TW202043961A - 電壓補償電路以及電壓補償方法 - Google Patents

電壓補償電路以及電壓補償方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種電壓補償電路以及電壓補償方法。電壓補償電路偵測電源供應器所提供的負載電流,依據負載電流產生負載電壓,並且對負載電壓以及至少一參考電壓進行比較以產生開關控制訊號。電壓補償電路還依據開關控制訊號驅動至少一開關,依據被導通的至少一開關提供補償電阻值,並提供補償電壓給電源供應器,從而使電源供應器提供精準的輸出電壓。

Description

電壓補償電路以及電壓補償方法
本發明是有關於一種電壓補償電路以及電壓補償方法,且特別是有關於一種可提升輸出電壓的供應精準度的電壓補償電路以及電壓補償方法。
電源供應器可以對負載提供輸出電源。當負載變更或者是負載對功率的需求增加時,輸出電源的電壓值會降低。尤其是當負載對功率的需求越大時,輸出電壓降低的幅度會更大。一般來說,現行的改善方法是感測負載測的輸出電源的改變的回授結果,進而使電源供應器依據負載測所回傳的回授結果來對輸出電源進行補償,以補償電源供應器與負載之間的傳輸損失,例如是因為電源傳輸線或是額外的輸出端元件所造成的功率損耗而降低輸出電壓的電壓值。
然而,上述的改善方法可能會因為負載測的回授發生不穩定,而使電源供應器發生誤判,進而造成對輸出電壓進行錯誤或不精準的補償。
本發明提供一種電壓補償電路以及電壓補償方法,用以提升輸出電壓的精準度。
本發明的電壓補償電路適用於對電源供應器的輸出電源的電壓值進行補償。電壓補償電路包括電流偵測單元、電壓轉換單元、電壓比較單元、控制電路以及電壓補償單元。電流偵測單元經配置以偵測電源供應器所提供的負載電流。電壓轉換單元耦接於電流偵測單元。電壓轉換單元經配置以依據負載電流產生負載電壓。電壓比較單元耦接於電壓轉換單元。電壓比較單元經配置以對負載電壓以及至少一參考電壓進行比較以產生開關控制訊號。控制電路耦接電壓比較單元。控制電路包括至少一開關。控制電路經配置以依據開關控制訊號驅動至少一開關。電壓補償單元耦接於控制電路。電壓補償單元經配置以依據被導通的至少一開關提供補償電阻值。電壓補償電路依據補償電阻值提供補償電壓給電源供應器。
本發明的電壓補償方法適用於對電源供應器的輸出電源的電壓值進行補償。電壓補償方法包括:偵測電源供應器所提供的負載電流;依據負載電流產生負載電壓;對負載電壓以及至少一參考電壓進行比較以產生開關控制訊號;提供至少一開關,並依據開關控制訊號驅動至少一開關;以及依據被導通的至少一開關提供補償電阻值,並依據補償電阻值提供補償電壓給電源供應器。
基於上述,本發明的電壓補償電路以及電壓補償方法會偵測電源供應器所提供的負載電流產生開關控制訊號,依據開關控制訊號驅動至少一開關,並且依據被導通的開關提供補償電阻值。因此,電壓補償電路以及電壓補償方法會依據補償電阻值提供補償電壓給電源供應器。電源供應器可依據補償電壓對輸出電壓提供精準的補償。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
請參考圖1,圖1是依據本發明一實施例所繪示的電壓補償電路的示意圖。在本實施例中,電壓補償電路100適用於對電源供應器PSU的輸出電源Vo的電壓值進行補償。電壓補償電路100包括電流偵測單元110、電壓轉換單元120、電壓比較單元130、控制電路140以及電壓補償單元150。電流偵測單元110偵測電源供應器PSU所提供的負載電流ILD。電流偵測單元110被設置在電源供應器PSU與負載LD之間的電源傳輸線上。電流偵測單元110也可被設置在位於電源供應器PSU內部的電源傳輸線。
在本實施例中,電流偵測單元110可以是至少包括偵測電感(未示出)的電路。偵測電感與電源傳輸線串聯連接於電源供應器PSU與負載LD之間。電流偵測單元110可藉由偵測電感提供負載電流ILD的偵測結果。電源供應器PSU會經由偵測電感將輸出電源Vo提供到負載LD。當輸出電源Vo的電流值流經偵測電感時,偵測電感會提供對應於負載電流ILD的負載差動訊號對。舉例來說,偵測電感用以耦接到電源供應器PSU的第一端會提供負載差動訊號對中的第一差動訊號。偵測電感用以耦接到負載LD的第二端會提供負載差動訊號對中的第二差動訊號。
在一些實施例中,電流偵測單元110可以是至少包括偵測電阻的電路。電流偵測單元110可藉由偵測電阻提供負載電流ILD的偵測結果。
在本實施例中,電壓轉換單元120耦接於電流偵測單元110。電壓轉換單元120接收負載電流ILD的偵測結果,並且依據負載電流ILD產生負載電壓VLD。電壓比較單元130耦接於電壓轉換單元120。電壓比較單元130接收負載電壓VLD。電壓比較單元130會對負載電壓VLD與參考電壓VR1~VRn進行比較,藉以產生開關控制訊號SWS。開關控制訊號SWS可以是多位元的控制訊號群。在本實施例中,參考電壓VR1~VRn的電壓值並不相同。
在本實施例中,控制電路140耦接於電壓比較單元130。控制電路140包括開關SW1~SWn。控制電路140會接收電壓比較單元130所提供的開關控制訊號SWS,並依據開關控制訊號SWS驅動開關SW1~SWn。開關控制訊號SWS驅動開關SW1~SWn導通或斷開。電壓補償單元150耦接於控制電路140。電壓補償單元150會依據開關SW1~SWn中被導通的開關提供補償電阻值r_Rcp。電源供應器PSU會依據補償電阻值r_Rcp對輸出電源Vo的電壓值進行補償。詳細來說,在本實施例中,電壓補償單元150會依據補償電阻值r_Rcp產生補償電壓FBS,並且將補償電壓FBS提供到電源供應器PSU。電源供應器PSU會依據補償電壓FBS對輸出電源Vo的電壓值進行補償。
在本實施例中,電源供應器PSU可提供一輔助電壓到電壓補償單元150。電壓補償單元150依據補償電阻值r_Rcp將輔助電壓轉換為補償電壓FBS,並將補償電壓FBS提供到電源供應器PSU。電源供應器PSU會依據補償電壓FBS對輸出電源Vo的電壓值進行補償。在一些實施中,輔助電壓可以由電壓補償電路100本身來提供。
會了便於說明,本實施例以參考電壓VR1~VRn、開關SW1~SWn來示例。本發明的參考電壓的數量、開關控制訊號的數量、開關的數量可以是一個或多個,本發明並不以本實施例為限。
在此值得一提的是,電壓補償電路100偵測電源供應器PSU所提供的負載電流ILD產生開關控制訊號SWS,依據開關控制訊號SWS驅動開關SW1~SWn,並且依據被導通的開關提供補償電阻值r_Rcp。電壓補償電路100會依據補償電阻值r_Rcp提供補償電壓FBS給電源供應器PSU。此外,電壓補償電路100是在電源傳輸線上偵測電源供應器PSU所提供的負載電流ILD。也就是說,電壓補償電路100可依據電源傳輸線的負載電流ILD動態地調整補償電壓FBS。如此一來,電源供應器PSU可依據補償電壓FBS對輸出電壓Vo提供精準的補償。相較於現行的改善方法,本實施例能夠偵測到電源供應器與負載之間的負載電流ILD。當負載LD對功率的需求越大時,本實施例可以依據負載電流ILD對電源供應器PSU與負載LD之間的傳輸損失進行精準地補償,從而使電源供應器PSU提供精準的輸出電壓Vo,可以避免因為負載LD測的回授發生不穩定而發生錯誤或不精準的補償。
進一步來說明,請同時參考圖1以及圖2,圖2是依據本發明一實施例所繪示的電壓轉換單元的示意圖。在本實施例中,電壓轉換單元220可適用於在電壓補償電路100中接收電流偵測單元110所提供的偵測結果。
在本實施例中,以電流偵測單元110可以是至少包括偵測電感的電路為例。電壓轉換單元220包括差動電流放大器222。差動電流放大器222的第一輸入端IN+耦接於電流偵測單元110的輸出電感的第一端。差動電流放大器222的第二輸入端IN-耦接於輸出電感的第二端以及負載LD,差動電流放大器222經配置以對負載差動訊號對進行轉換以產生負載電壓VLD。負載電壓VLD會經由差動電流放大器222的輸出端OUT被輸出到電壓補償電路100的電壓比較單元130。
詳細來說,差動電流放大器222的第一輸入端IN+可經由電阻R1接收負載差動訊號對中的第一差動訊號ILD_d1。差動電流放大器的第二輸入端IN-可經由電阻R2接收負載差動訊號對中的第二差動訊號ILD_d2。差動電流放大器222的第一輸入端IN+與第二輸入端IN-之間可設置電容C1,藉以維持負載差動訊號對的穩定。差動電流放大器222可依據第一差動訊號ILD_d1的電壓值以及第二差動訊號ILD_d2的電壓值的差產生負載電壓VLD。
除此之外,差動電流放大器222還具有參考端REF、接地端GND以及電源端V+。差動電流放大器222的參考端REF以及接地端GND用以接收參考低電壓(如接地電位)。電源端V+用以接收系統電源VDD(例如是12伏安)。電源端V+與參考端REF以及接地端GND之間可設置電容C2。
在本實施例中,電壓轉換單元220還可以包括緩衝器224。緩衝器224耦接於差動電流放大器222的輸出端OUT以及電壓比較單元130之間。緩衝器224可接收負載電壓VLD並增益負載電壓VLD的電壓值。
詳細來說,緩衝器224包括運算放大器2242、電阻R3~R5以及電容C3~C6。運算放大器2242的非反向輸入端經由電阻R5耦接至差動電流放大器222的輸出端OUT。電阻R5的第一端作為緩衝器224的輸入端。運算放大器2242的非反向輸入端用以接收負載電壓VLD。電阻R3耦接於運算放大器2242的輸出端與反向輸入端之間。電阻R4耦接於運算放大器2242的反向輸入端與參考低電壓之間。電容C3與電阻R3並聯耦接。電容C4耦接於運算放大器2242的非反向輸入端與參考低電壓之間。電容C5耦接於緩衝器224的輸入端(即,電阻R5的第一端)與參考低電壓之間。電容C6耦接於運算放大器2242的輸出端與緩衝器224的輸入端之間。緩衝器224可依據電阻R3的電阻值以及電阻R4的電阻值對負載電壓VLD進行增益,藉以提供經修飾的負載電壓VLD’。緩衝器224可依據電容C3~C6的配置穩定上述經修飾的負載電壓VLD’。
請回到圖1,在一些實施例中,電流偵測單元110以及電壓轉換單元120可以由霍爾效應(Hall effect)感測器來實現。
請同時參考圖1以及圖3,圖3是依據本發明一實施例所繪示的電壓比較單元、控制電路以及電壓補償單元的示意圖。在本實施例中,電壓比較單元230、控制電路240以及電壓補償單元250可適用於在電壓補償電路100。電壓比較單元230、控制電路240以及電壓補償單元250之間的耦接關係也相似於電壓比較單元130、控制電路140以及電壓補償單元150之間的耦接關係。
在本實施例中,電壓比較單元230包括開關控制訊號產生器232、234、236、238。開關控制訊號產生器232、234、236、238分別產生控制訊號群(如圖1所示的開關控制訊號SWS)中的開關控制訊號SWS1~SWS4。開關控制訊號SWS1~SWS4分別是單一位元的控制訊號。關於開關控制訊號產生器232,開關控制訊號產生器232耦接於電壓轉換單元120以接收負載電壓VLD。開關控制訊號產生器232比較負載電壓VLD與參考電壓VR1以產生開關控制訊號SWS1。詳細來說,開關控制訊號產生器232包括比較器2322。比較器2322的反相輸入端用以接收參考電壓VR1。比較器2322的非反相輸入端用以接收負載電壓VLD。當負載電壓VLD的電壓值大於或等於參考電壓VR1時,開關控制訊號產生器232會產生高電壓準位的開關控制訊號SWS1。在另一方面,當負載電壓VLD的電壓值小於參考電壓VR1時,開關控制訊號產生器232會產生低電壓準位的開關控制訊號SWS1。
關於開關控制訊號產生器234,開關控制訊號產生器234耦接於電壓轉換單元120以接收負載電壓VLD。開關控制訊號產生器234比較負載電壓VLD與參考電壓VR2以產生開關控制訊號SWS2。開關控制訊號產生器234包括比較器2342。比較器2342的反相輸入端用以接收參考電壓VR2。比較器2342的非反相輸入端用以接收負載電壓VLD。當負載電壓VLD的電壓值大於或等於參考電壓VR2時,開關控制訊號產生器234會產生高電壓準位的開關控制訊號SWS2。在另一方面,當負載電壓VLD的電壓值小於參考電壓VR2時,開關控制訊號產生器234會產生低電壓準位的開關控制訊號SWS2。
開關控制訊號產生器236耦接於電壓轉換單元120以接收負載電壓VLD。開關控制訊號產生器236比較負載電壓VLD與參考電壓VR3以產生開關控制訊號SWS3。開關控制訊號產生器238耦接於電壓轉換單元120以接收負載電壓VLD。開關控制訊號產生器238比較負載電壓VLD與參考電壓VR4以產生開關控制訊號SWS4。參考電壓VR1~VR4的電壓值彼此並不相同。
關於開關控制訊號產生器236、238產生開關控制訊號SWS3、SWS4的實施細節、開關控制訊號產生器236的比較器2362的實施細節以及開關控制訊號產生器238的比較器2382的實施細節,可以由開關控制訊號產生器232、234的實施細節獲致足夠的教示,因此述不在此重述。
接下來說明參考電壓的產生方式。請參考圖4,圖4是依據本發明一實施例所繪示的開關控制訊號產生器的示意圖。開關控制訊號產生器332可以作為圖3所示的電壓比較單元230的開關控制訊號產生器232。在本實施例中,開關控制訊號產生器332包括比較器3322以及分壓電路3324。分壓電路3324耦接於比較器3322的反向輸入端。分壓電路3324用以接收系統電源VDD(例如是12伏安),並且對系統電源VDD進行分壓以產生參考電壓VR1。詳細來說,分壓電路3324包括第一分壓電阻RD1以及第二分壓電阻RD2。第一分壓電阻RD1的第一端耦接於系統電源VDD。第一分壓電阻RD1的第二端耦接於比較器3322的反相輸入端。第二分壓電阻RD2的第一端耦接於比較器3322的反向輸入端。第二分壓電阻RD2的第二端耦接於參考低電壓。分壓電路3324會依據第一分壓電阻RD1的電阻值以及第二分壓電阻RD2的電阻值對系統電源VDD進行分壓以產生參考電壓VR1。此外,開關控制訊號產生器332還包括耦接於比較器3322的輸出端與系統電源VDD之間的電阻R6。
請回到圖1以及圖3的實施例,基於圖4的實施例的教示,開關控制訊號產生器232、234、236、238可分別包括分壓電路。在開關控制訊號產生器232、234、236、238的多個分壓電路中,各個第一分壓電阻的電阻值及/或各個第二分壓電阻的電阻值會有不同的設置,藉以使參考電壓VR1~VR4的電壓值互不相同。
在圖3的實施例中,控制電路240包括開關SW1~SW4。開關SW1~SW4是由N型金屬-氧化物-半導體場效電晶體(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)來實現。在本實施例中,開關SW1的第一端耦接到電壓補償單元250。開關SW1的第二端耦接於參考低電壓。開關SW1的控制端用以接收開關控制訊號SWS1。開關SW2的第一端耦接到電壓補償單元250。開關SW2的第二端耦接於參考低電壓。開關SW2的控制端用以接收開關控制訊號SWS2。開關SW3的第一端耦接到電壓補償單元250。開關SW3的第二端耦接於參考低電壓。開關SW3的控制端用以接收開關控制訊號SWS3。開關SW4的第一端耦接到電壓補償單元250。開關SW4的第二端耦接於參考低電壓。開關SW4的控制端用以接收開關控制訊號SWS4。本發明的開關可以由任何形式的電晶體開關或其組合來實現,並不以本實施例為限。
在本實施例中,電壓補償單元250包括補償電阻Rcp1~Rcp4。補償電阻Rcp1~Rcp4分別與開關SW1~SW4耦接。詳細來說,補償電阻Rcp1~Rcp4的第一端彼此連接,補償電阻Rcp1的第二端耦接於開關SW1的第一端。補償電阻Rcp2的第二端耦接於開關SW2的第一端。補償電阻Rcp3的第二端耦接於開關SW3的第一端。補償電阻Rcp4的第二端耦接於開關SW4的第一端。基於上述的耦接方式,開關SW1~SW4中被導通的開關可以使對應的補償電阻連接到參考低電位,這使得上述連接到參考低電位的補償電阻並聯連接以提供補償電阻值r_Rcp。因此,當連接到參考低電位的補償電阻越多,補償電阻值r_Rcp越低。當連接到參考低電位的補償電阻越少,補償電阻值r_Rcp越高。也就是說,補償電阻值r_Rcp關連於被導通的開關SW1~SW4的數量。開關SW1~SW4中被斷開的開關可以使對應的補償電阻的第二端浮接。電壓補償單元250還包括電阻Rcf。補償電阻Rcp1~Rcp4分別與電阻Rcf串聯耦接。電壓補償單元250。在本實施例中,電阻Rcf的第一端耦接於電源供應器PSU。電阻Rcf的第二端耦接於補償電阻Rcp1~Rcp4的第一端。電源供應器PSU會提供一輔助電壓到電阻Rcf的第一端。電壓補償單元250依據補償電阻值r_Rcp以及電阻Rcf的電阻值將輔助電壓進行分壓以產生補償電壓FBS,並將補償電壓FBS提供到電源供應器PSU。電源供應器PSU會依據補償電壓FBS對輸出電源Vo的電壓值進行補償。
以下將說明電壓比較單元230、控制電路240以及電壓補償單元250的協同操作。舉例來說明,電壓比較單元230接收負載電壓VLD,並判斷出負載電壓VLD大於參考電壓VR1、VR2並且小於參考電壓VR3、VR4。因此,電壓比較單元230會產生高電壓準位的開關控制訊號SWS1、SWS2以及低電壓準位的開關控制訊號SWS3、SWS4。控制電路240會依據高電壓準位的開關控制訊號SWS1導通開關SW1,依據高電壓準位的開關控制訊號SWS2導通開關SW2,依據低電壓準位的開關控制訊號SWS3斷開開關SW3,並且依據低電壓準位的開關控制訊號SWS4斷開開關SW4。因此,電壓補償單元250會提供藉由並聯連接補償電阻Rcp1、Rcp2所產生的補償電阻值r_Rcp。也就是說,電壓補償單元250依據開關控制訊號SWS1~SWS4控制開關SW1~SW4以選擇補償電阻Rcp1~Rcp4的使用數量,藉以提供補償電阻值r_Rcp。電壓補償單元250依據補償電阻值r_Rcp產生補償電壓FBS並將補償電壓FBS提供到電源供應器PSU。電源供應器PSU則依據補償電壓FBS對輸出電源Vo的電壓值進行補償。
另舉例來說明,當負載LD的功率需求提升時,負載電流ILD的電流值會被提升。負載電壓VLD也會被提升,並且補償電阻值r_Rcp會被降低。因此,補償電壓FBS的電壓值也會被降低。電源供應器PSU則依據補償電壓FBS的電壓值提升輸出電源Vo的電壓值。再舉例來說明,當負載LD的功率需求降低時,負載電流ILD的電流值會被降低。負載電壓VLD也會被降低,並且補償電阻值r_Rcp會被提升。因此,補償電壓FBS的電壓值也會被提升。電源供應器PSU則依據補償電壓FBS的電壓值降低輸出電源Vo的電壓值。
請同時參考圖1以及圖5,圖5是依據本發明一實施例所繪示的電壓補償方法的流程圖。本實施例的電壓補償方法適用於對電源供應器PSU的輸出電源Vo的電壓值進行補償。在步驟S410中,電壓補償電路100偵測該電源供應器PSU所提供的負載電流ILD,藉以提供負載電流ILD的偵測結果。在步驟S420中,電壓補償電路100依據負載電流ILD產生負載電壓VLD。也就是說,電壓補償電路100會將負載電流ILD的偵測結果轉換為負載電壓VLD。在步驟S430中,電壓補償電路100對負載電壓VLD以及參考電壓VR1~VRn進行比較以產生開關控制訊號SWS。在步驟S440中,電壓補償電路100會依據該開關控制訊號SWS驅動電壓補償電路100內部所提供的開關SW1~SWn。在步驟S450中,電壓補償電路100還依據被導通的開關提供補償電阻值r_Rcp,並依據補償電阻值r_Rcp提供補償電壓FBS給該電源供應器PSU。電源供應器PSU依據補償電壓FBS對輸出電壓提供精準的補償。電壓補償方法的步驟S410~S450的實施細節可以在圖1至圖4的多個實施例中獲致足夠的教示,因此恕不在此重述。
綜上所述,本發明的電壓補償電路以及電壓補償方法是偵測電源供應器所提供的負載電流產生開關控制訊號,依據開關控制訊號驅動開關,並且依據被導通的開關提供補償電阻值。電壓補償電路會依據補償電阻值提供補償電壓給電源供應器。此外,電壓補償電路是在電源傳輸線上偵測電源供應器所提供的負載電流。因此本發明可依據電源傳輸線的負載電流動態地調整補償電壓。如此一來,電源供應器可依據補償電壓對輸出電壓提供精準的補償。相較於現行的改善方法,本發明能夠偵測到電源供應器與負載之間的負載電流,當負載對功率的需求越大時,本發明可以依據負載電流對電源供應器與負載之間的傳輸損失進行精準地補償,從而使電源供應器提供精準的輸出電壓。因此,本發明可以避免因為負載測的回授發生不穩定而發生錯誤或不精準的補償。
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。
100:電壓補償電路 110:電流偵測單元 120、220:電壓轉換單元 130、230:電壓比較單元 140、240:控制電路 150、250:電壓補償單元 222:差動電流放大器 224:緩衝器 2242:運算放大器 232、234、236、238、332:開關控制訊號產生器 2322、2342、2362、2382、3322:比較器 3324:分壓電路 C1~C6:電容 FBS:補償電壓 GND:差動電流放大器的接地端 ILD:負載電流 ILD_d1:第一差動訊號 ILD_d2:第二差動訊號 IN+:差動電流放大器的第一輸入端 IN-:差動電流放大器的第二輸入端 LD:負載 OUT:差動電流放大器的輸出端 PSU:電源供應器 R1~R6、Rcf:電阻 Rcp1~Rcp4:補償電阻 RD1:第一分壓電阻 RD2:第二分壓電阻 REF:差動電流放大器的參考端 r_Rcp:補償電阻值 S410~S450:步驟 SW1~SWn:開關 SWS、SWS1~SWS4:開關控制訊號 VDD:系統電源 VLD:負載電壓 VLD’:經修飾的負載電壓 Vo:輸出電源 VR1~VRn:參考電壓 V+:差動電流放大器的電源端
圖1是依據本發明一實施例所繪示的電壓補償電路的示意圖。 圖2是依據本發明一實施例所繪示的電壓轉換單元的示意圖。 圖3是依據本發明一實施例所繪示的電壓比較單元、控制電路以及電壓補償單元的示意圖。 圖4是依據本發明一實施例所繪示的開關控制訊號產生器的示意圖。 圖5是依據本發明一實施例所繪示的電壓補償方法的流程圖。
100:電壓補償電路
110:電流偵測單元
120:電壓轉換單元
130:電壓比較單元
140:控制電路
150:電壓補償單元
FBS:補償電壓
ILD:負載電流
LD:負載
PSU:電源供應器
r_Rcp:補償電阻值
SW1~SWn:開關
SWS:開關控制訊號
Vo:輸出電源
VLD:負載電壓
VR1~VRn:參考電壓

Claims (15)

  1. 一種電壓補償電路,適用於對一電源供應器的一輸出電源的電壓值進行補償,該電壓補償電路包括: 一電流偵測單元,經配置以偵測該電源供應器所提供的一負載電流; 一電壓轉換單元,耦接於該電流偵測單元,經配置以依據該負載電流產生一負載電壓; 一電壓比較單元,耦接於該電壓轉換單元,經配置以對該負載電壓以及至少一參考電壓進行比較以產生一開關控制訊號; 一控制電路,耦接該電壓比較單元,該控制電路包括至少一開關,經配置以依據該開關控制訊號驅動該至少一開關;以及 一電壓補償單元,耦接於該控制電路,經配置以依據被導通的該至少一開關提供一補償電阻值,其中該電壓補償電路依據該補償電阻值提供一補償電壓給該電源供應器。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電壓補償電路,其中: 該電流偵測單元包括一偵測電感, 該電源供應器經配置以經由該偵測電感將該輸出電源提供到負載,當該輸出電源的電流值流經該偵測電感時,該偵測電感經配置以提供對應於該負載電流的一負載差動訊號對。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的電壓補償電路,其中該電壓轉換單元包括: 一差動電流放大器,該差動電流放大器的第一輸入端耦接於該輸出電感的第一端以及該電源供應器,該差動電流放大器的第二輸入端耦接於該輸出電感的第二端以及該負載,該差動電流放大器經配置以對該負載差動訊號對進行轉換以產生該負載電壓,並經由該差動電流放大器的輸出端輸出該負載電壓。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的電壓補償電路,其中該電壓轉換單元還包括: 一緩衝器,耦接於該差動電流放大器的輸出端以及該電壓比較單元之間,經配置以接收該負載電壓並增益該負載電壓的電壓值。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的電壓補償電路,其中該電壓比較單元包括: 一第一開關控制訊號產生器,耦接於該電壓轉換單元以接收該負載電壓,經配置以比較該負載電壓與該至少一參考電壓的一第一參考電壓以產生該開關控制訊號中的一第一開關控制訊號;以及 一第二開關控制訊號產生器,耦接於該電壓轉換單元以接收該負載電壓,經配置以比較該負載電壓與該至少一參考電壓的一第二參考電壓以產生該開關控制訊號中的一第二開關控制訊號, 其中該第一參考電壓的電壓值不同於該第二參考電壓的電壓值。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的電壓補償電路,其中該第一開關控制訊號產生器包括: 一比較器,該比較器的反相輸入端經配置以接收該參考電壓,該比較器的非反相輸入端經配置以接收該負載電壓;以及 一參考電壓產生器,經配置以產生該第一參考電壓,該參考電壓產生器包括: 一第一分壓電阻,該第一分壓電阻的第一端耦接於一系統電源,該第一分壓電阻的第二端耦接於該比較器的反相輸入端;以及 一第二分壓電阻,該第一分壓電阻的第一端耦接於該第一分壓電阻的第二端,該第二分壓電阻的第二端耦接於一參考低電壓。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的電壓補償電路,其中該電壓補償單元包括: 至少一補償電阻,分別與該至少一開關對應耦接, 其中電壓補償單元依據該開關控制訊號控制該至少一開關以選擇該至少一補償電阻的使用數量,藉以提供該補償電阻值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的電壓補償電路,其中: 該至少一補償電阻的一第一補償電阻的第一端耦接於該電源供應器,該第一補償電阻的第二端耦接於該至少一開關的一第一開關的第一端, 該第一開關的第二端耦接於一參考低電壓,該第一開關的控制端耦接於該第一開關控制產生器以接收該第一開關控制訊號。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的電壓補償電路,其中該補償電阻值關連於被導通的該至少一開關的數量。
  10. 一種電壓補償方法,適用於對一電源供應器的一輸出電源的電壓值進行補償,該電壓補償方法包括: 偵測該電源供應器所提供的一負載電流; 依據該負載電流產生一負載電壓; 對該負載電壓以及至少一參考電壓進行比較以產生一開關控制訊號; 提供至少一開關,並依據該開關控制訊號驅動該至少一開關;以及 依據被導通的該至少一開關提供一補償電阻值,並依據該補償電阻值提供一補償電壓給該電源供應器。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的電壓補償方法,其中偵測該電源供應器所提供的該負載電流的步驟包括: 提供一偵測電感;以及 當該輸出電源的電流值流經該偵測電感時提供對應於該負載電流的一負載差動訊號對。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的電壓補償方法,其中依據該負載電流產生該負載電壓的步驟包括: 對該負載差動訊號對進行轉換以產生該負載電壓。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的電壓補償方法,其中依據該負載電流產生該負載電壓的步驟還包括: 增益該負載電壓的電壓值。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的電壓補償方法,其中對該負載電壓以及該至少一參考電壓進行比較以產生該開關控制訊號的步驟包括: 比較該負載電壓與該至少一參考電壓的一第一參考電壓以產生該開關控制訊號中的一第一開關控制訊號;以及 比較該負載電壓與該至少一參考電壓的一第二參考電壓以產生該開關控制訊號中的一第二開關控制訊號, 其中該第一參考電壓的電壓值不同於該第二參考電壓的電壓值。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的電壓補償方法,其中該補償電阻值關連於被導通的該至少一開關的數量。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113687682A (zh) * 2021-08-23 2021-11-23 珠海极海半导体有限公司 供电信号补偿电路及耗材芯片

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4460873A (en) 1982-11-19 1984-07-17 Control Data Corporation Active differential output direct current offset voltage compensation circuit for a differential amplifier
FR2620879B1 (fr) 1987-09-21 1990-01-19 Thomson Semiconducteurs Amplificateur differentiel de courant a fonctionnement sequentiel
DE19947115C2 (de) * 1999-09-30 2002-01-03 Infineon Technologies Ag Schaltungsanordnung zur stromsparenden Referenzspannungserzeugung
US7106037B2 (en) * 2003-07-02 2006-09-12 Toko, Inc. Switching-type constant current power supply device
CN103392131B (zh) * 2011-02-11 2016-05-11 拜伦赛有限公司 用于具有无损电感器电流感测的双向转换器的迟滞电流模控制器
US9018929B2 (en) 2013-03-15 2015-04-28 Intersil Americas LLC Internal compensation for power management integrated circuits
JP6180815B2 (ja) * 2013-06-21 2017-08-16 エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 ボルテージレギュレータ
TWI489760B (zh) 2013-07-03 2015-06-21 Richtek Technology Corp 具壓降補償功能之電壓轉換控制器及電壓轉換電路
CN105763032B (zh) 2014-12-15 2018-07-06 台达电子工业股份有限公司 电子装置及其控制方法
JP6554888B2 (ja) 2015-04-15 2019-08-07 富士電機株式会社 スイッチング電源装置
US9871446B2 (en) * 2015-06-01 2018-01-16 Intersil Americas LLC Current mode control regulator with load resistor emulation
US9806619B2 (en) * 2015-07-20 2017-10-31 Texas Instruments Incorporated Time-interleaved current feedback droop function for multiphase buck converters
CN106559002B (zh) 2015-09-28 2018-10-19 强弦科技股份有限公司 电路转换器控制系统
JP2018073288A (ja) * 2016-11-02 2018-05-10 エイブリック株式会社 ボルテージレギュレータ
TWI617123B (zh) * 2016-12-21 2018-03-01 茂達電子股份有限公司 具快速暫態響應的電流式電壓轉換器
JP6884472B2 (ja) * 2017-08-10 2021-06-09 エイブリック株式会社 ボルテージレギュレータ
CN107508465B (zh) * 2017-09-01 2019-07-26 无锡力芯微电子股份有限公司 恒定导通时间型升压稳压器
KR101937268B1 (ko) * 2017-10-11 2019-04-09 현대오트론 주식회사 실시간 기울기 제어 장치 및 그것의 동작 방법
CN108153364B (zh) * 2017-12-29 2020-09-18 南方科技大学 一种低压差线性稳压器及其稳压方法
CN109460104B (zh) * 2018-12-03 2020-11-06 惠科股份有限公司 一种电压调节电路、电压调节装置以及显示装置

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