TWI450065B - DC to DC current mirror switching regulator - Google Patents

Description

直流轉直流電流鏡開關穩壓器

本發明是有關於一種直流轉直流電流鏡開關穩壓器，尤指一種可改善貫穿電壓之問題，而達到提供穩定電壓及電流之功效者。

按，一般習用之降壓穩壓器配置，係採用推挽式開關電路之技術來提供穩壓直流輸出電壓(V OUT)進行相關之電壓輸出，然，此種輸出電路會有同步開關產生貫穿電壓(Shoot-through voltage)之問題，而使得直流電壓(Vin)直接到接地端(Gnd)，導致同步開關因同時導通而被直流電壓V燒毀，而無法抑制貫穿電壓，進而造成電壓及電流之不穩定。

本發明之主要目的係在於，可改善貫穿電壓之問題，而達到提供穩定電壓及電流之功效。

為達上述之目的，本發明係一種直流轉直流電流鏡開關穩壓器，包含有：一控制電路；至少二相互疊接並連接輸入電壓源且配合反向器與控制電路連接之電流鏡；一配合第一、二放大器與控制電路連接之振盪器，係組成斜波訊號(RAMP)及寬波變調(PWM)電路；一配合第三放大器與第一、二放大器連接電路並與各電流鏡輸出端耦合之負載電流監測電路，可監測供應給負載產生的電流回授信號；一配合第四放大器與第三放大器連接之參考電壓，可供應系統穩定之參考電壓；一與各電流鏡輸出端耦合之儲能單元；一與第四放大器及儲能單元連接 之分壓單元，可監測輸出回授信號之產生，這個控制信號的反應是回授信號來改變佔空比的電晶體，以維持輸出電壓的調節；以及一與儲能單元連接之負載。

於本發明之一實施例中，各電流鏡適合用於控制開關電壓調節，而各電流鏡係包含有多數相互連接之電晶體所構成且耦合於輸出端。

於本發明之一實施例中，該儲能單元係包含有相互連接之電感及電容。

於本發明之一實施例中，該分壓單元係包含有多數相互連接之電阻所構成。

於本發明之另一實施例中，該振盪器係可整合於控制電路中，且使該第一、二放大器與各反向器連接，該負載電流係配合第三放大器與控制電路連接。

請參閱『第1圖』所示，係本發明之基本架構意圖。如圖所示：本發明係一種直流轉直流電流鏡開關穩壓器，其至少包含一控制電路1、至少二電流鏡2、一振盪器3、一負載電流監測電路4、一參考電壓5、一儲能單元6、一分壓單元7以及一負載8所構成。

上述所提之控制電路1係可為脈衝寬度變調(Pulse Width Modulation,PWM)電路。

各電流鏡2係相互疊接並連接輸入電壓源23，且配合反向器21與控制電路1連接，而各電流鏡2適合用於控制開關電壓調節，且各電流鏡2係包含有多數相互連接之電晶體22 所構成並耦合於輸出端。

該振盪器3係配合第一、二放大器31、32與控制電路1連接，進而組成斜波訊號(RAMP)及寬波變調(PWM)電路。

該負載電流監測電路4係配合第三放大器41與第一、二放大器31、32連接，並與各電流鏡2之輸出端耦合，可監測供應給負載產生的電流回授信號。

該參考電壓5係配合第四放大器51與第三放大器41連接，可供應系統穩定之參考電壓。

該儲能單元6係與各電流鏡2之輸出端耦合，而該儲能單元6係包含有相互連接之電感61及電容62。

該分壓單元7係與第四放大器51及儲能單元6連接，而該分壓單元7係包含有多數相互連接之電阻71所構成，可監測輸出回授信號之產生，這個控制信號的反應是回授信號來改變佔空比的電晶體22，以維持輸出電壓的調節。

該負載8係與儲能單元6連接。如是，藉由上述構成一全新之直流轉直流電流鏡開關穩壓器。

請參閱『第2、3、4、5及第6圖』所示，係分別為本發明之模擬電路示意圖、本發明模擬電路之電流示意圖及本發明模擬電路之電壓示意圖。如圖所示：當本發明於運用時(請同時配合參閱第1圖)，係以分壓單元7作為監測負載8輸出之回授信號，並以控制電路1依輸出之回授信號來改變其佔空比，以維持輸出電壓的調節控制電路，導致各電流鏡2進行輕載輸出模式與正常負載模式，使儲能單元6保持穩定電壓，且可監測通過儲能單元6提供之回授電流因電感61電流與負載8電流成正比，並使所提供的參考電壓5與反饋電流以控制 工作模式會自動適應負載電流監測電路4，即使在低輸出電流時仍可維持高效率；如第5及第6圖可知，其運作時之鏈波極小，因此，可改善貫穿電壓之問題，而達到提供穩定提供電壓及電流之功效。

請參閱『第7圖』所示，係分別為。如圖所示：本發明除上述第1圖所提型態之外，亦可為本實施例之型態，而其所不同之處係在於該控制電路1a中係可整合有振盪器，且使該第一、二放大器31、32與各反向器21連接，且該負載電流監測電路4係配合第三放大器41與控制電路1a連接；如此，同樣可達到提供穩定電壓及電流之功效。

綜上所述，本發明直流轉直流電流鏡開關穩壓器可有效改善習用之種種缺點，可改善貫穿電壓之問題，而達到提供穩定電壓及電流之功效；進而使本發明之產生能更進步、更實用、更符合消費者使用之所須，確已符合發明專利申請之要件，爰依法提出專利申請。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1、1a‧‧‧控制電路

2‧‧‧電流鏡

21‧‧‧反向器

22‧‧‧電晶體

23‧‧‧電壓源

3‧‧‧振盪器

31‧‧‧第一放大器

32‧‧‧第二放大器

4‧‧‧負載電流監測電路

41‧‧‧第三放大器

5‧‧‧參考電壓

51‧‧‧第四放大器

6‧‧‧儲能單元

61‧‧‧電感

62‧‧‧電容

7‧‧‧分壓單元

71‧‧‧電阻

8‧‧‧負載

第1圖，係本發明之基本架構示意圖。

第2~4圖，係本發明之模擬電路示意圖。

第5圖，係本發明模擬電路之電流示意圖。

第6圖，係本發明模擬電路之電壓示意圖。

第7圖，係本發明之另一實施例示意圖。

1‧‧‧控制電路

2‧‧‧電流鏡

21‧‧‧反向器

22‧‧‧電晶體

23‧‧‧電壓源

3‧‧‧振盪器

31‧‧‧第一放大器

32‧‧‧第二放大器

4‧‧‧負載電流監測電路

41‧‧‧第三放大器

5‧‧‧參考電壓

51‧‧‧第四放大器

6‧‧‧儲能單元

61‧‧‧電感

62‧‧‧電容

7‧‧‧分壓單元

71‧‧‧電阻

8‧‧‧負載

Claims (4)

1. 一種直流轉直流電流鏡開關穩壓器，包括有：一控制電路；至少二電流鏡，係相互疊接並連接輸入電壓源，且配合反向器與控制電路連接，而各電流鏡適合用於控制開關電壓調節，且各電流鏡係包含有多數相互連接之電晶體所構成並耦合於輸出端；一振盪器，係配合第一、二放大器與控制電路連接，進而組成斜波訊號(RAMP)及寬波變調(PWM)電路；一負載電流監測電路，係配合第三放大器與第一、二放大器連接電路，並與各電流鏡之輸出端耦合，可監測供應給負載產生的電流回授信號；一參考電壓，係配合第四放大器而與第三放大器連接，可供應系統穩定之參考電壓；一儲能單元，係與各電流鏡之輸出端耦合；一分壓單元，係與第四放大器及儲能單元連接，可監測輸出回授信號之產生，這個控制信號的反應是回授信號來改變佔空比的電晶體，以維持輸出電壓的調節；以及一負載，係與儲能單元連接。
2. 依申請專利範圍第1項所述之直流轉直流電流鏡開關穩壓器，其中，該儲能單元係包含有相互連接之電感及電容。
3. 依申請專利範圍第1項所述之直流轉直流電流鏡開關穩壓器，其中，該分壓單元係包含有多數相互連接之電阻 所構成。
4. 依申請專利範圍第1項所述之直流轉直流電流鏡開關穩壓器，其中，該振盪器亦可另外整合於控制電路中，且使該第一、二放大器與各反向器連接，該負載電流監測電路係配合第三放大器與控制電路連接。