TWI459693B - 具有預處理功能的切換轉換器電路及其方法 - Google Patents
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Description
本發明的實施例係有關一種PWM(脈衝寬度調製)模式控制的切換轉換器電路，尤其有關具有預處理功能的切換轉換器電路。本發明的實施例還有關實現預處理控制的方法。
切換轉換器電路因為具有較小的體積和較高的操作效率而取得了非常廣泛的應用。典型的切換轉換器電路通常採用PWM模式控制。習知的PWM模式將反映輸出電壓的反饋電壓與一個基準值共同輸入到誤差放大器中，以得到一個誤差放大信號，而PWM控制信號就是基於該誤差放大信號的值而產生的。
圖1為現有的PWM控制迴路100的電路方塊圖。從圖中可以看出，PWM控制迴路100包括：輸出級101，用以接收輸入電壓VIN
，並在PWM驅動信號的控制下將輸入電壓VIN
轉換成輸出電壓VOUT
而提供給負載；反饋電路102，與輸出電壓VOUT
相耦接，以輸出反饋信號；誤差放大器103，係耦接至反饋電路102，以接收反饋電壓，並放大反饋電壓和基準電壓VREF
的差值，而得到一個誤差放大信號VCMP
；PWM控制器104，接收誤差放大信號VCMP
和從輸出級取樣的電流感應信號，並基於這兩個信號而產生PWM控制信號；驅動器105，係耦接至PWM控制器104，以接收PWM控制信號，而輸出PWM驅動信號給輸出級101。
圖1中的PWM控制迴路100，其PWM控制器係基於誤差放大信號VCMP
的值而產生PWM控制信號。當負載突變的時候，輸出電壓VOUT
也會有一個突然的上升或下降。由於誤差放大器的轉換速率的限制，誤差放大信號無法快速地跟隨著輸出電壓的變化，PWM控制信號不能及時地根據負載的變化而變化，因此暫態特性比較差。
本發明的目的是解決現有的PWM模式切換轉換器電路中的暫態特性差的問題，從而提出了一種具有預測功能的PWM模式的切換轉換器。
依據本發明的一個實施例所提出的一種具有預測功能的切換轉換器電路，包括：輸出級，以接收輸入電壓，在PWM驅動信號的控制下將輸入電壓轉換成輸出電壓而提供給負載；反饋電路，與輸出電壓相耦接，以輸出反饋信號；誤差放大器，係耦接至反饋電路，以接收反饋電壓，基於反饋電壓和基準電壓的比較而輸出一個誤差放大信號；PWM控制器，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，基於該誤差放大信號而產生PWM控制信號；其特徵在於，還包括：PWM信號調整器，係耦接至PWM信號產生器和誤差放大器，基於PWM控制信號和誤差放大信號而產生PWM脈衝信號；驅動器，係耦接至PWM信號調整器，以接收PWM脈衝信號，而輸出PWM驅動信號給輸出級。
依據本發明的一個實施例，所述PWM信號調整器包括：負載正跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元輸出第一脈衝信號；負載負跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的下降速率大於第二預設值時，負載負跳變檢測單元輸出第二脈衝信號；邏輯或單元(logical OR unit)，係耦接至負載正跳變檢測單元和PWM控制器，以接收第一脈衝信號和PWM控制信號，並基於第一脈衝信號和PWM控制信號而輸出正跳變PWM檢測信號；邏輯及單元(logical AND unit)，係耦接至邏輯或單元和負載負跳變檢測單元，以接收正跳變PWM檢測信號和第二脈衝信號，並基於正跳變PWM檢測信號和第二脈衝信號而輸出PWM脈衝信號。
依據本發明的一個實施例，所述PWM信號調整器包括：負載正跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元輸出第一脈衝信號；負載負跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的下降速率大於第二預設值時，負載負跳變檢測單元輸出第二脈衝信號；邏輯及單元，係耦接至負載負跳變檢測單元和PWM控制器，以接收第二脈衝信
號和PWM控制信號，並基於第二脈衝信號和PWM控制信號而輸出負跳變PWM檢測信號；邏輯或單元，係耦接至負載正跳變檢測單元和邏輯及單元，以接收第一脈衝信號和負跳變PWM檢測信號，並基於第一脈衝信號和負跳變PWM檢測信號而輸出PWM脈衝信號。
依據本發明的一個實施例，所述PWM信號調整器包括：負載正跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元輸出第一脈衝信號；邏輯或單元，係耦接至負載正跳變檢測單元和PWM控制器，以接收第一脈衝信號和PWM控制信號，並基於第一脈衝信號和PWM控制信號而輸出PWM脈衝信號。
依據本發明的一個實施例，所述PWM信號調整器包括：負載負跳變檢測單元，係耦接至誤差放大器，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的下降速率大於第二預設值時，負載負跳變檢測單元輸出第二脈衝信號；邏輯及單元，係耦接至負載負跳變檢測單元和PWM控制器，以接收第二脈衝信號和PWM控制信號，並基於第二脈衝信號和PWM控制信號而輸出PWM脈衝信號。
依據本發明的一個實施例所提出的一種切換轉換器電路的控制方法，包括：監測反映負載跳變的誤差放大信號的轉換速率；當負載發生正跳變時，產生第一脈衝來延長輸出級的開通時間，使得輸出電壓快速增加，以改善暫態特性；當負載發生負跳變時，產生第二脈衝來延長輸出級的關斷時間，使得輸出電壓快速減小，以改善暫態特性。
根據本發明的上述實施例的切換轉換器及切換轉換器電路的控制方法改善了現有技術中之PWM模式切換轉換器的暫態特性。
下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這裏描述的實施例只用來舉例說明，並不用來限制本發明。在以下的描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量的特定細節。然而，對於本領域普通技術人員顯而易見的是：不必採用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，並未具體描述公知的電路、材料或方法。
在整個說明書中，對“一個實施例”、“實施例”、“一個示例”或“示例”的提及意味著：結合該實施例或示例描述的特定特徵、結構或特性被包含在本發明至少一個實施例中。因此，在整個說明書的各個地方出現的短語“在一個實施例中”、“在實施例中”、“一個示例”或“示例”不一定都指同一個實施例或示例。此外，可以以任何適當的組合和/或子組合將特定的特徵、結構或特性組合在一個或多個實施例或示例中。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，並且附圖不一定是按比例而繪製的。應當理解，當稱元件“連接到”或“耦接到”另一元件時，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反地，當稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時，不存在中間元件。相同的附圖標記指示相同的元件。這裏使用的術語“和/或”包括一個或多個相關列出的專案的任何和所有組合。
圖2A為根據本發明一個實施例的PWM模式控制的切換轉換器200的電路方塊圖。切換轉換器200包括：輸出級201，以接收輸入電壓VIN
，在PWM驅動信號的控制下將輸入電壓VIN
轉換成輸出電壓VOUT
而提供給負載；反饋電路202，與輸出電壓相耦接，以輸出反饋信號；誤差放大器203，係耦接至反饋電路202，以接收反饋電壓，並基於反饋電壓和基準電壓VREF
而輸出誤差放大信號VCMP
；PWM控制器204，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號VCMP
，並基於該誤差放大信號VCMP
而產生PWM控制信號；PWM信號調整器210，係耦接至PWM控制器204和誤差放大器203，以接收PWM控制信號和誤差放大信號VCMP
，並基於PWM控制信號和誤差放大信號VCMP
而產生PWM脈衝信號；驅動器205，係耦接至PWM信號調整器210，以接收PWM脈衝信號，並基於PWM脈衝信號而輸出PWM驅動信號給輸出級201。
在一個實施例中，當切換轉換器200的負載跳變時，輸出電壓突變，反饋電壓也隨之變化，誤差放大信號以一定的轉換速率而跟隨著變化。也就是說，當誤差放大信號的轉換速率大於一定的預設值時，意味著負載發生了跳變，PWM信號調整器210輸出PWM脈衝信號，以快速回應負載的變化，而使切換轉換器獲得較好的暫態特性。
在一個實施例中，PWM信號調整器210包括：負載正跳變檢測單元206，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號VCMP
，當誤差放大信號VCMP
的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元206輸出第一脈衝信號；負載負跳變檢測單元207，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號VCMP
，當誤差放大信號VCMP
的下降速率大於第二預設值時，負載正跳變檢測單元207輸出第二脈衝信號。也就是說，當負載發生正跳變時，負載正跳變檢測單元206將產生第一脈衝。第一脈衝將會被疊加到PWM控制信號上，從而使得PWM驅動信號的占空比(duty cycle)增加，使得輸出級的開通時間變長，進而使輸出電壓增大，而獲得較好的暫態特性；當負載發生負跳變時，負載負跳變檢測單元207將產生第二脈衝。第二脈衝將會被疊加到PWM控制信號上，從而使得PWM驅動信號的占空比減小，以使輸出級的關閉時間變長，進而使輸出電壓減小，而獲得較好的暫態特性。
在一個實施例中，PWM信號調整器210還包括：邏輯或單元208，係耦接到負載正跳變檢測單元206和PWM控制器204，以接收第一脈衝信號和PWM控制信號，並基於第一脈衝信號和PWM控制信號而輸出正跳變PWM檢測信號；邏輯及單元209，係耦接到邏輯或單元208和負載負跳變檢測單元，以接收正跳變PWM檢測信號和第二脈衝信號，並基於正跳變PWM檢測信號和第二脈衝信號而輸出PWM脈衝信號。
圖2B為根據本發明另一實施例的PWM控制模式的切換轉換器200-1的電路方塊圖。在圖2B中，PWM信號調整器210-1包括：負載正跳變檢測單元206，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號VCMP
，當誤差放大信號VCMP
的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元206輸出第一脈衝信號；負載負跳變檢測單元207，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號VCMP
，當誤差放大信號VCMP
的下降速率大於第二預設值時，負載正跳變檢測單元207輸出第二脈衝信號；邏輯及單元209，係耦接到負載負跳變檢測單元207和PWM控制器204，以接收第二脈衝和PWM控制信號，並基於第二脈衝和PWM控制信號而輸出負跳變PWM檢測信號；邏輯或單元208，係耦接到邏輯及單元209和負載正跳變檢測單元，以接收負跳變PWM檢測信號和第一脈衝信號，並基於負跳變PWM檢測信號和第一脈衝信號而輸出PWM脈衝信號。
圖2C為根據本發明又一實施例的切換轉換器200-2的方塊圖。如圖2C所示，PWM信號調整器210-2中包括：負載正跳變檢測單元206，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，負載正跳變檢測單元206輸出第一脈衝信號；邏輯或單元208，係耦接至負載正跳變檢測單元206和PWM控制器204，以接收第一脈衝信號和PWM控制信號，並基於第一脈衝信號和PWM控制信號而輸出PWM脈
衝信號。也就是說，當負載發生正跳變時，負載正跳變檢測單元206將產生第一脈衝。第一脈衝將會被邏輯或單元208疊加到PWM控制信號上，從而使得PWM驅動信號的占空比增加，以使輸出級的開通時間變長，進而使輸出電壓增大，而獲得較好的暫態特性。
圖2D為根據本發明又一實施例的切換轉換器200-3的方塊圖。如圖2D所示，PWM信號調整器210-3中包括：負載負跳變檢測單元207，係耦接至誤差放大器203，以接收誤差放大信號，當誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，負載負跳變檢測單元207輸出第一脈衝信號；邏輯及單元209，係耦接至負載負跳變檢測單元207和PWM控制器204，以接收第二脈衝信號和PWM控制信號，並基於第二脈衝信號和PWM控制信號而輸出PWM脈衝信號。也就是說，當負載發生負跳變時，負載負跳變檢測單元207將產生第二脈衝。第二脈衝將會被邏輯及單元209疊加到PWM控制信號上，從而使得PWM驅動信號的占空比減小，以使輸出級的開通時間變短，進而使輸出電壓減小，系統獲得較好的暫態特性。
圖3示出了根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元206的電路圖。該負載正跳變檢測單元206的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2C中的PWM信號調整器。圖3中的負載正跳變檢測單元206包括：比較器61、第一偏壓電路63和操作在一定頻率下的取樣保持電路62，其中：取樣保持電路62係耦接在誤差放大器203的輸出端與
比較器61的第一輸入端(反相輸入端)之間，以接收誤差放大信號VCMP
，並基於誤差放大信號VCMP
而提供取樣保持信號到比較器61的第一輸入端；第一偏壓電路63，係耦接在誤差放大器203的輸出端與比較器61的第二輸入端(同相輸入端)之間，以接收誤差放大信號VCMP
，而提供一個電壓值低於誤差放大信號VCMP
的第一偏壓信號到比較器61的第二輸入端；所述比較器根據取樣保持信號和第一偏壓信號而輸出所述第一脈衝信號。
在一個實施例中，第一預設值是第一偏壓電路的偏壓電壓和取樣保持電路的頻率的乘積。
在一個實施例中，第一偏壓電路63包括電壓源。電壓源的正端係耦接到誤差放大器203的輸出端，電壓源的負端係耦接到比較器61的第二輸入端。因此，比較器61的第二輸入端的電壓將比誤差放大信號VCMP
低。在一個實施例中，取樣保持電路62包括電容器和開關，其中，開關係耦接在取樣保持電路62的輸入端與輸出端之間，而電容器係耦接在取樣保持電路62的輸出端與地之間。在一個實施例中，開關係由時鐘信號所控制。
在圖3中，假設切換轉換電路200操作在穩態下，誤差放大信號的值為VCMP0
，則比較器的第一輸入端的電壓是VCMP0
，第二輸入端的電壓為VCMP0
-Vbias，其中，Vbias是第一偏壓電路63的偏壓電壓值。因此，比較器61的輸出為低位準。負載正跳變檢測單元206不產生作用，亦即，輸入到驅動器的PWM脈衝信號就是PWM控制器輸出的PWM控制信號，整個電路就是一個普通的PWM模式控制的電路。當負載突然發生正跳變時，比較器61的第一輸入端的電壓值由於取樣保持電路的作用而維持在VCMP0
，而比較器61的第二輸入端的電壓值將會快速地跟隨著誤差放大信號的變化而變化，它的值將會是：
其中，是誤差放大信號的變化率，T是取樣保持電路的周期。比較器61發生跳變的條件是兩輸入端的電壓值相等，亦即
由上式可得：
其中，f是取樣保持電路的頻率，f×Vbias被定義成第一預設值。當誤差放大信號VCMP
的變化率等於第一預設值時，比較器61發生翻轉，輸出高位準。直至取樣保持電路62將比較器第一輸入端的電壓與誤差放大信號VCMP
等同為止，比較器61重新輸出低位準。本領域普通技術人員應該知道，第一預設值也可以透過其他方式來予以獲得到，它的值是可變的。透過調整第一預設值，比較器發生跳轉時的誤差放大信號VCMP
的變化率的值也相應地變化。
圖4示出了根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元206’的電路圖。該負載正跳變檢測單元206’的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2C中的PWM信號調整器。與圖3相比，圖4中採用電阻器和電流源的組合63’來實現圖3中的電壓源63的功能。其中，電阻器係耦接在誤差放大器的輸出與比較器61的第二輸入端之間，電流源係耦接在比較器61的第二輸入端與地之間。本領域普通技術人員應該知道，電流源也可以被耦接在比較器61的第二輸入端與一個電位低於比較器第二輸入端的電壓之間。當電路正常操作時，電流源的電流流過電阻器，在電阻器上產生一個壓降Vbias，從而使得比較器61的第二輸入端的電壓比誤差放大信號Vcmp低。負載正跳變檢測單元206’與圖3中的負載正跳變檢測單元206的操作原理相同。
圖5示出了根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元206”的電路圖。該負載正跳變檢測單元206”的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2C中的PWM信號調整器。與圖3相比，第一偏壓電路63的位置發生了變化。第一偏壓電路63係耦接在誤差放大器203的輸出端與取樣保持電路62之間。當第一偏壓電路63採用電壓源來予以實現時，電壓源的負端係耦接到誤差放大器203的輸出端，電壓源的正端係耦接到取樣保持電路62的輸入端。
當切換轉換電路操作在穩態時，假設誤差放大信號的值為VCMP0
，則比較器的第一輸入端的電壓是VCMP0
+Vbias，第二輸入端的電壓為VCMP0
，因此，比較器61的輸出為低位準。其中，Vbias是第一偏壓電路63的電壓值。負載正跳變檢測單元206”不產生作用，亦即，輸入到驅動器的PWM脈衝信號就是PWM控制器輸出的PWM控制信號，整個電路就是一個普通的PWM模式控制的電路。當負載突然發生正跳變時，比較器61的第一輸入端的電壓值由於取樣保持電路的作用而維持在VCMP0
+Vbias，而比較器61的第二輸入端的電壓值將會快速地跟隨著誤差放大信號的變化而變化，它的值將會是：VCMP0
+×T。其中，是誤差放大信號VCMP
的變化率，T是取樣保持電路的操作周期。比較器61發生跳變的條件是兩個輸入端的電壓值相等，亦即
由上式可得：
其中，f是取樣保持電路的頻率，f×Vbias被定義成第一預設值。當誤差放大信號VCMP
的變化率等於第一預設值時，比較器61發生翻轉，輸出高位準。直至取樣保持電路62將比較器61的第一輸入端的電壓與誤差放大信號VCMP
與第一偏壓電路的偏壓電壓Vbias的差值VCMP
-Vbias等同為止，比較器61重新輸出低位準。本領域普通技術人員應該知道，第一預設值也可以透過其他方式來予以獲得到，它的值是可變的。透過調整第一預設值，比較器發生跳轉時的誤差放大信號VCMP
的變化率的值也相應地變化。
圖6示出了根據本發明一個實施例的負載負跳變檢測單元207的電路圖。該負載負跳變檢測單元207的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2D中的PWM信號調整器。圖6中的負載負跳變檢測單元207包括第二偏壓電路73，比較器71和操作在一定頻率下的取樣保持電路72，其中：取樣保持電路72係耦接在誤差放大器203的輸出端與比較器71的第一輸入端之間，以接收誤差放大信號VCMP
，並基於誤差放大信號VCMP
而提供取樣保持信號到比較器71的第一輸入端；第二偏壓電路73，係耦合在誤差放大器203的輸出端與比較器71的第二輸入端之間，以接收誤差放大信號VCMP
，並提供一個電壓值高於誤差放大信號VCMP
的第二偏壓信號到比較器71的第二輸入端；所述比較器根據取樣保持信號和第二偏壓信號而輸出所述第二脈衝信號。
在一個實施例中，第二預設值是第二偏壓電路的偏壓電壓和取樣保持電路的頻率的乘積。
在一個實施例中，第二偏壓電路73包括電壓源。電壓源的負端係耦接到誤差放大器的輸出端，電壓源的正端係耦接到比較器71的第二輸入端。因此，比較器71的第二輸入端的電壓將比誤差放大信號高。取樣保持電路72包括電容器和開關，其中，開關係耦接在取樣保持電路72的輸入端與輸出端之間，而電容器係耦接在取樣保持電路的輸出端與地之間。在一個實施例中，開關係由時鐘信號所控制。
在圖6中，假設切換轉換電路操作在穩態下，誤差放大信號的值為VCMP0
，則比較器的第一輸入端的電壓是VCMP0
，第二輸入端的電壓為VCMP0
+Vbias，其中，Vbias是第二偏壓電路73的偏壓電壓值。因此，比較器71的輸出為高位準。負載負跳變檢測單元207不產生作用，亦即，輸入到驅動器的PWM脈衝信號就是PWM控制器輸出的PWM控制信號，整個電路就是一個普通的PWM模式控制的電路。當負載突然發生負跳變時，比較器71的第一輸入端的電壓值由於取樣保持電路72的作用而維持在VCMP0
，而比較器71的第二輸入端的電壓值將會快速地跟隨著誤差放大信號的變化而變化，它的值將會是：
其中，是誤差放大信號的變化率，T是取樣保持電路的周期。比較器61發生跳變的條件是兩個輸入端的電壓值相等，亦即
由上式可得：
其中，f是取樣保持電路的頻率，f×Vbias被定義成第二預設值。當誤差放大信號VCMP
的變化率等於第二預設值時，比較器71發生翻轉，輸出低位準。直至取樣保持電路72將比較器第一輸入端的電壓與誤差放大信號VCMP
等同為止，比較器71重新輸出低位準。本領域普通技術人員應該知道，第二預設值也可以透過其他方式來予以獲得到，它的值是可變的。透過調整第二預設值，比較器發生跳轉時的誤差放大信號VCMP
的變化率的值也相應地變化。
圖7示出了根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元207’的電路圖。該負載負跳變檢測單元207’的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2D中的PWM信號調整器。與圖6相比，圖7中採用電阻器和電流源的組合73’來實現圖6中的電壓源73的功能。其中，電阻器係耦接在誤差放大器的輸出與比較器71的第二輸入端之間，電流源係耦接在比較器71的第二輸入端與地之間。本領域普通技術人員應該知道，電流源也可以被耦接在比較器的第二輸入端與一個電位低於比較器第二輸入端的電壓之間。當電路正常操作時，電流源的電流流過電阻器，在電阻器上產生一個壓降Vbias，從而使得比較器71的第二輸入端的電壓比誤差放大信號VCMP
高。負載負跳變檢測單元207’與圖6中的負載負跳變檢測單元207的操作原理相同。
圖8示出了根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元207”的電路圖。該負載負跳變檢測單元207”的電路係適用於圖2A，圖2B，圖2D中的PWM信號調整器。與圖6相比，第二偏壓電路73的位置發生了變化。第二偏壓電路73係耦接在誤差放大器203的輸出端與取樣保持電路72之間。當第二偏壓電路73採用電壓源來予以實現時，電壓源的正端係耦接到誤差放大器203的輸出端，電壓源的負端係耦接到取樣保持電路72的輸入端。
當切換轉換電路操作在穩態時，假設誤差放大信號的值為VCMP0
，則比較器的第一輸入端的電壓是VCMP0
-Vbias，第二輸入端的電壓為VCMP0
，因此，比較器71的輸出為低位準。其中，Vbias是第二偏壓電路73的電壓值。負載負跳變檢測單元207”不產生作用，亦即，輸入到驅動器的PWM脈衝信號就是PWM控制器輸出的PWM控制信號，整個電路就是一個普通的PWM模式控制的電路。當負載突然發生負跳變時，比較器71的第一輸入端的電壓值由於取樣保持電路的作用而維持在VCMP0
-Vbias，而比較器71的第二輸入端的電壓值將會快速地跟隨著誤差放大信號的變化而變化，它的值將會是：
其中，是誤差放大信號的變化率，T是取樣保持電路的周期。比較器71發生跳變的條件是兩個輸入端的電壓值相等，亦即
由上式可得：
其中，f是取樣保持電路的頻率，f×Vbias被定義成第二預設值。當誤差放大信號VCMP
的變化率等於第二預設值時，比較器71發生翻轉，輸出低位準。直至取樣保持電路72將比較器第一輸入端的電壓與誤差放大信號VCMP
與第一偏壓電路73的電壓Vbias的差值VCMP
-Vbias等同為止，比較器71重新輸出高位準。本領域普通技術人員應該知道，第二預設值也可以透過其他方式來予以獲得到，它的值是可變的。透過調整第二預設值，比較器發生跳轉時的誤差放大信號VCMP
的變化率的值也相應地變化。
圖9示出了根據本發明一個實施例的切換轉換器電路的控制方法300的流程圖。控制方法300的步驟包括：步驟301，監測反映負載跳變的誤差放大信號的轉換速率；步驟302，當負載發生正跳變時，產生第一脈衝來延長輸出級的開通時間，使得輸出電壓快速增加，以改善暫態特性；步驟303，當負載發生負跳變時，產生第二脈衝來延長輸出級的關斷時間，使得輸出電壓快速減小，以改善暫態特性。
在一個實施例中，產生第一脈衝包括：透過取樣保持電路來取樣誤差放大信號，以得到取樣保持信號；透過偏壓電路而得到一個比誤差放大信號小的第一偏壓電壓；將取樣保持信號與第一偏壓電壓相比較。
在另一個實施例中，產生第一脈衝包括：透過偏壓電路而得到一個比誤差放大信號大的第一偏壓電壓；透過取樣保持電路來取樣第一偏壓電壓，以得到取樣保持信號；將取樣保持信號與誤差放大信號相比較。
在一個實施例中，產生第二脈衝包括：透過取樣保持電路來取樣誤差放大信號，以得到取樣保持信號；透過偏壓電路而得到一個比誤差放大信號大的第二偏壓電壓；將取樣保持信號與第二偏壓電壓相比較。
在另一個實施例中，產生第二脈衝包括：透過偏壓電路而得到一個比誤差放大信號小的第二偏壓電壓；透過取樣保持電路來取樣第二偏壓電壓，以得到取樣保持信號；將取樣保持信號與誤差放大信號相比較。
雖然已參照幾個典型的實施例而描述了本發明，但應當理解到，所用的術語是說明和示例性、而非限制性的術語。由於本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限於任何前述的細節，而應在附加之申請專利範圍所限定的精神和範圍內廣泛地解釋，因此落入申請專利範圍或其等效範圍內的全部變化和變型都應為被附加之申請專利範圍所涵蓋。
61．．．比較器
62．．．取樣保持電路
63．．．第一偏壓電路
71．．．比較器
72．．．取樣保持電路
73．．．第二偏壓電路
100．．．PWM控制迴路
101．．．輸出級
102．．．反饋電路
103．．．誤差放大器
104．．．PWM控制器
105．．．驅動器
200‧‧‧切換轉換器
201‧‧‧輸出級
202‧‧‧反饋電路
203‧‧‧誤差放大器
204‧‧‧PWM控制器
205‧‧‧驅動器
206‧‧‧負載正跳變檢測單元
207‧‧‧負載負跳變檢測單元
208‧‧‧邏輯或單元
209‧‧‧邏輯及單元
210‧‧‧PWM信號調整器
200-1‧‧‧切換轉換器
210-1‧‧‧PWM信號調整器
200-2‧‧‧切換轉換器
210-2‧‧‧PWM信號調整器
200-3‧‧‧切換轉換器
210-3‧‧‧PWM信號調整器
206’‧‧‧負載正跳變檢測單元
206”‧‧‧負載正跳變檢測單元
207’‧‧‧負載負跳變檢測單元
207”‧‧‧負載負跳變檢測單元
圖1為現有的PWM控制迴路100的電路方塊圖；
圖2A為根據本發明一個實施例的PWM控制模式的切換轉換器200的電路方塊圖；
圖2B為根據本發明另一實施例的PWM控制模式的切換轉換器200-1的電路方塊；
圖2C為根據本發明又一實施例的PWM控制模式的切換轉換器200-2的電路方塊圖；
圖2D為根據本發明又一實施例的PWM控制模式的切換轉換器200-3的電路方塊圖；
圖3為根據本發明一個實施例的負載正跳變檢測單元206的電路圖；
圖4為根據本發明另一實施例的負載正跳變檢測單元206’的電路圖；
圖5為根據本發明又一實施例的負載正跳變檢測單元206”的電路圖；
圖6為根據本發明一個實施例的負載負跳變檢測單元207的電路圖；
圖7為根據本發明另一實施例的負載負跳變檢測單元207’的電路圖；
圖8為根據本發明又一實施例的負載負跳變檢測單元207”的電路圖；
圖9為根據本發明一個實施例的切換轉換器電路的控制方法的流程圖300。
200‧‧‧切換轉換器
201‧‧‧輸出級
202‧‧‧反饋電路
203‧‧‧誤差放大器
204‧‧‧PWM控制器
205‧‧‧驅動器
206‧‧‧負載正跳變檢測單元
207‧‧‧負載負跳變檢測單元
208‧‧‧邏輯或單元
209‧‧‧邏輯及單元
210‧‧‧PWM信號調整器
Claims (15)
- 一種具有預處理功能的切換轉換器電路，包括：輸出級，接收輸入電壓，在PWM驅動信號的控制下將該輸入電壓轉換成輸出電壓以提供給負載；反饋電路，與該輸出電壓耦接，以輸出反饋信號；誤差放大器，係耦接至該反饋電路，以接收反饋電壓，並基於該反饋電壓和基準電壓而輸出誤差放大信號；PWM控制器，係耦接至該誤差放大器，以接收該誤差放大信號，並基於該誤差放大信號而產生PWM控制信號；PWM信號調整器，係耦接至該PWM控制器和該誤差放大器，以接收該PWM控制信號和該誤差放大信號，並基於該PWM控制信號和該誤差放大信號而產生PWM脈衝信號，該PWM信號調整器根據該誤差放大信號的轉換速率判斷負載是否跳變，並且在負載跳變時調整該PWM控制信號的占空比，而產生該PWM脈衝信號；及驅動器，係耦接至該PWM信號調整器，以接收該PWM脈衝信號，並輸出該PWM驅動信號給該輸出級。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該PWM信號調整器包括：負載正跳變檢測單元，係耦接至該誤差放大器，以接收該誤差放大信號，當該誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，該負載正跳變檢測單元輸出第一脈衝信號；及 負載負跳變檢測單元，係耦接至該誤差放大器，以接收該誤差放大信號，當該誤差放大信號的下降速率大於第二預設值時，該負載負跳變檢測單元輸出第二脈衝信號。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該PWM信號調整器還包括：邏輯或單元，係耦接至該負載正跳變檢測單元和該PWM控制器，以接收該第一脈衝信號和該PWM控制信號，並基於該第一脈衝信號和該PWM控制信號而輸出正跳變PWM檢測信號；及邏輯及單元，係耦接至該邏輯或單元和該負載負跳變檢測單元，以接收該正跳變PWM檢測信號和該第二脈衝信號，並基於該正跳變PWM檢測信號和該第二脈衝信號而輸出該PWM脈衝信號。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該PWM信號調整器還包括：邏輯及單元，係耦接至該負載負跳變檢測單元和該PWM控制器，以接收該第二脈衝信號和該PWM控制信號，並基於該第二脈衝信號和該PWM控制信號而輸出負跳變PWM檢測信號；及邏輯或單元，係耦接至該負載正跳變檢測單元和該邏輯及單元，以接收該第一脈衝信號和該負跳變PWM檢測信號，並基於該第一脈衝信號和該負跳變PWM檢測信號而輸出該PWM脈衝信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有預處理功能的 切換轉換器電路，其中，該PWM信號調整器包括：負載正跳變檢測單元，係耦接至該誤差放大器，以接收該誤差放大信號，當該誤差放大信號的上升速率大於第一預設值時，該負載正跳變檢測單元輸出第一脈衝信號；及邏輯或單元，係耦接至該負載正跳變檢測單元和該PWM控制器，以接收該第一脈衝信號和該PWM控制信號，並基於該第一脈衝信號和該PWM控制信號而輸出該PWM脈衝信號。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該PWM信號調整器包括：負載負跳變檢測單元，係耦接至該誤差放大器，以接收該誤差放大信號，當該誤差放大信號的下降速率大於第二預設值時，該負載負跳變檢測單元輸出第二脈衝信號；及邏輯及單元，係耦接至該負載負跳變檢測單元和該PWM控制器，以接收該第二脈衝信號和該PWM控制信號，並基於該第二脈衝信號和該PWM控制信號而輸出該PWM脈衝信號。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該負載正跳變檢測單元包括比較器、第一偏壓電路和操作在一定頻率下的取樣保持電路，其中：取樣保持電路係耦接在該誤差放大器的輸出端與該比 較器的第一輸入端之間，以接收該誤差放大信號，並基於該誤差放大信號而提供取樣保持信號到該比較器的該第一輸入端；第一偏壓電路，係耦接在該誤差放大器的該輸出端與該比較器的第二輸入端之間，以接收該誤差放大信號，提供一個電壓值低於該誤差放大信號的第一偏壓信號到該比較器的該第二輸入端；該比較器根據該取樣保持信號和第一偏壓信號而輸出該第一脈衝信號；並且其中，該第一預設值是該第一偏壓電路的偏壓電壓和該取樣保持電路的頻率的乘積。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該負載正跳變檢測單元包括第一偏壓電路、比較器和操作在一定頻率下的取樣保持電路，其中：該第一偏壓電路和該取樣保持電路係串聯連接在該誤差放大器的輸出端與該比較器的第一輸入端之間，該第一偏壓電路接收該誤差放大信號，以提供一個電壓值高於該誤差放大信號的第一偏壓信號到該取樣保持電路，該比較器的第一輸入端接收該取樣保持電路輸出的該取樣保持信號；該比較器的第二輸入端係耦接到該誤差放大器的該輸出端，以接收該誤差放大信號；該比較器根據該取樣保持信號和該第一偏壓信號而輸 出該第一脈衝信號；並且其中，該第一預設值等於該第一偏壓電路的偏壓電壓和該取樣保持電路的頻率的乘積。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該負載負跳變檢測單元包括第二偏壓電路、比較器和操作在一定頻率下的取樣保持電路，其中：該取樣保持電路，係耦接在該誤差放大器的輸出端與該比較器的第一輸入端之間，以接收該誤差放大信號，基於該誤差放大信號而提供該取樣保持信號到該比較器的該第一輸入端；該第二偏壓電路，係耦接在該誤差放大器的輸出端與該比較器的第二輸入端之間，以接收該誤差放大信號，並提供一個電壓值高於該誤差放大信號的第二偏壓信號到該比較器的該第二輸入端；該比較器根據該取樣保持信號和該第二偏壓信號而輸出該第二脈衝信號；並且其中，該第二預設值是該第二偏壓電路的偏壓電壓和該取樣保持電路的頻率的乘積。
- 如申請專利範圍第2項所述之具有預處理功能的切換轉換器電路，其中，該負載負跳變檢測單元包括第二偏壓電路、比較器和操作在一定頻率下的取樣保持電路，其中：該第二偏壓電路和該取樣保持電路係串聯連接在該誤 差放大器的輸出端與該比較器的第一輸入端之間，該第二偏壓電路接收該誤差放大信號，以提供一個電壓值低於該誤差放大信號的第二偏壓信號到取樣保持電路，該比較器的該第一輸入端接收該取樣保持電路輸出的取樣保持信號；該比較器的第二輸入端係耦接到該誤差放大器的該輸出端，以接收該誤差放大信號；該比較器根據該取樣保持信號和該第二偏壓信號而輸出該第二脈衝信號；並且其中，該第二預設值等於該第二偏壓電路的偏壓電壓和該取樣保持電路的頻率的乘積。
- 一種切換轉換器電路的控制方法，包括：監測反映負載跳變的誤差放大信號的轉換速率；當負載發生正跳變時，產生第一脈衝來延長輸出級的開通時間，使得輸出電壓快速增加，以改善暫態特性；及當該負載發生負跳變時，產生第二脈衝來延長該輸出級的關斷時間，使得該輸出電壓快速減小，以改善該暫態特性。
- 如申請專利範圍第11項所述之切換轉換器電路的控制方法，其中，產生第一脈衝包括：透過取樣保持電路來取樣該誤差放大信號，以得到取樣保持信號；透過偏壓電路而得到一個比該誤差放大信號小的第一偏壓電壓；及 將該取樣保持信號與第一偏壓電壓相比較。
- 如申請專利範圍第11項所述之切換轉換器電路的控制方法，其中，產生第一脈衝包括：透過偏壓電路而得到一個比該誤差放大信號大的第一偏壓電壓；透過取樣保持電路來取樣該第一偏壓電壓，以得到取樣保持信號；及將該取樣保持信號與該誤差放大信號相比較。
- 如申請專利範圍第11項所述之切換轉換器電路的控制方法，其中，產生第二脈衝包括：透過取樣保持電路來取樣該誤差放大信號，以得到取樣保持信號；透過偏壓電路而得到一個比該誤差放大信號大的第二偏壓電壓；將該取樣保持信號與該第二偏壓電壓相比較。
- 如申請專利範圍第11項所述之切換轉換器電路的控制方法，其中，產生第二脈衝包括：透過偏壓電路而得到一個比該誤差放大信號小的第二偏壓電壓；透過取樣保持電路來取樣該第二偏壓電壓，以得到取樣保持信號；及將該取樣保持信號與該誤差放大信號相比較。
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