TWI467905B - 積體電路、適性振盪器、電源轉換器、驅動電源轉換器的電源開關的方法、以及機器可存取的媒體 - Google Patents

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Description

積體電路、適性振盪器、電源轉換器、驅動電源轉換器的電源開關的方法、以及機器可存取的媒體
本發明是有關於具適性最小開啟時間(adaptive-minimum-on-time)控制的切換直流對直流電源轉換器與適性地控制切換直流對直流電源轉換器的最小開啟時間的方法。本發明特別是有關於具適性最小開啟時間控制的切換直流對直流電源轉換器與適性地控制切換直流對直流轉換器(switching DC-DC converters)的最小開啟時間的方法，所述切換直流對直流轉換器可藉由根據例如輸入(或輸出)電壓的大小適性地控制其電源開關(power switch)的工作週期來減少切換損耗。
例如降壓轉換器(buck converters)之切換直流對直流電源轉換器可用於各種電子裝置，例如行動電話、膝上型電腦等等，其由例如電池之電壓源從接收功率。此種電子裝置可包括例如編碼器(encoder)、解碼器(decoder)、記憶體、處理器等等之多個電路，其中每一個可能需要與電子裝置的電池所供應的電壓準位不同的電壓準位，因此，可使用直流對直流電源轉換器由單一電池電壓產生多重控制的電壓。
直流對直流轉換器可接受輸入直流電壓Vin且可藉由例如可控制地儲存能量於元件(例如像是電感器(inductor)的磁性元件)來產生輸出直流電壓(output DC voltage)Vo。可藉由調整例如藉以供應電流及/或電壓的電源開關(例 如在第一電壓源與第二電壓源之間串列連接的兩個電晶體(transistors))的工作週期(開/關時間的比例)來控制元件所儲存的能量的數量。因此，直流對直流轉換器的輸出電壓Vo通常是至少根據輸入直流電壓Vin以及電源開關的電晶體的工作週期，亦即個別的電晶體的導通時間與開啟及關閉電源開關的次數。
在已知裝置中，電源開關的最小開啟時間將根據電子裝置的電池的最大電壓予以設定。然而，電子裝置的電池所供應的輸入直流電壓Vin的特性可能隨時間而改變(例如減少)。因此，當所供應的輸入直流電壓Vin減少時此種已知直流對直流轉換器的效率可能隨時間而降低。
並且，關於電源開關的工作週期，在開關的操作期間通常會損耗一些功率。功率損耗通常對應於導電損耗與切換損耗的總和。導電損耗通常與輸出電流的大小成正比，而切換損耗則通常與電源開關的切換次數成正比。尤其，電源切換損耗Psw可用方程式1來表示：Psw=C V2 f (方程式1)
其中C是電源開關的電晶體的寄生電容(parasitic capacitance)，V是寄生電容C的充電電壓，並且f是產生想要的輸出電壓Vo(或電流)的切換次數。
因此，考慮到直流輸入電壓Vin及/或電源開關的電源切換損耗之變化，最好提供適性地控制電源開關的最小開啟時間的直流對直流轉換器。
本發明提供一種切換直流對直流轉換器與一種控制切換直流對直流轉換器的方法，其克服一個或多個與此技藝有關的問題。
本發明的一實施例提供一種具適性最小開啟時間控制的切換直流對直流轉換器與一種適性地控制切換直流對直流轉換器的最小開啟時間的方法。
本發明的另一實施例提供一種可根據輸入直流電壓適性地設定最小開啟時間的切換直流對直流轉換器。
本發明的另一實施例提供一種控制直流對直流轉換器以便可根據所偵測的輸入直流電壓來設定最小開啟時間的方法。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供電源轉換器予以實現，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率；以及適性振盪器(oscillator)，用以輸出電源開關的適性最小開啟時間訊號(minimum-on-time signal)以響應於輸入功率與輸出功率之至少一項的測量大小的變化。
電源轉換器可包括：控制器(controller)，用以輸出脈衝寬度調變訊號(pulse-width-modulated signal)PWM至電源開關，脈衝寬度調變訊號PWM將根據設定訊號(set signal)SET、重置訊號(reset signal)RESET以及適性最小開啟時間訊號予以測定。
脈衝寬度調變訊號PWM的持續期間可根據適性最小開啟時間訊號的下降邊緣與重置訊號RESET的上升邊緣 之後一個予以測定。轉換器可包括：同步器(synchronizer)，用以使適性最小開啟時間訊號的上升邊緣與設定訊號SET的上升邊緣同步。適性振盪器可包括：第一比較器(comparator)，用以比較所測量的大小與參考值且輸出第一比較值；以及第二比較器，用以比較第一比較值與在設定訊號SET的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值。
電源轉換器可包括：同步器，用以使適性最小開啟時間訊號的上升邊緣與設定訊號SET的上升邊緣同步。適性最小開啟時間訊號的下降邊緣可對應於指出第一比較值超過電荷值的第二比較值。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供積體電路(integrated circuit)分別予以實現，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率；以及控制器，用以輸出脈衝寬度調變訊號PWM至電源開關，脈衝寬度調變訊號PWM將根據設定訊號SET、重置訊號RESET以及隨輸入功率與輸出功率之至少一項的測量大小的變化而改變的適性最小開啟時間訊號予以測定。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供一種驅動電源轉換器的電源開關的方法分別予以實現，此方法包括：偵測從外部電源輸入到電源開關的輸入功率與電源開關所輸出的輸出功率之至少一項的大小的變化；根據所偵測的大小產生適性最小開啟時間訊號；以及利用適性最小開啟時間訊號驅動電源開關。
驅動電源開關可包括使用設定訊號SET及重置訊號 RESET。此方法可包括使適性最小開啟時間訊號的上升時間與設定訊號SET的上升時間同步。產生適性最小開啟時間訊號可包括：比較所偵測的大小與參考值且輸出第一比較值；以及比較第一比較值與在設定訊號SET的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值。
產生適性最小開啟時間訊號可包括當第二比較值指出第一比較值超過電荷值時提供適性最小開啟時間訊號的下降邊緣。
驅動電源開關可包括由設定訊號SET、重置訊號RESET以及適性最小開啟時間訊號產生脈衝寬度調變訊號PWM。
脈衝寬度調變訊號PWM可變成低準位以響應於設定訊號SET的上升邊緣且可變成高準位以響應於適性最小開啟時間訊號的下降邊緣與重置訊號RESET的上升邊緣之後一個。適性最小開啟時間訊號的持續期間可能與所偵測的大小成反比。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供電源轉換器分別予以實現，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率；以及適性最小開啟時間訊號產生單元，用以產生電源開關的適性最小開啟時間訊號，其持續期間與輸入功率與輸出功率之至少一項的測量大小成反比。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供積體電路分別予以實現，包括電源開關、處理單元以及與處理 單元操作性耦合的記憶體單元，此記憶體包含操作指令，其使處理單元：偵測從外部電源輸入到電源開關的輸入功率與電源開關所輸出的輸出功率之至少一項的大小變化；根據所偵測的大小產生適性最小開啟時間訊號；以及利用適性最小開啟時間訊號驅動電源開關。
積體電路可包括功能電路，用以由電源開關接收功率。可供應電源開關的功率給外部功能電路。
上述和其他特徵和優點之至少一個可藉由提供適性振盪器分別予以實現，包括：偵測器(detector)，用以偵測第一訊號的測量大小的變化且輸出所偵測的值；以及比較器，用以比較所偵測的值與具有斜坡式上升斜率及瞬間下降斜率的第二訊號，並且輸出其持續期間與所偵測的值成反比的第三訊號。
偵測器可包括比較器，用以比較所測量的大小與預定值。斜坡式上升斜率可對應於電容器(capacitor)的充電期間，而瞬間下降斜率則可對應於電容器的放電期間。適性振盪器可包括同步器，用以使第二訊號的斜坡開始時間與第三訊號的上升邊緣同步。第三訊號的下降邊緣可對應於所偵測的值與第二訊號的交叉。
上述和其他特徵和優點之至少一個可分別藉由提供具有機器可存取的媒體的製品予以實現，所述媒體包含當被機器存取時使機器執行一種驅動電源轉換器的電源開關的方法的資料，所述方法包括：偵測從外部電源輸入到電源開關的輸入功率與電源開關所輸出的輸出功率之至少一 項的大小變化；根據所偵測的大小產生適性最小開啟時間訊號；以及利用適性最小開啟時間訊號驅動電源開關。
為了讓本發明的上述和其他特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉其較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
2007年8月28日在韓國智慧財產局提出申請且名稱為「具適性最小開啟時間控制的切換直流對直流轉換器與適性地控制切換直流對直流轉換器的最小開啟時間的方法」的韓國專利申請案第2007-86371號之全部揭露內容均併入本案供參考。
以下將參考繪示實施例之附圖更完整地說明本發明的實施例。然而，本發明可能以許多不同的形式來實施，因此不應視為侷限於在此所述之實施例。相反地，提供這些實施例將使得本發明的揭露更為徹底及完全，且將更完整地傳達本發明的範疇給熟習此技藝者。
除非另有定義，否則在此所使用的所有術語(包括技術及科學術語)都具有如任一熟習此技藝者所通常了解的意義。更須知術語(例如通用字典所定義的術語)的意義解釋應符合其依據相關技藝的意義，而不應以理想化或過於形式化的意義來解釋，除非在此特別如此定義。
圖1是根據實施例之切換直流對直流轉換器的一般時序圖。如圖1所示，在本發明的實施例中，當供應給直流對直流轉換器的電源電壓訊號(source voltage signal)VBATT增加時，與供應給直流對直流轉換器的電源開關的訊號相對應之最小開啟時間訊號MinON的特性可能改變。例如，最小開啟時間訊號MinON的個別上升與下降邊緣之間的時間間隔△t可能減少。亦即，可根據最大供應電壓的偵測大小來設定及改變最小開啟時間訊號MinON的最小負荷。
亦即，設定訊號SET(亦即，固定的工作時脈訊號)可具有均勻的脈衝(pulse)波形以致其相鄰的上升及下降邊緣之間的時間間隔是固定的，而最小開啟時間訊號MinON的脈衝寬度(pulse-wildths)(亦即，可變的工作時脈)則可根據電源電壓訊號VBATT的特性改變。尤其，最小開啟時間訊號MinON的上升邊緣可對應於(亦即，可同時地重疊於)設定訊號SET的上升邊緣，而最小開啟時間訊號MinON的下降邊緣則可相對於設定訊號SET的個別上升邊緣隨時間改變。
並且，例如在本發明的實施例中，當輸入電源電壓訊號VBATT減少時，最小開啟時間訊號MinON的脈衝寬度可能與輸入電源電壓VBATT的大小變化(例如，減少的數量)成正比地逐漸增加。例如，可根據輸入電源電壓訊號VBATT的大小的減少來增加最小開啟時間訊號MinON的最小負荷。因此，在本發明的實施例中，當輸入電源電壓訊號VBATT的大小減少時，可減少電源開關的切換次數且可增加電源開關的開啟時間。由此，可產生及儲存更多的能量於元件(例如，直流對直流產生器的電感器)中，且 由其輸出直流輸出電壓Vo。可供應直流輸出電壓Vo給與直流對直流產生器電性耦合的功能電路，例如編碼器、解碼器、處理器等等。結果，當例如輸入電源電壓訊號VBATT減少時可藉由減少電源開關的切換損耗(藉由增加其最小開啟時間)來增加直流對直流轉換器的效率。
圖2是根據實施例之切換直流對直流轉換器100的方塊圖。參照圖2，直流對直流轉換器100可包括參考訊號產生器(reference generator)120、適性工作比振盪器(adaptive duty-ratio oscillator)140、控制器160以及電源開關180。The直流對直流轉換器100可be連接ed to a供應輸入電源電壓訊號VBATT的電源、供應啟用訊號Enable的端子(terminal)以及輸出直流輸出電壓Vo的端子。如圖2所示，參考訊號產生器120可輸出參考訊號(reference signal)REF到控制器160。適性工作比振盪器140可輸出設定訊號SET及最小開啟時間訊號MinON到控制器160。控制器160可輸出脈衝寬度調變訊號PWM到電源開關180作為響應。脈衝寬度調變訊號PWM可控制電源開關180的工作週期，因而控制直流輸出電壓Vo的大小。
圖3是根據實施例之直流對直流轉換器100的第一實施例的電路圖。參照圖3，控制器160可包括加法器(adder)261、閘極驅動器(gate driver)262、電流感測器(current sensor)264、斜坡訊號產生器(ramp generator)266、積分器(integrator)268以及比較器270。電源開關180可包括串列連接在第一電源(例如，供應輸入電源電壓訊號 VBATT的電池)與第二電源(例如，接地)之間的第一及第二電晶體282及284。第一電晶體282可能是p型(例如，P通道金屬氧化物半導體(PMOS))電晶體，而第二電晶體284則可能是n型(例如，N通道金屬氧化物半導體(NMOS))電晶體。因此，第一電晶體282可在脈衝寬度調變訊號PWM是低準位時導通且可在脈衝寬度調變訊號PWM是高準位時斷開，而第二電晶體284則可在脈衝寬度調變訊號PWM是高準位時導通且可在脈衝寬度調變訊號PWM是低準位時斷開。電源開關180的輸出端子可與電感器286電性耦合，並且脈衝寬度調變訊號PWM連同電感器286可驅動電源開關180產生直流輸出電壓Vo。
參照圖3，參考訊號產生器120可產生及輸出參考電壓REF，其可被供應給控制器160的積分器268。積分器268也可接收回授直流輸出訊號(feedback DC output signal)FB，並且可根據回授直流輸出訊號FB及參考電壓REF產生控制電壓(control voltage)Vc。
適性工作比振盪器140可接收輸入電源電壓訊號VBATT且可由其測定輸入電源電壓VBATT的變化。適性工作比振盪器140可根據所測定的輸入電源電壓VBATT變化產生設定訊號SET，其可被供應給閘極驅動器262及斜坡訊號產生器266。適性工作比振盪器140也可根據所接收的輸入電源電壓VBATT產生適性最小開啟時間訊號MinON且可供應適性最小開啟時間訊號MinON給閘極驅動器262。尤其，當直流對直流轉換器100以穩定狀態操 作時，適性工作比振盪器140可產生設定訊號SET以及與最小開啟時間相對應的適性最小開啟時間訊號MinON可變工作時脈。
圖4是根據實施例之可供圖3的直流對直流轉換器100的斜坡訊號產生器266、電流感測器264以及加法器261使用的訊號的波形圖，圖5是根據實施例之圖3的直流對直流轉換器100的閘極驅動器262的方塊圖，並且圖6是根據實施例之可供圖5的閘極驅動器262使用的訊號的波形圖。
參照圖3及4，斜坡訊號產生器266可接收設定訊號SET且可輸出斜坡訊號(ramp signal)Ramp到加法器261。電流感測器264可由輸入電源電壓VBATT(例如電池)感測電流，且可輸出感測電流訊號(sensed current signal)CS到加法器261。如圖4所示，可使斜坡訊號Ramp與感測電流訊號CS同步且具有相同的工作週期以響應於設定訊號SET，並可幫助保護次諧波振盪(sub-harmonic oscillation)。加法器261可接收斜坡訊號Ramp及感測電流訊號CS，且可輸出感測電壓訊號(sensed voltage signal)Vsense到比較器270的一端子。積分器268所輸出的控制電壓Vc可被供應給比較器270的另一端子。由此，比較器270可接收感測電壓訊號Vsense及控制電壓Vc，且可根據其比較輸出重置訊號RESET到閘極驅動器262。
參照圖3、5以及6，閘極驅動器262可接收重置訊號RESET、設定訊號SET以及適性最小開啟時間訊號 MinON，且可輸出脈衝寬度調變訊號PWM到電源開關180的電晶體282、284。在本發明的實施例中，當供應給適性工作比振盪器140之所測量的輸入電源電壓VBATT改變時，為了維持直流對直流轉換器100的效率，適性工作比振盪器140可輸出適性最小開啟時間訊號MinON，其具有根據例如電源開關180的切換損耗來調整的脈衝寬度。
亦即，例如在本發明的實施例中，適性工作比振盪器140可增加與輸入電源電壓VBATT的減少成正比之適性最小開啟時間訊號MinON的寬度，以便減少電源開關180的切換損耗且維持直流對直流轉換器100的效率。當供應給適性工作比振盪器140的輸入電源電壓VBATT相對於先前的測量/測定增加時，適性工作比振盪器140可減少適性最小開啟時間訊號MinON的寬度以維持直流對直流轉換器100的效率。
參照圖6，在缺少適性最小開啟時間控制機制的直流對直流控制器中，脈衝寬度調變訊號Normal PWM可具有固定的工作週期，其中脈衝寬度調變訊號Normal PWM的下降邊緣對應於設定訊號SET的上升邊緣且脈衝寬度調變訊號Normal PWM的上升邊緣對應於重置訊號RESET的上升邊緣。
反之，在根據本發明的實施例之包含適性最小開啟時間控制機制的直流對直流轉換器100中，脈衝寬度調變訊號PWM可具有可變的圖案。亦即，在此種例子中，脈衝寬度調變訊號PWM的下降邊緣可對應於適性最小開啟時 間訊號MinON的上升邊緣，其可對應於設定訊號SET的上升邊緣，而脈衝寬度調變訊號PWM的上升邊緣則可對應於同脈衝之適性最小開啟時間訊號MinON的下降邊緣及/或重置訊號RESET的上升邊緣。在實施例中，脈衝寬度調變訊號PWM可對應於反相的適性最小開啟時間訊號MinON。
因此，若輸入電源電壓VBATT保持固定在預定值或於預定範圍內，則可對應於脈衝寬度調變訊號PWM的下降邊緣之適性最小開啟時間訊號MinON的上升邊緣也可對應於重置訊號RESET的上升邊緣。然而，若輸入電源電壓VBATT改變，則為了改善效率適性最小開啟時間訊號MinON的上升邊緣可發生在重置訊號RESET的上升邊緣之後。由此，在此種例子中，可忽略重置訊號RESET。因此，在實施例中，脈衝寬度調變訊號PWM的上升邊緣可對應於重置訊號RESET的上升邊緣與適性最小開啟時間訊號MinON的下降邊緣之後一個。
並且，在實施例中，可根據適性工作比振盪器140所測定的輸入電源電壓VBATT的變化來調整脈衝寬度調變訊號PWM。當脈衝寬度調變訊號PWM是低準位(“關閉”)時，第一電晶體282(亦即，p型電晶體)將導通且第二電晶體284(亦即，n型電晶體)將斷開，以致電感器電流Iind可增加。
圖7是圖2的直流對直流轉換器100的時序圖。參照圖7，設定訊號SET可對應於固定的工作時脈，而最小開 啟時間訊號MinON則可對應於可變的工作時脈。在電池處於低準位(亦即，輸入電源電壓VBATT處於相對較低的準位)期間，最小開啟時間訊號MinON的脈衝的寬度可能比在電池處於相對較高的準位(亦即，輸入電源電壓VBATT處於相對較高的準位)期間最小開啟時間訊號MinON的脈衝的寬度寬。由於最小開啟時間訊號MinON的較寬的寬度，因此可增加電流流經電感器286的時間間隔△t以便至少部分地補償輸入電源電壓VBATT的降低，並且改善及/或維持直流對直流轉換器100的效率。尤其，一般而言流經電感器286的電流遵循方程式2所述之關係：Iind=△t(VL /L) (方程式2)
其中Iind對應於流經電感器286的電流，△t對應於充電電感器286的時間間隔，對應於電感器286所儲存的電壓以及L對應於電感器286的電感。由方程式2可看出在實施例中可能藉由利用最小開啟時間訊號增加△t來完全地或實質上補償VL 的減少。由此，在本發明的實施例中，最小開啟時間訊號MinON的△t在相對較低的電壓(例如，低準位的電池)期間可大於在相對較高的電壓(例如，高準位的電池)期間。
圖8是可供圖2的直流對直流轉換器100使用的適性工作比振盪器140的電路圖，並且圖9是根據實施例之圖8的適性工作比振盪器140的時序圖。
參照圖8，適性工作比振盪器140可包括參考訊號產 生器800、振盪器860、脈衝產生器820、比較器830以及同步器840。參考訊號產生器800可包括例如能帶隙參考(band-gap reference,BGR)電路、比較器805、電壓源(例如，電池)以及電阻器(resistors)R1、R2，並且可輸出參考訊號REF。參考訊號產生器800可作為接收輸入電源電壓VBATT且輸出參考訊號REF的反相放大器(amplifier)，參考訊號REF可對應於反相的及/或放大的輸入電源電壓VBATT。參考訊號REF可被供應給比較器830的第一端子。
充電放電脈衝產生器(charging-discharging pulse generator)820可包括p型電晶體P1和n型電晶體N1、電流源(current source)Ichg以及電容器C，並且可輸出充電電壓脈衝訊號(charged voltage pulse signal)Vchg以響應於供應給其電晶體P1、N1的閘極之反相設定訊號(inverse set signal)SETB(亦即，反相的設定訊號SET)。充電脈衝訊號Vchg可被供應給比較器830的另一端子。比較器830可比較充電脈衝訊號Vchg與參考訊號REF，並且可輸出比較電壓(comparison voltage)Vcomp到同步器840的第一端子。
振盪器860可產生及輸出反相設定訊號SETB到電晶體P1、N1的閘極與同步器840的第二端子。同步器840被繪示為反或(NOR)閘極，但是並未侷限於此。同步器840可使適性最小開啟時間訊號MinON的上升邊緣與設定訊號SET的上升邊緣(或如圖9所示，反相設定訊號SETB的下降邊緣)同步。
參照圖9，參考訊號REF可與輸入電源電壓VBATT成反比。由此，當輸入電源電壓VBATT減少時，參考訊號REF將增加。並且，如圖9所示，當反相設定訊號SETB是低準位時，充電放電脈衝產生器820的n型電晶體N1將斷開，而充電放電脈衝產生器820的p型電晶體P1則可導通且充電電容器C以致充電電壓Vchg可處於高準位狀態。當反相設定訊號SETB是高準位時，充電放電脈衝產生器820的p型電晶體P1將斷開，而充電放電脈衝產生器820的n型電晶體N1則可導通且放電電容器C以致充電電壓Vchg可處於低準位狀態。
此外，如圖9所示，可由充電電壓Vchg與參考訊號REF之間的比較獲得比較電壓Vcomp。比較電壓Vcomp的上升邊緣可對應於參考訊號REF與充電電壓Vchg的大小相同的時間點，並且比較電壓Vcomp的下降邊緣可對應於反相設定訊號SETB的下降邊緣。
參照圖9，適性最小開啟時間訊號MinON的下降邊緣可對應於比較電壓Vcomp的上升邊緣且適性最小開啟時間訊號MinON的上升邊緣可對應於反相設定訊號SETB的下降邊緣。
並且，參照圖9，如上所述，當輸入電源電壓VBATT減少時，適性最小開啟時間訊號MinON的個別的下降與上升邊緣之間的時間間隔△t也可能減少。
在上述實施例中，直流對直流轉換器100偵測輸入電源電壓VBATT且根據所偵測的輸入電源電壓VBATT控 制供應給電源開關180的最小開啟時間訊號MinON的工作比(duty ratio)。然而，本發明的實施例並未侷限於此。例如，在本發明的實施例中，可偵測輸出電壓且可根據所偵測的輸出電壓控制最小開啟時間訊號MinON的工作比。在某些實施例中，可根據所偵測的輸出電壓及所偵測的輸入電壓兩者控制最小開啟時間訊號MinON的工作比。
圖10是根據另一實施例之切換直流對直流轉換器1000的方塊圖。在圖10所示之實施例中，直流對直流轉換器1000可包括由電源開關980偵測輸出直流電壓Vo之電壓偵測器900。電壓偵測器900可包括例如電流偵測器905、電流/電壓轉換器(I/V converter)910、二極體(diode)915、電容器C、放大器920、比較器930以及電阻器R1、R2。因此，在某些實施例中，電壓偵測器可用以測定直流輸出電壓且根據所測定的輸出電壓調整直流對直流產生器的最小開啟時間MinON。
圖11是根據實施例之驅動電源轉換器的電源開關的方法的流程圖。參照圖11，所述方法可包括偵測從外部電源輸入到電源開關的輸入功率與電源開關所輸出的輸出功率之至少一項的大小變化(501)。其次，所述方法可包括根據所偵測的大小產生適性最小開啟時間訊號(505)。並且，所述方法可包括利用適性最小開啟時間訊號驅動電源開關(510)。如上所述，藉由根據適性最小開啟時間訊號驅動電源轉換器的電源開關，可經由控制電源開關的工作週期改善電源轉換器的效率。
現在將詳細參考本發明之實施例，其例子並於附圖中予以繪示，其中相同的參考數字皆表示相同的元件。為了解釋本發明，因此以下將參照附圖說明其實施例。
雖然已經揭露本發明的較佳實施例，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神的情況下，當可作些許之更動，因此本發明的權利保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧直流對直流轉換器
120‧‧‧參考訊號產生器
140‧‧‧適性工作比振盪器
160‧‧‧控制器
180‧‧‧電源開關
261‧‧‧加法器
262‧‧‧閘極驅動器
264‧‧‧電流感測器
266‧‧‧斜坡訊號產生器
268‧‧‧積分器
270‧‧‧比較器
282‧‧‧第一電晶體
284‧‧‧第二電晶體
286‧‧‧電感器
800‧‧‧參考訊號產生器
805‧‧‧比較器
820‧‧‧充電放電脈衝產生器
830‧‧‧比較器
840‧‧‧同步器
860‧‧‧振盪器
900‧‧‧電壓偵測器
905‧‧‧電流偵測器
910‧‧‧電流/電壓轉換器
915‧‧‧二極體
920‧‧‧放大器
930‧‧‧比較器
980‧‧‧電源開關
1000‧‧‧直流對直流轉換器
BGR‧‧‧能帶隙參考
C‧‧‧電容器
CS‧‧‧感測電流訊號
Enable‧‧‧啟用訊號
Ichg‧‧‧電流源
Iind‧‧‧電感器電流
FB‧‧‧回授直流輸出訊號
MinON‧‧‧最小開啟時間訊號
N1‧‧‧n型電晶體
Normal PWM‧‧‧脈衝寬度調變訊號
P1‧‧‧p型電晶體
PWM‧‧‧脈衝寬度調變訊號
R1‧‧‧電阻器
R2‧‧‧電阻器
RAMP‧‧‧斜坡訊號
REF‧‧‧參考訊號
RESET‧‧‧重置訊號
SET‧‧‧設定訊號
SETB‧‧‧反相設定訊號
VBATT‧‧‧電源電壓訊號
Vc‧‧‧控制電壓
Vchg‧‧‧充電電壓脈衝訊號
Vcomp‧‧‧比較電壓
Vo‧‧‧輸出直流電壓
VSENSE‧‧‧感測電壓訊號
△t‧‧‧時間間隔
圖1是根據實施例之切換直流對直流轉換器的一般時序圖。
圖2是根據實施例之切換直流對直流轉換器的方塊圖。
圖3是根據實施例之直流對直流轉換器的第一實施例的電路圖。
圖4是根據實施例之可供圖3的直流對直流轉換器的斜坡訊號產生器、電流感測器以及加法器使用的訊號的波形圖。
圖5是根據實施例之圖3的直流對直流轉換器的閘極驅動器的方塊圖。
圖6是根據實施例之可供圖5的閘極驅動器使用的訊號的波形圖。
圖7是圖2的直流對直流轉換器的時序圖。
圖8是可供圖2的直流對直流轉換器使用的適性工作比振盪器的電路圖。
圖9是根據實施例之圖8的適性工作比振盪器的時序圖。
圖10是根據另一實施例之切換直流對直流轉換器的方塊圖。
圖11是根據實施例之驅動電源轉換器的電源開關的方法的流程圖。
100‧‧‧直流對直流轉換器
120‧‧‧參考訊號產生器
140‧‧‧適性工作比振盪器
160‧‧‧控制器
180‧‧‧電源開關
Enable‧‧‧啟用訊號
MinON‧‧‧最小開啟時間訊號
PWM‧‧‧脈衝寬度調變訊號
REF‧‧‧參考訊號
SET‧‧‧設定訊號
VBATT‧‧‧電源電壓訊號
Vo‧‧‧輸出直流電壓

Claims (22)

  1. 一種電源轉換器，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率；適性振盪器，用以輸出所述電源開關的適性最小開啟時間訊號以響應於所述輸入功率的測量大小的變化；以及控制器，用以輸出脈衝寬度調變訊號到所述電源開關，所述脈衝寬度調變訊號將根據設定訊號、重置訊號以及所述適性最小開啟時間訊號予以測定；其中所述適性振盪器包括：第一比較器，用以比較所述測量大小與參考值且輸出第一比較值；以及第二比較器，用以比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中所述脈衝寬度調變訊號的持續期間將根據所述適性最小開啟時間訊號的下降邊緣與所述重置訊號的上升邊緣之後一個予以測定。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，更包括同步器，用以使所述適性最小開啟時間訊號的上升邊緣與所述設定訊號的上升邊緣同步。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，更包括同步器，用以使所述適性最小開啟時間訊號的上升邊緣與所述設定訊號的上升邊緣同步。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電源轉換器，其中所述適性最小開啟時間訊號的下降邊緣對應於指出所述第一比較值超過所述電荷值的所述第二比較值。
  6. 一種積體電路，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率；以及控制器，用以輸出脈衝寬度調變訊號到所述電源開關，所述脈衝寬度調變訊號將根據設定訊號、重置訊號以及隨所述輸入功率的測量大小的變化而改變的適性最小開啟時間訊號予以測定，其中藉由比較所述測量大小與參考值且輸出第一比較值、以及比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值來產生所述適性最小開啟時間訊號。
  7. 一種驅動電源轉換器的電源開關的方法，包括：偵測從外部電源輸入到所述電源開關的輸入功率的大小的變化；根據所述偵測大小產生適性最小開啟時間訊號；以及利用所述適性最小開啟時間訊號、設定訊號以及重置訊號驅動所述電源開關；其中產生所述適性最小開啟時間訊號的步驟包括：比較所述偵測大小與參考值且輸出第一比較值；以及比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之驅動電源轉換器的電源開關的方法，更包括使所述適性最小開啟時間訊號的上升時間與所述設定訊號的上升時間同步。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之驅動電源轉換器的電源開關的方法，其中產生所述適性最小開啟時間訊號的步驟包括當所述第二比較值指出所述第一比較值超過所述電荷值時提供所述適性最小開啟時間訊號的下降邊緣。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之驅動電源轉換器的電源開關的方法，其中驅動所述電源開關的步驟包括由所述設定訊號、所述重置訊號以及所述適性最小開啟時間訊號產生脈衝寬度調變訊號。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之驅動電源轉換器的電源開關的方法，其中所述脈衝寬度調變訊號變成低準位以響應於所述設定訊號的上升邊緣且變成高準位以響應於所述適性最小開啟時間訊號的下降邊緣與所述重置訊號的上升邊緣之後一個。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之驅動電源轉換器的電源開關的方法，其中所述適性最小開啟時間訊號的持續期間與所述偵測大小成反比。
  13. 一種電源轉換器，包括：電源開關，用以由外部電源接收輸入功率且產生輸出功率，且根據適性最小開啟時間訊號、設定訊號以及重置訊號驅動所述電源開關；以及藉由比較所述偵測大小與參考值且輸出第一比較 值、以及比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值來產生所述電源開關的所述適性最小開啟時間訊號的裝置，所述適性最小開啟時間訊號的持續期間與所述輸入功率的測量大小成反比。
  14. 一種積體電路，包括：電源開關，用以將輸出功率輸出；處理單元；以及與所述處理單元操作性耦合的記憶體單元，所述記憶體包含操作指令，使所述處理單元：偵測從外部電源輸入到所述電源開關的輸入功率的大小變化；根據所述偵測大小產生適性最小開啟時間訊號；利用所述適性最小開啟時間訊號、設定訊號以及重置訊號驅動所述電源開關；比較所述偵測大小與參考值以輸出第一比較值；以及比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值以輸出第二比較值。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路，更包括功能電路，用以由所述電源開關接收功率。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之積體電路，其中所述電源開關的所述功率被供應給外部功能電路。
  17. 一種適性振盪器，包括：偵測器，用以偵測第一訊號的測量大小的變化且輸出偵測值，所述第一訊號為由外部電源接收到的輸入功率； 以及比較器，用以比較所述偵測值與具有斜坡式上升斜率及瞬間下降斜率的第二訊號，並且輸出其持續期間與所述偵測值成反比的第三訊號。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之適性振盪器，其中所述偵測器包括比較器，用以比較所述測量大小與預定值。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之適性振盪器，其中所述斜坡式上升斜率對應於電容器的充電期間，而所述瞬間下降斜率則對應於所述電容器的放電期間。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之適性振盪器，更包括同步器，用以使所述第二訊號的斜坡開始時間與所述第三訊號的上升邊緣同步。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之適性振盪器，其中所述第三訊號的下降邊緣對應於所述偵測值與所述第二訊號的交叉。
  22. 一種機器可存取的媒體，所述媒體包含當被機器存取時使所述機器執行一種驅動電源轉換器的電源開關的方法的資料，所述方法包括：偵測從外部電源輸入到所述電源開關的輸入功率與所述電源開關所輸出的輸出功率之至少一項的大小變化；根據所述偵測大小產生適性最小開啟時間訊號；以及利用所述適性最小開啟時間訊號、設定訊號以及重置訊號驅動所述電源開關；比較所述偵測大小與參考值且輸出第一比較值；以及 比較所述第一比較值與在所述設定訊號的充電期間所達成的電荷值且輸出第二比較值。
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