TWI474146B - 用於產生pwm控制信號的裝置、控制器、系統和方法 - Google Patents
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Description
相關申請案之交互參照
此申請案係主張2011年3月11日申請且名稱為“在低工作週期運作下用於避免電壓調節器內的控制器引起的脈波跳略之系統與方法”的美國臨時申請案號61/451,703、以及2011年9月19日申請且名稱為“在低工作週期運作下用於避免控制器引起的脈波跳略之系統與方法”的美國申請案號13/235,586的優先權,該些美國申請案係被納入在此作為參考。
本發明係有關於電壓調節器,並且更特別是有關於包含一用於避免在低工作週期運作下於該產生的PWM控制信號中的脈波跳略的PWM調變器之電壓調節器。
具有工作週期控制的類比電壓調節器的控制器係產生一脈波寬度調變的(PWM)輸出,該PWM輸出係驅動該電壓調節器的功率級的切換電晶體,該電壓調節器係轉換一輸入電壓成為一調節後的輸出電壓。該類比電壓調節器的控制器係藉由提供一控制輸入到一PWM調變器來產生該PWM信號。一典型的PWM調變器是由一PWM比較器所組成。該PWM比較器係藉由比較一控制信號與一鋸齒斜波電壓波形來產生一PWM輸出控制信號。在低工作週期運作的期間,該控制信號(通常是一誤差放大器的一輸出)將會運作在靠近該鋸齒波形的底部。在此運作模式中,該PWM調變器可能會因為非理想的波形、在該控制信號中的切換漣波以及在該類比電路中潛在的非線性而跳略PWM脈波。該脈波跳略將會造成較高的輸出電壓漣波,此可能會違反電壓調節的規格並且也導致不穩定的動作。一種能夠提供一將會使得該控制信號不運作在靠近該調變器斜波的底部並且避免脈波跳略之可變的調變斜波特性的實施方式將會是所期望的。
如同在此所揭露及敘述的,在本發明的一特點中,本發明係包括一種裝置,其係包含一用於響應於一輸入電壓及多個驅動控制信號以產生一調節後的輸出電壓的電壓調節器。一誤差放大器係響應於該調節後的輸出電壓以及一參考電壓以產生一誤差電壓信號。一PWM調變器係響應於該誤差電壓信號、一斜波電壓以及該參考電壓的一倒數以產生一PWM控制信號。該PWM調變器係避免在低工作週期狀況下於該產生的PWM控制信號中的脈波跳略。驅動器電路係響應於該PWM控制信號以產生該等驅動控制信號。
現在參照到圖式,其中相同的元件符號在此被使用來指明全文中相似的元件,一種在低工作週期運作下用於避免控制器引起的脈波跳略之系統與方法的各種視圖及實施例係被描繪及敘述,並且其它可行的實施例亦被描述。該些圖並不必然依照比例繪製,並且在一些情形中該圖式只為了說明之目的而在一些地方已被放大及/或簡化。具有此項技術的通常知識者根據以下可行的實施例之例子將會體認到有許多可能的應用及變化。
具有工作週期控制的類比電壓調節器的控制器係產生一脈波寬度調變的(PWM)輸出,該PWM輸出係驅動一電壓調節器的一功率級的切換電晶體,該電壓調節器係轉換一輸入電壓成為一調節後的輸出電壓。該類比電壓調節器的控制器係藉由提供一控制輸入到一PWM調變器來產生該PWM信號。一典型的PWM調變器是由一PWM比較器所組成。該PWM比較器係藉由比較一控制信號與一鋸齒斜波電壓波形來產生一PWM輸出控制信號。在低工作週期運作的期間,該控制信號(通常是一誤差放大器的一輸出)將會運作在靠近該鋸齒波形的底部。在此運作模式中,該PWM調變器可能會因為非理想的波形、在該控制信號中的切換漣波以及在該類比電路中潛在的非線性而跳略PWM脈波。該脈波跳略將會造成較高的輸出電壓漣波,此可能會違反電壓調節的規格並且也導致不穩定的動作。以下的實施方式係使用一種提供可變的調變器斜波特性的調變器,該可變的調變器斜波特性將會使得該控制信號不運作在靠近該調變器斜波的底部並且避免脈波跳略。此外,一種用於補償由該可變的調變器斜波特性所產生的可變的調變器增益之方法係維持該電壓調節器最佳的動態效能。
現在參照到圖式而且尤其是參照到圖1,其係描繪有一具有相關的工作週期控制電路之降壓調節器的概要方塊圖。該輸入電壓VIN
係被施加在一輸入電壓節點102。一第一切換電晶體104係使得其汲極/源極路徑連接在節點102及節點106之間。一第二切換電晶體108係使得其汲極/源極路徑連接在節點106及接地之間。切換電晶體104及108的閘極係分別連接以接收來自一驅動器電路110的控制信號。該驅動器電路係響應於一來自一PWM調變器112的PWM控制信號來產生驅動信號QU至電晶體104以及驅動信號QL至電晶體108。該PWM調變器112係響應於來自一誤差放大器114的誤差輸出COMP信號以及一斜波信號來產生該PWM控制信號。二極體的模擬係藉由在偵測到負載電流為零時,關斷該下方的FET(第二切換電晶體108)來加以達成。
該降壓調節器進一步包含一連接在節點106及節點118之間的電感器116。一電流感測器120係在節點118監視流過該電感器116的電流,並且在節點122產生一IDROOP
電流感測信號至該誤差放大器114之反相的輸入。一電容器124係連接在節點118及接地之間。該調節後的輸出電壓VOUT
係從節點118被提供。該輸出電壓VOUT
係在節點118透過一由電阻器126、128及電容器130所構成的RC電路來加以監測。電阻器126係連接在節點118及節點122之間。和電阻器126並聯的是在節點122及節點118之間的電阻器128及電容器130的串聯連接。
該誤差放大器114係比較該監測到的輸出電壓VOUT
以及一參考電壓VREF
,該參考電壓VREF
係被施加至該誤差放大器114之一非反相的輸入。一回授信號係在該誤差放大器114的輸出和其非反相的輸入之間的電容器132與134以及電阻器136所構成者來加以提供。電容器134係連接在該誤差放大器114的輸出以及在節點122的非反相的輸入之間。和電容器134並聯連接的是串聯連接的電容器132及電阻器136。
理想上,該PWM調變器的增益在整個工作週期範圍上都是線性的。在來自該誤差放大器的輸出以及非理想的調變器電路的COMP信號內的切換漣波在低工作週期運作下可能造成非線性的調變器動作。這些非線性可能在該電壓調節器內導致脈波跳略以及運作的不穩定性。
現在參照圖2,其係描繪有和圖1的電路的理想運作相關的調變器及輸出的波形。該輸出電壓202係響應於該參考電壓Vref
203的斜波變化,將調節後的輸出電壓VOUT
描繪成從點204增高到點206。來自該誤差放大器114的輸出的COMP信號208亦將會響應於該輸出電壓202上的變化,從點210穩定地增高到點212,然後降低。被施加作為該PWM調變器112的一輸入的RAMP信號214係包括一在最小值及最大值之間增高的鋸齒電壓波形。響應於該COMP信號208以及該RAMP信號214之間的交點,該PWM信號216係被產生。該PWM信號216的一上升邊緣係響應於該RAMP信號降低到該COMP信號208之下而被產生。類似地,該PWM信號的下降邊緣係響應於該RAMP信號214上升到該COMP信號208之上而被產生。該電流感測信號IDROOP
對於該COMP信號208只有小影響。
現在參照圖3,其係描繪有一電壓調節器以及理想的調變器在該調節後的輸出電壓降低時的輸出波形。該輸出電壓VOUT
波形202係響應於該參考電壓Vref
203的斜波變化而從點302降低到點304。類似地,來自該誤差放大器114的輸出的COMP信號208亦將會從點306降低到點308,因為該輸出電壓VOUT
係被誤差放大器114所監測。在該PWM調變器112之內,該COMP信號208係和該RAMP信號214比較,以便產生該PWM控制信號216。每次該RAMP信號214降低到該COMP信號218之下時,該PWM信號216的一上升邊緣係被產生。當該RAMP信號214上升到該COMP信號218之上時,該PWM信號216的一下降邊緣係被產生。
在理想的運作中,該PWM調變器112將會持續運作,而在該COMP信號靠近點308的下方範圍中不會有脈波跳略問題的產生。當該COMP信號210在RAMP信號214的低側時,在低工作週期運作下,在該COMP信號上的切換漣波以及非理想的調變器電路可能會造成非線性的調變器動作。這些非線性可能導致脈波跳略及不穩定性。
現在參照圖4,其係描繪有當該降壓調節器因為脈波跳略而運作在輸出電壓擺動到一可接受的窗範圍之外(脫離調節)時的降壓調節器及非理想的調變器的運作。由於在CPU調節器的輸出電壓上的非常嚴格的容限,此可能會造成問題。在此例中,該輸出電壓VOUT
202係響應於該參考電壓Vref
203的斜波變化而從點402降低到點404。該輸出電壓VOUT
202將會增高到達點406。然而,由於脈波跳略,在點404及點408之間,該控制電路及調節器係脫離範圍410內的調節來運作。可以看出此對於該COMP信號208的影響。該COMP信號208係從點412降低到點414。從點412到點414,該COMP信號將會反應於該輸出電壓正在脫離調節,並且從點414到點416將會反應於該輸出電壓是在調節中。該PWM信號216係響應於在該RAMP信號214以及該COMP信號208之間的交點而被產生。該PWM信號216的上升邊緣係響應於該斜波信號降低到該COMP信號208之下而被產生,並且該PWM信號的下降邊緣係響應於該RAMP信號214超過該COMP信號208而被產生。然而,一脈波跳略問題係發生在點416之處。此係發生在該COMP信號208靠近該RAMP信號214的底部的低工作週期運作的期間。因此,一脈波係在該PWM信號216之內被跳略,其原本應該大致被設置在418之處。在418之處的脈波跳略係使得該輸出電壓擺盪而落到該電壓調節器的一可接受的窗範圍之外。
現在參照圖5,其係描繪有一種消除該電壓調節器內的脈波跳略事件之PWM調變器的方塊圖。一第一比較器502係在其非反相的輸入處接收該斜波電壓信號VDOWN_RAMP
。該VDOWN_RAMP
信號係設定穩態的PWM切換頻率。當此向下的斜波信號交叉而到VCOMP之下時,該PWM信號係被導通。該第一比較器502係另外在其非反相的輸入處接收該誤差電壓信號VCOMP
。該比較器502的輸出係被提供至一脈波產生電路504,該脈波產生電路504係響應於該比較器502的輸出變為一邏輯“高”位準來產生一輸出脈波。該脈波產生電路504的輸出係連接至該SR閂鎖506的S輸入。
該誤差電壓VCOMP
亦施加到一加總電路508的一第一輸入。該加總電路508的另一輸入係接收一電流感測信號Ki
×Iaverage
。此電流感測信號係包括來自該電流感測電路120的電流感測信號。該電流感測信號係藉由該加總電路508而從該誤差信號VCOMP
中減去,以產生一信號VCOMP1
。該新的信號VCOMP1
係被提供至一第二比較器510的反相的輸入。該第二比較器510的非反相的輸入係接收一在一節點512之處被產生的信號VUP_RAMP
。當該PWM信號被導通時,該VUP_RAMP
信號開始充電。當該VUP_RAMP
信號交叉到該信號VCOMP1之上時,該PWM信號係被關斷。該VUP_RAMP
是決定該控制信號COMP運作在何處的主要斜波信號。因此,當一1/VREF乘法器乘上該標稱的UP_RAMP變化率(slew rate)時,該RAMP信號在其餘的討論部分可被視為該VUP_RAMP
,因為此係被乘上1/VREF後的信號。該比較器510的輸出係被提供至該SR閂鎖506的R輸入。
產生在節點512之處的VUP_RAMP
信號係響應於一電流源514而被產生,該電流源514係響應於一電流控制信號IBALANCE
而被提供到該節點512中。該電流源514係另外響應於一乘法器電路516的一輸出。該乘法器電路516係結合該IUPRAMP_NOM
控制信號以及該參考電壓的倒數。該IUPRAMP_NOM
控制信號係設定該VUP_RAMP
信號的標稱電壓變化率。為了增高該VUP_RAMP
信號的電壓變化率,該標稱的電流IUPRAMP_NOM
控制信號係乘上1/VREF
。此係修正該VUP_RAMP
信號變化率,以將VCOMP
保持在相同的控制信號電壓。這些信號的每一個係被施加至該乘法器電路602,並且該乘法器電路602的輸出係被提供作為該電流源514的另一控制信號。該信號係一乘上該標稱的向上斜波變化率(IUPRAMP_NOM
)之產生的增益信號。當VREF
降低時,該標稱的向上斜波變化率將會增高,以在該參考電壓的運作範圍上維持該誤差電壓COMP信號在相同的DC位準。因此,即使在低工作週期運作下,該誤差電壓信號也會運作在足夠高於該調變器RAMP信號的底部之上。此係使得該調節器能夠避免脈波跳略的狀況。該電路係避免由於雜訊及其它非理想性所造成的錯誤的脈波跳略。此係發生於其中雜訊可能會將該COMP信號推向該斜波的底部附近的低工作週期的運作中。在一需要脈波跳略以維持電壓調節的實際情況期間,該電路不應該避免脈波跳略。一實際的脈波跳略係導致該COMP信號降低到該斜波的底部之下。在該參考電壓範圍上,該可變的斜波電壓將會維持該控制信號在相同的DC位準。一電容器518係連接在節點512及接地之間。一開關520係響應於該SR閂鎖506的輸出,並且在該開關閉合時連接節點512至接地。
在一替代實施例中,其並不是在所有的情況中施加該反相參考電壓1/VREF
至該乘法器516,而是1/VREF
的值可以只在該輸出電壓是低於某個臨界值位準時才被施加。因此,VREF有一個轉折點,其中當該輸出電壓是低於一電壓位準N時,施加到IUPRAMP_NOM
的增益將會是1/VREF
,並且每當該輸出電壓高於該電壓位準N時,施加到IUPRAMP_NOM
的增益將會是1。N的電壓值可以適當地加以選擇。
較快的斜波變化率將會降低該調變器112的整體增益。為了補償降低的調變器增益,一可變的高通濾波器係被插置在該誤差放大器122以及該PWM調變器112之間。此將會在以下更完整地加以論述。該可變的增益之高通濾波器可包括一些不同的配置,即如同圖7、8及9中更完整描繪者。該可變的增益之高通濾波器的增益將會等於。該誤差電壓信號將會保持在相同的DC電壓位準,而不使得動態響應劣化。
現在參照圖6,其係描繪有相關圖5所述的調變器602的方塊圖,其係使得該可變的增益之高通濾波器604插置在該誤差放大器114以及該調變器602之間。藉由插置該可變的增益之高通濾波器604在該比較器114以及該調變器602之間,由該調變器602內的較快的斜波變化率所造成的增益減小係藉由該濾波器604來加以補償。該誤差電壓信號將會保持在相同的DC電壓,而不使得該調變器602的動態響應劣化。
該可變的增益之高通濾波器604可用任意數目的方式來加以實施。這些實施方式中的數種實施方式係相關圖7-9來加以描繪。在圖7的實施例中,該可變的增益之高通濾波器604係由一放大器704所組成,該放大器704係使得其非反相的輸入連接以接收來自該誤差放大器114的誤差電壓信號(COMP)。該放大器704的反相的輸入係連接至節點706。一可變的回授電阻器708係連接在該放大器704的輸出以及在節點706的反相的輸入之間。該可變的電阻器的值係根據方程式(1/V REF
-1)×R HPF 2
來加以設立。串聯連接在節點706及接地之間的是一電阻器710以及一電容器712。
現在參照圖8,其係描繪有實施在電壓調節器內之可變的增益之高通濾波器的一第二實施例。在此實施例中,該可變的增益之高通濾波器604係包含一加總電路802,其係具有一連接至節點804的第一輸入以及一連接至一放大器806的輸出的第二輸入。一電容器808係連接在節點804及接地之間。一電阻器810係連接在節點804及節點812之間。節點812係連接至該誤差放大器114的輸出以接收該誤差電壓信號。電容器814係連接在節點812及節點816之間。一電阻器818係連接在節點816及接地之間。該放大器806的輸入係連接至節點816。該放大器806係接收一具有的控制輸入。該加總電路802的輸出係連接至該PWM調變器602的輸入。
一第三實施例係相關圖9來加以描繪。圖9的實施方式係包含加總電路902,該加總電路902係使得其輸出提供一輸入至該PWM調變器602。該加總電路902的一第一輸入係連接至節點904。節點904係連接以接收來自該誤差放大器114的輸出的誤差電壓信號。一電容器906係連接在節點904及節點908之間。一電阻器910係連接在節點908及接地之間。該加總電路902的第二輸入係連接至一放大器912的輸出。該放大器912係使得其輸入連接至節點908,並且亦接收一控制信號-1作為一控制輸入。該-1信號係包括一用於該放大器912的增益控制信號。
利用該調變器602內之可變的向上斜波變化率以及可變的增益之高通濾波器604,該COMP電壓在輸出電壓範圍上係維持平坦的。當內含可變的增益之高通濾波器604時,在暫態效能上並沒有劣化。圖6-9的電路係提供一種簡單的方式以在低工作週期運作的期間避免控制器引起的脈波跳略。該電路亦提供一種方式以維持最佳的動態效能以及可變的調變器增益。此係藉由在低工作週期運作的期間避免脈波跳略來改善一電壓調節器的調節及穩定性。該電路係提供一種簡單的方式以在低工作週期運作下避免控制器引起的跳略。現有的用於提供這些功能的解決方案是藉由增加構件到板上以在低工作週期運作的期間改善調節,因而增加了電壓調節器的BOM成本。
熟習此項技術者在有此揭露內容的助益下,將會體認到此種在低工作週期運作下用於避免控制器引起的脈波跳略之系統及方法係提供一種用於在一電壓調節器中消除脈波跳略之系統及方法。應瞭解的是,該圖式及在此的詳細說明是欲以非限制的解釋性的方式來看待,並不打算受限於所揭露的特定形式及例子。相反地,內含的是對於該項技術中具有通常技能者為明顯的任何進一步修改、改變、重新配置、替換、替代、設計選項、以及實施例,而不脫離由以下的申請專利範圍所界定的本發明的精神及範疇。因此,以下的申請專利範圍係欲被解釋為包含所有此種進一步修改、改變、重新配置、替換、替代、設計選項、以及實施例。
102...節點
104...第一切換電晶體
106...節點
108...第二切換電晶體
110...驅動器電路
112...PWM調變器
114...誤差放大器
116...電感器
118...節點
120...電流感測器
122...節點
124...電容器
126...電阻器
128...電阻器
130...電容器
132...電容器
134...電容器
136...電阻器
202...輸出電壓
203...參考電壓Vref
204...點
206...點
208...COMP信號
210...點
212...點
214...RAMP信號
216...PWM信號
302...點
304...點
306...點
308...點
402...點
404...點
406...點
408...點
410...範圍
412...點
414...點
416...點
418...脈波跳略
502...第一比較器
504...脈波產生電路
506...SR閂鎖
508...加總電路
510...第二比較器
512...節點
514...電流源
516...乘法器電路
518...電容器
520...開關
602...調變器
604...可變的增益之高通濾波器
704...放大器
706...節點
708...可變的回授電阻器
710...電阻器
712...電容器
802...加總電路
804...節點
806...節點
808...電容器
810...電阻器
812...節點
814...電容器
816...節點
818...電阻器
902...加總電路
904...節點
906...電容器
908...節點
910...電阻器
912...放大器
為了更完整的瞭解,現在將參考以下結合所附圖式所做的說明,其中:
圖1是一具有工作週期控制的降壓調節器之方塊圖;
圖2係描繪和一具有增高的輸出電壓之理想的調變器相關的輸出波形;
圖3係描繪和一具有降低的輸出電壓之理想的調變器相關的輸出波形;
圖4係描繪和一具有降低的輸出電壓之非理想的調變器相關的輸出波形;
圖5係描繪根據本揭露內容的一種用於產生該PWM信號之調變器;
圖6係描繪一種包含一可變的高通濾波器之電壓調節器及控制器的實施方式;
圖7係描繪一種用於補償圖5的PWM調變器的迴路增益之方式的一第一實施例;
圖8係描繪一用於補償和圖5的PWM調變器相關的迴路增益的替代實施例;以及
圖9係描繪一種用於補償使用於圖5的PWM調變器的迴路增益之方式的另一實施例。
502...第一比較器
504...脈波產生電路
506...SR閂鎖
508...加總電路
510...第二比較器
512...節點
514...電流源
516...乘法器電路
518...電容器
520...開關
Claims (19)
- 一種用於產生PMW控制信號的裝置,其係包括:一用於響應於一輸入電壓及多個驅動控制信號以產生一調節後的輸出電壓之電壓調節器;一用於響應於該調節後的輸出電壓及一參考電壓以產生一誤差電壓信號之誤差放大器;一用於將該誤差電壓信號放大一個實質上與該參考電壓的倒數成比例的增益之可變的增益濾波器;一用於響應於該誤差電壓信號、一斜波電壓及該參考電壓的倒數以產生一PWM控制信號之PWM調變器;在該PWM調變器內之控制電路,其係用於在該參考電壓的運作範圍上維持被施加到該PWM調變器的誤差電壓信號在一實質相同的DC電壓位準並且維持該誤差電壓信號超過該斜波電壓有一最小值;以及用於響應於該PWM控制信號以產生該等驅動控制信號之驅動器電路。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該可變的增益濾波器係一高通濾波器,其響應於一可變的增益控制信號。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該可變的增益濾波器係一高通濾波器,其維持該誤差電壓信號在一相同的DC電壓位準。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其中該PWM調變器進一步包括:一用於響應於一脈波輸出及一第一控制信號以產生該 PWM控制信號之閂鎖電路;一用於響應於該斜波電壓及該誤差電壓信號以產生一第一輸出之第一比較器;一用於響應於該第一輸出以產生該脈波輸出之脈波產生器電路;以及一用於響應於該誤差電壓信號及一電流感測信號的組合與一第二斜波信號的一比較以產生該第一控制信號之第二比較器。
- 如申請專利範圍第4項之裝置,其中該控制電路進一步包含:一用於將該參考電壓的倒數乘上一標稱的向上斜波變化率信號之乘法器;以及一用於響應於一平衡電流及該乘法器的一輸出以在相關的一節點處產生該第二斜波信號之電流源。
- 如申請專利範圍第1項之裝置,其進一步包含一用於產生一被施加至該調節後的輸出電壓的電流感測信號之電流感測器。
- 一種用於產生一PWM控制信號之方法,其係包括:響應於一調節後的輸出電壓和一參考電壓以產生一誤差電壓信號;比較一斜波電壓與該誤差電壓信號,並且響應於該斜波電壓與該誤差電壓信號之比較以產生一脈波信號;響應於一電流感測信號以修改該誤差電壓信號;響應於該參考電壓的倒數及一標稱的向上斜波變化率 信號以產生一第一電壓;比較修改後的該誤差電壓信號與該第一電壓以產生一第一控制信號;以及響應於該脈波信號及該第一控制信號以產生該PWM控制信號。
- 如申請專利範圍第7項之方法,其中產生該第一電壓的步驟進一步包含:將該標稱的向上斜波變化率信號乘上該參考電壓的倒數以產生一第二控制信號;以及控制一電流源以響應於該第二控制信號及一電流控制信號以產生該第一電壓。
- 如申請專利範圍第7項之方法,其進一步包含:施加該PWM控制信號至一電壓調節器;響應於該PWM控制信號以產生多個驅動控制信號;響應於一輸入電壓及該等驅動控制信號以產生一調節後的輸出電壓;以及響應於該調節後的輸出電壓及該參考電壓以產生該誤差電壓信號。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其進一步包含將該誤差電壓信號放大一個實質上與該參考電壓的倒數成比例的增益。
- 如申請專利範圍第10項之方法,其中放大係進一步包括響應於一可變的增益控制信號以放大該誤差電壓信號。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其進一步包含:響應於一流過該電壓調節器的一電感器的電流以產生該電流感測信號;以及施加該電流感測信號至該調節後的輸出電壓。
- 如申請專利範圍第7項之方法,其進一步包含在該參考電壓的一運作範圍上維持該誤差電壓信號在一相同的DC電壓位準。
- 如申請專利範圍第7項之方法,其進一步包含:響應於一流過該電壓調節器的一電感器的電流以產生該電流感測信號;以及施加該電流感測信號至該調節後的輸出電壓。
- 一種用於產生一用於一電壓調節器的PWM控制信號之PWM控制器,其係包括:一用於接收一誤差電壓信號的第一輸入,其中該誤差電壓信號係被產生以響應於一調節後的輸出電壓和一參考電壓;一用於接收一斜波電壓信號的第二輸入;一用於接收該參考電壓的倒數的第三輸入;一用於提供該PWM控制信號的輸出;用於響應於該誤差電壓信號、該斜波電壓信號及該參考電壓的倒數以產生該PWM控制信號之調變器電路,其中該調變器電路包含一用於響應於一脈波輸出和一第一控制信號而產生該PWM控制信號之電路,一用於響應於該斜波電壓信號和該誤差電壓信號而產生一第一輸出之第一比較 器,一用於響應於該第一輸出而產生該脈波輸出之脈波產生器電路和一用於響應於該誤差電壓信號和一電流感測信號的組合與一第二斜波信號的比較而產生該第一控制信號之第二比較器;以及用於在該參考電壓的運作範圍上維持被施加到該調變器電路的誤差電壓信號在一實質相同的DC電壓位準並且維持該誤差電壓信號超過該斜波電壓信號有一最小值之控制電路。
- 如申請專利範圍第15項之PWM控制器,其中該控制電路進一步包括:一用於將該參考電壓的倒數乘上一標稱的向上斜波變化率信號之乘法器;以及一用於響應於一平衡電流及該乘法器的一輸出以在相關的一節點處產生該第二斜波信號之電流源。
- 如申請專利範圍第15項之PWM控制器,其中該調變器電路係將該PWM調變器的增益降低一個該參考電壓的倒數的因數。
- 一種用於產生PMW控制信號的系統,其係包括:一用於響應於一輸入電壓及多個驅動控制信號以在一輸出處產生一調節後的輸出電壓之電壓調節器;一用於響應於該調節後的輸出電壓及一參考電壓以產生一誤差電壓信號之誤差放大器;一用於將該誤差電壓信號放大一個實質上與該參考電壓的倒數成比例的增益之可變的增益濾波器;一用於響應 於該誤差電壓信號、一斜波電壓及該參考電壓的倒數以產生一PWM控制信號之PWM調變器,在該PWM調變器內的控制電路,其係用於在該參考電壓的運作範圍上維持被施加到該PWM調變器的誤差電壓信號在一實質相同的DC電壓位準,並且維持該誤差電壓信號超過該斜波電壓有一最小值;用於響應於該PWM控制信號以產生該等驅動控制信號之驅動器電路;以及一耦接至該電壓調節器的輸出的負載。
- 如申請專利範圍第18項之系統,其中該負載係從一個由一處理器、一記憶體、一輸入裝置、一輸出裝置及一儲存裝置所構成的群組中選出。
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US9112413B2 (en) * | 2012-08-10 | 2015-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Switched mode assisted linear regulator with AC coupling with capacitive charge control |
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KR102147465B1 (ko) * | 2013-12-13 | 2020-08-25 | 삼성디스플레이 주식회사 | Dc-dc 컨버터 및 이를 포함하는 표시 장치 |
CN103906318B (zh) * | 2014-03-13 | 2016-08-24 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 一种降低电感磁芯损耗的电路及方法 |
US9923460B2 (en) * | 2014-04-16 | 2018-03-20 | Skyworks Solutions, Inc. | Circuits, devices and methods for achieving small duty cycles in switching regulators |
US9642200B2 (en) * | 2015-05-29 | 2017-05-02 | Linear Technology Corporation | Maintaining LED driver operating point during PWM off times |
US9602001B1 (en) * | 2015-11-06 | 2017-03-21 | National Cheng Kung University | Buck converter with a variable-gain feedback circuit for transient responses optimization |
CN108988805A (zh) * | 2018-09-07 | 2018-12-11 | 南京拓途电子有限公司 | 一种适用于pwm功放的跳脉冲保护系统 |
JPWO2021106712A1 (zh) * | 2019-11-26 | 2021-06-03 | ||
US11923799B2 (en) * | 2021-08-09 | 2024-03-05 | Texas Instruments Incorporated | Systems and methods for regulating slew time of output voltage of DC motor drivers |
US12113521B2 (en) | 2021-08-09 | 2024-10-08 | Texas Instruments Incorporated | Systems and methods for regulation of propagation delay in DC motor drivers |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI253234B (en) * | 2004-08-26 | 2006-04-11 | Richtek Techohnology Corp | PWM controller for voltage regulator |
TW200622546A (en) * | 2004-08-30 | 2006-07-01 | Monolithic Power Systems Inc | Pulse frequency modulation methods and circuits |
TW200807856A (en) * | 2006-07-27 | 2008-02-01 | Richtek Techohnology Corp | Low-gain current-mode voltage regulator and control method thereof |
US20080122422A1 (en) * | 2004-06-04 | 2008-05-29 | Iwatt Inc. | Parallel Current Mode Control Using a Direct Duty Cycle Algorithm with Low Computational Requirements to Perform Power Factor Correction |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6661679B1 (en) * | 2002-10-28 | 2003-12-09 | System General Corporation | PWM controller having adaptive off-time modulation for power saving |
WO2005101624A1 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | System General Corp. | Pwm controller having a modulator for saving power and reducing acoustic noise |
US7456624B2 (en) * | 2006-07-19 | 2008-11-25 | Anpec Electronics Corporation | PWM control scheme under light load |
US8164319B2 (en) * | 2008-09-30 | 2012-04-24 | Infineon Technologies Ag | System and method for adapting clocking pulse widths for DC-to-DC converters |
-
2011
- 2011-09-19 US US13/235,586 patent/US8723500B2/en active Active
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080122422A1 (en) * | 2004-06-04 | 2008-05-29 | Iwatt Inc. | Parallel Current Mode Control Using a Direct Duty Cycle Algorithm with Low Computational Requirements to Perform Power Factor Correction |
TWI253234B (en) * | 2004-08-26 | 2006-04-11 | Richtek Techohnology Corp | PWM controller for voltage regulator |
TW200622546A (en) * | 2004-08-30 | 2006-07-01 | Monolithic Power Systems Inc | Pulse frequency modulation methods and circuits |
TW200807856A (en) * | 2006-07-27 | 2008-02-01 | Richtek Techohnology Corp | Low-gain current-mode voltage regulator and control method thereof |
Also Published As
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