電路160可容易地單獨設計且以低成本製造。因此，可以提高轉換器或利用轉換器的整體系統的穩定性和可靠性。
參看第3圖，類比斜率補償信號SC是藉由斜率補償電路280專門地産生，其中第3圖中的類比斜率補償信號SC 可應用於第1圖中的轉換器100、第4圖中的轉換器300、第5圖中的轉換器400和第6圖中的轉換器500，但不以此爲限。在一個實施方式中，開關T1 被交替地斷開和閉合以便交替地將電容器C1 充電和放電以在電容器C1 的端子處産生類比斜率補償信號SC 。
在結合第5圖中所示的實施方式的另一實施方式中，將類比斜率補償信號SC 叠加在類比信號SA 上，以使得藉由比較器電路410將電流檢測信號CS與類比信號SA 和類比斜率補償信號SC 的叠加信號ST4 相比較，以産生用於轉換電路120的控制操作的比較器輸出信號SO 。在一個實施方式中，從類比信號SA 中減去類比斜率補償信號SC 。
此外，在一個實施方式中，將類比信號SA 中減去類比斜率補償信號SC 後再提供至比較器電路410的正相輸入“+”，且將電流檢測信號CS提供至比較器電路410的反相輸入“-”。
將對本領域中的技術人員顯而易見的是，在不偏離本發明的範圍或精神的情况下，可對本案的結構進行各種修改和變化。鑒於上文，本發明旨在涵蓋本案的各種修改和變化，只要該修改和變化在以下權利要求書的範圍以內。
 
100‧‧‧變換器
102‧‧‧SR鎖存器
104‧‧‧數位PWM控制器
110‧‧‧比較器電路
120‧‧‧轉換電路
121‧‧‧開關
130‧‧‧加法電路
140‧‧‧電流取樣電路
150‧‧‧電壓取樣電路
160‧‧‧數位-類比轉換電路
170‧‧‧數位控制器電路
171‧‧‧類比-數位轉換電路
173‧‧‧數位減法電路
175‧‧‧電壓控制處理器
180‧‧‧斜率補償電路

Claims (20)

  1. 一種轉換器，包含：
    一轉換電路，被配置用於將一輸入電壓轉換成爲一輸出電壓；
    一電流取樣電路，被配置用於檢測對應於該輸入電壓的輸入電流或對應於該輸出電壓的輸出電流以産生一電流檢測信號；
    一數位-類比轉換電路，被配置用於將根據該輸出電壓産生的一數位信號轉換成爲一類比信號；
    一斜率補償電路，該斜率補償電路獨立於該數位-類比轉換電路，該斜率補償電路被配置用於産生一類比斜率補償信號，該類比斜率補償信號將專門地叠加在該電流檢測信號或該類比信號上；以及
    一比較器電路，被配置用於比較該類比信號與該類比斜率補償信號和該電流檢測信號的叠加信號，或被配置用於比較該電流檢測信號與該類比斜率補償信號和該類比信號的叠加信號，以産生用於該轉換電路的控制操作的一比較器輸出信號。
  2. 如請求項1所述的轉換器，更包含：
    一數位控制器電路，被配置用於接收對應於該輸出電壓的一電壓檢測信號，且産生回應於該電壓檢測信號的一數位信號。
  3. 如請求項2所述的轉換器，其中該斜率補償電路被設置在該數位控制器電路外部。
  4. 如請求項3所述的轉換器，其中該數位-類比轉換電路和該比較器電路中的至少一個電路被設置在該數位控制器電路外部。
  5. 如請求項3所述的轉換器，其中該數位-類比轉換電路和該比較器電路被集成到該數位控制器電路中。
  6. 如請求項1所述的轉換器，更包含：
    一加法電路，被配置用於將該類比斜率補償信號相加至該電流檢測信號，且産生用於該比較器電路的一反相輸入的叠加信號。
  7. 如請求項1所述的轉換器，更包含：
    一減法電路，被配置用於從該類比信號中減去該類比斜率補償信號，且産生用於該比較器電路的一正相輸入的叠加信號。
  8. 如請求項1所述的轉換器，其中該斜率補償電路進一步包含：
    一電容器，具有一第一端子和一第二端子，其中該電容器的該第一端子被配置用於産生該類比斜率補償信號；
    一第一電阻器，具有一第一端子和一第二端子，其中該第一電阻器的該第一端子被電氣連接至該電容器的該第一端子，且該第一電阻器的該第二端子被配置用於接收一電源電壓；
    一開關，具有一控制端子、一第一端子和一第二端子，其中該開關的該控制端子被配置用於接收一同步信號；以及
    一第二電阻器，具有一第一端子和一第二端子，其中該第二電阻器的該第一端子被電氣連接至該電容器的該第一端子，且該第二電阻器的該第二端子被電氣連接至該開關的該第二端子。
  9. 一種轉換器，包含：
    一轉換電路，被配置用於將一輸入電壓轉換成爲一輸出電壓；
    一電流取樣電路，被配置用於檢測對應於該輸入電壓的輸入電流或對應於該輸出電壓的輸出電流以産生一電流檢測信號；
    一電壓取樣電路，被配置用於檢測該輸出電壓以産生一電壓檢測信號；
    一數位控制器電路，被配置用於接收該電壓檢測信號且産生回應於該電壓檢測信號的一數位信號；
    一數位-類比轉換集成電路，被配置用於將該數位信號轉換成爲一類比信號；
    一斜率補償電路，未集成在該數位-類比轉換集成電路中且被設置在該數位控制器電路外部，該斜率補償電路被配置用於産生一類比斜率補償信號，該類比斜率補償信號將專門地叠加在該電流檢測信號和該類比信號中的其中的一個信號上；以及
    一比較器電路，被配置用於比較該類比信號與該類比斜率補償信號和該電流檢測信號的叠加信號，或被配置用於比較該電流檢測信號與該類比斜率補償信號和該類比信號的叠加信號，以産生用於該轉換電路的控制操作的一比較器輸出信號。
  10. 如請求項9所述的轉換器，其中該數位-類比轉換集成電路和該比較器電路被集成到該數位控制器電路中。
  11. 如請求項9所述的轉換器，其中該數位-類比轉換集成電路和該比較器電路被設置在該數位控制器電路外部。
  12. 如請求項9所述的轉換器，其中該斜率補償電路更包含一電容器和一開關，該開關被交替地閉合和斷開以使得該電容器交替地放電和充電以産生該類比斜率補償信號。
  13. 如請求項9所述的轉換器，其中該比較器電路更包含：
    一反相輸入，被配置用於接收藉由該類比斜率補償信號相加至該電流檢測信號産生的叠加信號；以及
    一正相輸入，被配置用於接收該類比信號。
  14. 如請求項9所述的轉換器，其中該比較器電路更包含：
    一反相輸入，被配置用於接收該電流檢測信號；以及
    一正相輸入，被配置用於接收藉由從該類比信號中減去該類比斜率補償信號産生的叠加信號。
  15. 一種控制轉換器的方法，該轉換器用於藉由轉換電路的控制操作將一輸入電壓轉換成爲一輸出電壓，該方法包含：
    檢測對應於該輸入電壓的輸入電流或對應於該輸出電壓的輸出電流以産生一電流檢測信號；
    根據對應於該輸出電壓的一電壓檢測信號藉由一數位控制器電路産生一數位信號；
    藉由一數位-類比轉換集成電路將該數位信號轉換成爲一類比信號；
    藉由一斜率補償電路專門地産生一類比斜率補償信號，該斜率補償電路獨立於該數位-類比轉換集成電路；
    將該類比斜率補償信號叠加在該電流檢測信號上或將該類比斜率補償信號叠加在該類比信號上；以及
    比較該類比信號與該電流檢測信號和該類比斜率補償信號的叠加信號，或比較該電流檢測信號與該類比信號和該類比斜率補償信號的叠加信號，以藉由比較器電路産生用於該轉換電路的控制操作的一比較器輸出信號。
  16. 如請求項15所述的控制轉換器的方法，其中專門地産生該類比斜率補償信號的步驟更包含：
    交替地斷開和閉合開關以交替地充電和放電一電容器以在該電容器的端子處産生該類比斜率補償信號。
  17. 如請求項15所述的控制轉換器的方法，其中將該類比斜率補償信號叠加在該電流檢測信號上的步驟更包含：
    將該類比斜率補償信號相加至該電流檢測信號。
  18. 如請求項15所述的控制轉換器的方法，其中將該類比斜率補償信號叠加在該類比信號上的步驟更包含：
    從該類比信號中減去該類比斜率補償信號。
  19. 如請求項17所述的控制轉換器的方法，更包含：
    將加入該類比斜率補償信號的該電流檢測信號提供給該比較器電路的一反相輸入。
  20. 如請求項18所述的控制轉換器的方法，更包含：
    將減去該類比斜率補償信號的該類比信號提供給該比較器電路的一正相輸入。
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