TWI483531B - 電源轉換器及其操作方法 - Google Patents

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Description

電源轉換器及其操作方法
本發明與直流對直流轉換器(DC-DC converter)有關，特別是關於一種具有較佳動態響應(improved transient response)的電源轉換器及其操作方法。
近年來，電源供應電路已廣泛使用在不同電子產品上，例如可攜式電子產品、電腦產品等。電源供應電路可提供電壓或電流轉換或是提供具有固定電壓或電流之電力以供電子產品使用。在電源供應電路中，電源積體電路(Power integrated circuit,Power IC)為必要的主動元件之一。
美國專利第6,696,825號揭露了一種直流對直流轉換器(DC-DC converter)，其特徵在於利用在高於輸出電壓一段電壓處以及低於輸出電壓一段電壓處形成一個可調整的電壓區間，並透過比較器電路偵測輸出電壓的瞬間變化，以產生相對應的脈波調變寬度變化，進而驅動電晶體改變輸出電流及輸出電壓。至於其電路結構則請參照圖1。
如圖1所示，美國專利第6,696,825號所揭露之直流對直流轉換器20為了能夠具有對於外部電壓變化產生即時動態反應之功能，需要藉由一個額外的接腳P將轉換器的輸出電壓Vout 引入至積體電路55內，並透過積體電路55內部的特定偵測電路對輸出電壓Vout 進行偵測與分析後，決定脈波調變寬度之變化並採取適當的反應措施，以達到即時動態反應之目的。然而，額外的接腳P以及特定偵測電路之設置，均會導致積體電路面積及成本增加。
因此，本發明提出一種電源轉換器及其操作方法，以解決先前技術所遭遇到之上述種種問題。
本發明之一範疇在於提出一種電源轉換器。於一較佳具體實施例中，電源轉換器包含斜波產生單元、第一比較器、第二比較器及脈寬調變訊號產生單元。第一比較器耦接斜波產生單元。第二比較器耦接斜波產生單元。脈寬調變訊號產生單元耦接第一比較器及第二比較器。
斜波產生單元用以產生一斜波訊號。第一比較器用以接收斜波訊號及控制訊號，以提供一正常操作控制訊號，其中控制訊號與電源轉換器之輸出電壓以及參考電壓有關。第二比較器用以接收斜波訊號及控制訊號，以提供一動態響應控制訊號。脈寬調變訊號產生單元依據正常操作控制訊號或動態響應控制訊號來產生一脈寬調變訊號。當控制訊號之大小高於斜波訊號之臨界值時，第二比較器提供動態響應控制訊號至脈寬調變訊號產生單元，使得脈寬調變訊號產生單元調整脈寬調變訊號的工作週期。
於一實施例中，脈寬調變訊號產生單元包含脈寬調變訊號產生器，其耦接第一比較器且用以產生初始脈寬調變訊號。初始脈寬調變訊號的工作週期隨著電源轉換器的輸出負載而動態改變。
於一實施例中，電源轉換器進一步包含誤差放大器及補償單元，耦接放大單元、第一比較器及第二比較器，誤差放大器用以提供控制訊號，補償單元耦接於誤差放大器之輸出端。
於一實施例中，若電源轉換器為一單相直流對直流轉換器，脈寬調變訊號產生單元更包含邏輯單元及脈寬調變訊號產生器。脈寬調變訊號產生器用以產生一初始脈寬調變訊號。邏輯單元接收初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號並產生脈寬調變訊號。
於一實施例中，若電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，脈寬調變訊號產生單元更包含脈寬調變訊號產生器及相位通道選擇單元。脈寬調變訊號產生器用以產生一初始脈寬調變訊號。相位通道選擇單元接收初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號並提供脈寬調變訊號至一多相通道，其中每一相的脈寬調變訊號的工作週期隨著初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號而動態改變。
本發明之另一範疇在於提出一種電源轉換器操作方法。於一具體實施例中，該電源轉換器操作方法用以操作一電源轉換器。該方法包含下列步驟：(a)提供斜波訊號；(b)根據斜波訊號及控制訊號產生正常操作控制訊號，其中控制訊號與電源轉換器之輸出電壓以及參考電壓有關；(c)判斷控制訊號之大小是否高於斜波訊號之臨界值；(d)若步驟(c)的判斷結果為是，提供一動態響應控制訊號；(e)根據動態響應控制訊號調整脈寬調變訊號的工作週期，其中脈寬調變訊號是根據正常操作控制訊號或動態響應控制訊號所產生。
相較於先前技術，根據本發明之電源轉換器及其操作方法不需設置有額外的接腳及特定偵測電路即可根據不同輸出電壓決定脈波調變寬度之變化並採取適當的反應措施，故能夠同時具有即時動態反應、減少積體電路面積及成本等優點。此外，本發明之電源轉換器所採用之簡單化的電路有助於積體電路整體可靠性之增加以及誤差偵測與修正，亦可適用於目前所有單相及多相功率轉換器，具有較高的通用性。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
根據本發明之一較佳具體實施例為一種電源轉換器。實際上，本發明提出的電源轉換器應用於電源積體電路(Power IC)中，但不以此為限。本發明亦可適用於交流對直流轉換器或直流對交流轉換器等電源轉換電路的架構中。
請參照圖2A及圖2B，圖2A及圖2B繪示本發明應用於直流對直流轉換器的電路架構示意圖。如圖2A所示，直流對直流轉換器1用以將電壓輸入端Nin 所接收到之輸入電壓Vin 轉換成輸出電壓Vout 並由電壓輸出端Nout 輸出。
如圖2B所示，直流對直流轉換器1包含有脈寬調變控制器10、多相通道12、輸出電阻Rout 、輸出電容Cout 及負載LD。脈寬調變控制器10包含斜波產生單元100、脈寬調變訊號產生單元102、補償單元104、放大單元106、第一比較器108及第二比較器110。多相通道12包含有彼此並聯的N相通道ST1~STN。輸出電容Cout 具有較低的等效電容阻抗(Equivalent Series Resistance,ESR)，而輸出電阻Rout 為輸出電容Cout 的等效串聯阻抗。流經負載LD的電流為負載電流ILD 。
在本實施例中，斜波產生單元100亦可使用三角波產生單元或鋸齒波產生單元來替代。放大單元106可為誤差放大器或其他等效之電路。
脈寬調變控制器10耦接多相通道12及電壓輸出端Nout 。多相通道12耦接於電壓輸入端Nin 與電壓輸出端Nout 之間。輸出電阻Rout 與輸出電容Cout 串接於第三接點N3與接地端G之間，且第三接點N3位於多相通道12與電壓輸出端Nout 之間。負載LD耦接於第四接點N4與接地端G之間，且第四接點N4位於多相通道12與電壓輸出端Nout 之間。斜波產生單元100耦接第一比較器108、第二比較器110及多相通道12的該些相通道ST1~STN。脈寬調變訊號產生單元102耦接第一比較器108、第二比較器110及多相通道12的該些相通道ST1~STN。補償單元104耦接放大單元106、第一比較器108及第二比較器110。放大單元106耦接參考電壓Vref 、電壓輸出端Nout 及補償單元104。第一比較器108耦接斜波產生單元100、補償單元104及脈寬調變訊號產生單元102。第二比較器110耦接斜波產生單元100、補償單元104及脈寬調變訊號產生單元102。
於脈寬調變控制器10中，放大單元106之正輸入端十及負輸入端-分別接收參考電壓Vref 以及來自電壓輸出端Nout 的輸出電壓Vout ，並根據參考電壓Vref 與輸出電壓Vout 之間的電壓差產生控制訊號VER ，亦即放大單元106所輸出之控制訊號VER 與直流對直流轉換器1之輸出電壓Vout 以及參考電壓Vref 有關。在本實施例中，輸出電壓Vout 亦可為輸出回饋電壓或回饋電壓(VFB )。
接著，放大單元106所產生之控制訊號VER 經過補償單元104進行補償後分別輸出至第一比較器108的正輸入端+及第二比較器110的正輸入端+。斜波產生單元100用以產生斜波訊號。於此實施例中，斜波產生單元100所產生之斜波訊號為斜波訊號SR 或具有(頂端)臨界值之斜波頂端訊號SRT 。斜波產生單元100所產生之斜波訊號SR 輸出至第一比較器108的負輸入端-，而斜波產生單元100所產生之斜波頂端訊號SRT 輸出至第二比較器110的負輸入端-。
當第一比較器108分別透過其正輸入端+與負輸入端-接收到放大單元106所輸出之控制訊號VER 以及斜波產生單元100所輸出之斜波訊號SR 時，第一比較器108將會判斷控制訊號VER 是否高於斜波訊號SR 。若第一比較器108之判斷結果為是，第一比較器108即會輸出正常操作控制訊號(觸發訊號)STR 至脈寬調變訊號產生單元102。當脈寬調變訊號產生單元102接收到正常操作控制訊號STR 時，脈寬調變訊號產生單元102將會根據正常操作控制訊號STR 產生脈寬調變訊號。
當第二比較器110分別透過其正輸入端+與負輸入端-接收到放大單元106所輸出之控制訊號VER 以及斜波產生單元100所輸出之具有(頂端)臨界值的斜波頂端訊號SRT 時，第二比較器110將會判斷控制訊號之大小是否高於斜波頂端訊號SRT 之(頂端)臨界值。若第二比較器110之判斷結果為是，第二比較器110即會輸出動態響應控制訊號STB 至脈寬調變訊號產生單元102。當脈寬調變訊號產生單元102接收到動態響應控制訊號STB 時，脈寬調變訊號產生單元102將會根據動態響應控制訊號STB 調整其本身所產生之脈寬調變訊號的工作週期，使得在某些時間點上，控制訊號VER 與斜波訊號SR 之間夾角較大，以有效降低雜訊之干擾程度，進而提高其訊號-雜訊比(signal-to-noise ratio,SNR)。
需說明的是，脈寬調變訊號產生單元102實際上根據正常操作控制訊號(觸發訊號)STR 、動態響應控制訊號STB 、輸入電壓Vin 及輸出電壓Vout 產生脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 。接著，脈寬調變訊號產生單元102將其產生之脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 相對應地分別輸出至多相通道12的該些相通道ST1~STN。至於斜波產生單元100可根據脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 、輸入電壓Vin 及輸出電壓Vout 產生斜波訊號SR 。在其他實施例中，斜波產生單元100可以不外接輸入電壓與輸出電壓來產生斜波訊號SR 。
接著，請參照圖3，圖3繪示圖2B中之脈寬調變訊號產生單元102的詳細功能方塊圖。需說明的是，圖3適用於多相直流對直流轉換器之情況下，僅為本發明之脈寬調變訊號產生單元102之一實施例，並不以此為限。如圖3所示，脈寬調變訊號產生單元102包含脈寬調變訊號產生器102A、相位通道電流感測單元102B及相位通道選擇單元102C。
脈寬調變訊號產生器102A耦接第一比較器108、相位通道電流感測單元102B及相位通道選擇單元102C。相位通道電流感測單元102B耦接脈寬調變訊號產生器102A、相位通道選擇單元102C及多相通道12的該些相通道ST1~STN中之電感L1~LN(見圖4)。相位通道選擇單元102C耦接脈寬調變訊號產生器102A、相位通道電流感測單元102B及多相通道12的該些相通道ST1~STN。
於此實施例中，脈寬調變訊號產生器102A用以產生一初始脈寬調變訊號SPWM0 ；相位通道電流感測單元102B用以感測流經多相通道12的該些相通道ST1~STN中之電感L1~LN的電感電流I1 ~IN ，並經計算後得到各該些相通道ST1~STN之間的誤差電流IB1 ~IBN ，再將誤差電流IB1 ~IBN 導入至脈寬調變訊號產生器102A，以供脈寬調變訊號產生器102A調整其產生初始脈寬調變訊號SPWM0 之工作週期。相位通道選擇單元102C根據來自脈寬調變訊號產生器102A之初始脈寬調變訊號SPWM0 以及來自第二比較器110之動態響應控制訊號STB 並提供脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 至多相通道12的該些相通道ST1~STN。
請參照圖4，圖4繪示圖2B中之多相通道12的該些相通道ST1~STN之詳細功能方塊圖。需說明的是，圖4僅為本發明之多相通道12的該些相通道ST1~STN之一實施例，並不以此為限。如圖4所示，多相通道12的各該些相通道ST1~STN均耦接於電壓輸入端Nin 與電壓輸出端Nout 之間，並且各該些相通道ST1~STN分別耦接至相位通道選擇單元102C，以分別接收脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 。每一相通道ST1~STN的脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 的工作週期隨著初始脈寬調變訊號SPWM0 與動態響應控制訊號STB 而動態改變，但不以此為限。
於實際應用中，由於脈寬調變訊號產生器102A所產生之初始脈寬調變訊號SPWM0 的工作週期隨著直流對直流轉換器1的輸出負載LD而動態改變。也就是說，於輸出負載LD較大(重載)的情況下，初始脈寬調變訊號SPWM0 的工作週期較大，初始脈寬調變訊號SPWM0 之分佈亦會變得較為密集。當暫態(transient)發生時，第二比較器110即會輸出動態響應控制訊號STB 至脈寬調變訊號產生單元102。由於脈寬調變訊號產生單元102是根據初始脈寬調變訊號SPWM0 與動態響應控制訊號STB 產生每一相通道ST1~STN的脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN ，因此，每一相通道ST1~STN的脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 之分佈亦會變得較為密集，每一相通道ST1~STN的輸出亦隨之變大，所以可以馬上使得輸出電流加大，導致輸出電壓能夠迅速拉回預設的調節值，藉以改善直流對直流轉換器1的暫態響應(transient response)。
多相通道12的第一相位通道ST1包含有控制單元CU1、第一開關MU1、第二開關ML1及電感L1。控制單元CU1耦接脈寬調變訊號產生單元102之相位通道選擇單元102C、第一開關MU1及第二開關ML1。第一開關MU1與電感L1串接於電壓輸入端Nin 與電壓輸出端Nout 之間。第二開關ML1耦接於第五接點N51與接地端G之間，且第五接點N51位於第一開關MU1與電感L1之間。
同理，多相通道12的第二相位通道ST2包含有控制單元CU2、第一開關MU2、第二開關ML2及電感L2。控制單元CU2耦接脈寬調變訊號產生單元102之相位通道選擇單元102C、第一開關MU2及第二開關ML2。第一開關MU2與電感L2串接於電壓輸入端Nin 與電壓輸出端Nout 之間。第二開關ML2耦接於第五接點N52與接地端G之間，且第五接點N52位於第一開關MU2與電感L2之間。其餘依此類推，於此不另行贅述。
需說明的是，多相通道12之各該些相通道ST1~STN的第一開關MU1~MUN及第二開關ML1~MLN可以全為N型電晶體，亦可以全為P型電晶體，抑或同時使用N型電晶體及P型電晶體，並無特定之限制。當多相通道12之該些相通道ST1~STN的控制單元CU1~CUN分別接收到來自脈寬調變訊號產生單元102之脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 時，該些相通道ST1~STN的控制單元CU1~CUN將會分別根據脈寬調變訊號SPWM1 ~SPWMN 控制其各自的第一開關MU1~MUN及第二開關ML1~MLN導通或關閉。
請參照圖5，圖5繪示圖2B中之補償單元104的詳細功能方塊圖。需說明的是，圖5僅為本發明之補償單元104之一實施例，並不以此為限。如圖5所示，補償單元104包含有補償電阻RCP 、第一補償電容CCP1 及第二補償電容CCP2 。補償電阻RCP 與第一補償電容CCP1 串接於第一接點N1 與接地端G之間。第二補償電容CCP2 耦接於第二接點N2 與接地端G之間。第一接點N1 與第二接點N2 均位於放大單元106與第一比較器108之間。
於一實施例中，假設圖2A中之直流對直流轉換器1為單相直流對直流轉換器，亦即直流對直流轉換器1之輸出級僅包含有單一相位通道。此時，直流對直流轉換器1的脈寬調變訊號產生單元102包含脈寬調變訊號產生器102A及邏輯單元(未圖示)。脈寬調變訊號產生器102A產生初始脈寬調變訊號SPWM0 ，邏輯單元接收初始脈寬調變訊號SPWM0 與動態響應控制訊號STB並產生脈寬調變訊號SPWM至該單一相位通道。請參照圖6A至圖6C，圖6A繪示單相直流對直流轉換器1在低負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖6B繪示單相直流對直流轉換器1在高負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖6C繪示單相直流對直流轉換器1在高低負載電流ILD 改變之情況下各訊號之波形圖。
由圖6A至圖6C可知：無論是在高負載電流、低負載電流或高低負載電流改變之情況下，單相直流對直流轉換器1均使用放大器106來產生控制訊號VER ，並分別將控制訊號VER 與斜波訊號SR 及斜波頂端訊號SRT 進行比較後，再根據比較結果以動態響應控制訊號STB 及脈寬調變訊號SPWM0 來調整脈寬調變訊號SPWM 的工作週期(duty cycle)，使得在某些時間點上，控制訊號VER 與斜波訊號SR 之間夾角較大，故可有效避免雜訊之干擾，進而提高其訊號-雜訊比(signal-to-noise ratio,SNR)。
於另一實施例中，假設圖2A中之直流對直流轉換器1為圖2B所示之多相直流對直流轉換器，亦即直流對直流轉換器1之輸出級12包含有N相通道ST1~STN。請參照圖7A至圖7C，假設N=3，亦即直流對直流轉換器1之輸出級12包含有三個相位通道ST1~ST3。圖7A繪示三相直流對直流轉換器1在低負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖7B繪示三相直流對直流轉換器1在高負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖7C繪示三相直流對直流轉換器1在高低負載電流ILD 改變之情況下各訊號之波形圖。
由圖7A至圖7C可知：無論是在高負載電流、低負載電流或高低負載電流改變之情況下，三相直流對直流轉換器1均使用放大器106來產生控制訊號VER ，並分別將控制訊號VER 與斜波訊號SR 及斜波頂端訊號SRT 進行比較後，再根據比較結果以動態響應控制訊號STB 及脈寬調變訊號SPWM0 配合相位通道選擇單元102C來調整及選取脈寬調變訊號SPWM 的工作週期，使得在某些時間點上，控制訊號VER 與斜波訊號SR 之間夾角較大，故可有效避免雜訊之干擾，進而提高其訊號-雜訊比。
本發明之另一具體實施例為一種電源轉換器操作方法。於此實施例中，該電源轉換器操作方法適用於電源積體電路，用以操作電源轉換器，且該電源轉換器耦接至一電壓輸出端及一多相通道，該多相通道耦接於一電壓輸入端與該電壓輸出端之間。該多相通道包含有彼此並聯的複數相通道。該複數相通道之複數輸入端及複數輸出端分別耦接至電壓輸入端及電壓輸出端。電源轉換器亦耦接該複數輸入端。
請參照圖8，圖8繪示該電源轉換器操作方法之流程圖。如圖8所示，於步驟S10中，該方法提供一斜波訊號。於步驟S12中，該方法根據斜波訊號及一控制訊號提供一正常操作控制訊號。實際上，控制訊號與電源轉換器之一輸出電壓及一參考電壓有關，舉例而言，控制訊號可根據參考電壓及來自電源轉換器之電壓輸出端的輸出電壓所產生，但不以此為限。此外，該方法亦可對控制訊號進行補償。
於步驟S14中，該方法判斷該控制訊號之大小是否高於斜波訊號之臨界值。若步驟S14之判斷結果為是，該方法執行步驟S16，提供一動態響應控制訊號。接著，該方法執行步驟S18，根據動態響應控制訊號調整脈寬調變訊號的工作週期。脈寬調變訊號是該方法根據正常操作控制訊號或動態響應控制訊號所產生。接著，該多相通道中之複數相通道的複數輸入端將會分別自電壓輸入端接收輸入電壓以及自電源轉換器接收脈寬調變訊號，並且該多相通道中之複數相通道的複數輸出端將會輸出輸出電壓至電壓輸出端。
於實際應用中，該方法產生脈寬調變訊號之步驟可依照電源轉換器為單相直流對直流轉換器或多相直流對直流轉換器而有所不同，分別敘述如下：如圖9A所示，若電源轉換器為一單相直流對直流轉換器，該方法執行步驟S20，產生一初始脈寬調變訊號。實際上，該初始脈寬調變訊號的工作週期會隨著電源轉換器的輸出負載而動態改變，但不以此為限。接著，該方法執行步驟S22，接收初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號並產生脈寬調變訊號。需說明的是，步驟S22中之動態響應控制訊號即為該方法執行步驟S16所提供之動態響應控制訊號。
如圖9B所示，若電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，該方法執行步驟S30，產生一初始脈寬調變訊號。實際上，該初始脈寬調變訊號的工作週期會隨著電源轉換器的輸出負載而動態改變，但不以此為限。接著，該方法執行步驟S32，接收初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號並提供脈寬調變訊號至一多相通道。其中，每一相的脈寬調變訊號的工作週期隨著初始脈寬調變訊號與動態響應控制訊號而動態改變。
相較於先前技術，根據本發明之電源轉換器及其操作方法不需設置有額外的接腳及特定偵測電路即可根據不同輸出電壓決定脈波調變寬度之變化並採取適當的反應措施，故能夠同時具有即時動態反應、減少積體電路面積及成本等優點。此外，本發明之電源轉換器所採用之簡單化的電路有助於積體電路整體可靠性之增加以及誤差偵測與修正，亦可適用於目前所有單相及多相功率轉換器，具有較高的通用性。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。
S10~S32．．．流程步驟
P．．．接腳
1、20．．．直流對直流轉換器
55．．．積體電路
C1、C2．．．電容
G．．．接地端
R3、R4．．．電阻
COM1、COM2．．．比較器
CC1、CC2．．．電流源
VDD ．．．工作電壓
VRC2 、VFL1 、VFL2 ．．．電壓
Vout ．．．輸出電壓
Vin ．．．輸入電壓
Nin ．．．電壓輸入端
Nout ．．．電壓輸出端
10．．．脈寬調變控制器
12．．．多相通道
Rout ．．．輸出電阻
Cout ．．．輸出電容
LD．．．負載
ILD ．．．負載電流
N1~N6．．．第一接點~第六接點
100．．．斜波產生單元
102．．．脈寬調變訊號產生單元
104．．．補償單元
106．．．放大單元
108．．．第一比較器
110．．．第二比較器
ST1~STN．．．相位通道
Vref ．．．參考電壓
VER ．．．控制訊號
+．．．正輸入端
-．．．負輸入端
SR ．．．斜波訊號
SRT ．．．斜波頂端訊號
STR ．．．正常操作控制訊號
STB ．．．動態響應控制訊號
102A．．．脈寬調變訊號產生器
SPWM 、SPWM0 、SPWM1 ~SPWMN ．．．脈寬調變訊號
102B．．．相位通道電流感測單元
102C．．．相位通道選擇單元
I1 ~IN ．．．電感電流
IB1 ~IBN ．．．誤差電流
CU1~CUN．．．控制單元
MU1~MUN．．．第一開關
ML1~MLN．．．第二開關
L1~LN．．．電感
N51~N5N．．．接點
RCP ．．．補償電阻
CCP1 ．．．第一補償電容
CCP2 ．．．第二補償電容
圖1繪示先前技術中之電源轉換器的電路結構示意圖。
圖2A及圖2B繪示根據本發明之一具體實施例之電源轉換器的電路架構示意圖。
圖3繪示圖2B中之脈寬調變訊號產生單元102的詳細功能方塊圖。
圖4繪示圖2B中之多相通道12的複數相通道ST1~STN之詳細功能方塊圖。
圖5繪示圖2B中之補償單元104的詳細功能方塊圖。
圖6A繪示單相直流對直流轉換器在低負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖6B繪示單相直流對直流轉換器在高負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖6C繪示單相直流對直流轉換器在高低負載電流ILD 改變之情況下各訊號之波形圖。
圖7A繪示三相直流對直流轉換器在低負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖7B繪示三相直流對直流轉換器在高負載電流ILD 情況下各訊號之波形圖；圖7C繪示三相直流對直流轉換器在高低負載電流ILD 改變之情況下各訊號之波形圖。
圖8繪示根據本發明之另一具體實施例之電源轉換器操作方法的流程圖。
圖9A及圖9B分別繪示當電源轉換器為單相直流對直流轉換器及多相直流對直流轉換器時，該電源轉換器操作方法產生脈寬調變訊號的流程圖。
1．．．直流對直流轉換器
G．．．接地端
Vout ．．．輸出電壓
Vin ．．．輸入電壓
Nout ．．．電壓輸出端
Nin ．．．電壓輸入端
10．．．脈寬調變控制器
12．．．多相通道
Cout ．．．輸出電容
Rout ．．．輸出電阻
LD．．．負載
ILD ．．．負載電流
N3．．．第三接點
N4．．．第四接點
100．．．斜波產生單元
102．．．脈寬調變訊號產生單元
104．．．補償單元
106．．．放大單元
108．．．第一比較器
110．．．第二比較器
ST1~STN．．．相通道
Vref ．．．參考電壓
VER ．．．控制訊號
+．．．正輸入端
-．．．負輸入端
SR ．．．斜波訊號
SRT ．．．斜波頂端訊號
STR ．．．正常操作控制訊號
STB ．．．動態響應控制訊號
SPWM1 ~SPWMN ．．．脈寬調變訊號

Claims (14)

  1. 一種電源轉換器，包含：一斜波產生單元，用以提供一斜波訊號；一第一比較器，耦接該斜波產生單元，並接收該斜波訊號及一控制訊號，以提供一正常操作控制訊號，其中該控制訊號與該電源轉換器之一輸出電壓以及一參考電壓有關；一第二比較器，耦接該斜波產生單元，並接收該斜波訊號及該控制訊號，以提供一動態響應控制訊號；以及一脈寬調變訊號產生單元，耦接該第一比較器與該第二比較器，並根據該正常操作控制訊號或該動態響應控制訊號來產生一脈寬調變訊號；其中當該控制訊號之大小高於該斜波訊號之一臨界值時，該第二比較器提供該動態響應控制訊號至該脈寬調變訊號產生單元，使得該脈寬調變訊號產生單元調整該脈寬調變訊號的工作週期。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中該脈寬調變訊號產生單元包含一脈寬調變訊號產生器，其耦接該第一比較器且用以產生一初始脈寬調變訊號，該初始脈寬調變訊號的工作週期隨著該電源轉換器的輸出負載而動態改變。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，更包含一誤差放大器及一補償單元，該誤差放大器用以提供該控制訊號，該補償單元耦接於該誤差放大器之輸出端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中若該電源轉換 器為一單相直流對直流轉換器，該脈寬調變訊號產生單元更包含一邏輯單元及一脈寬調變訊號產生器，該脈寬調變訊號產生器用以產生一初始脈寬調變訊號，該邏輯單元接收該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號並產生該脈寬調變訊號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中若該電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，該脈寬調變訊號產生單元更包含一脈寬調變訊號產生器及一相位通道選擇單元，該脈寬調變訊號產生器用以產生一初始脈寬調變訊號，該相位通道選擇單元接收該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號並提供該脈寬調變訊號至一多相通道，其中每一相的脈寬調變訊號的工作週期隨著該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號而動態改變。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電源轉換器，其中若該電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，該脈寬調變訊號產生單元提供該脈寬調變訊號至具有複數個相位通道之一多相通道，當該脈寬調變訊號產生單元接收到該動態響應控制訊號時，該多相通道中除了一第一相位通道之外的其他相位通道的脈寬調變訊號的工作週期跟該第一相位通道的脈寬調變訊號的工作週期一致，以使得該電源轉換器能提供足夠的能量至其輸出負載。
  7. 一種電源轉換器操作方法，用以操作一電源轉換器，該電源轉換器操作方法包含下列步驟：(a)提供一斜波訊號；(b)根據該斜波訊號及一控制訊號提供一正常操作控制訊號，其中該控制訊號與該電源轉換器之一輸出電壓以及一參考 電壓有關；(c)判斷該控制訊號之大小是否高於該斜波訊號之一臨界值；(d)若步驟(c)之判斷結果為是，提供一動態響應控制訊號；以及(e)根據該動態響應控制訊號調整一脈寬調變訊號的工作週期，其中該脈寬調變訊號是根據該正常操作控制訊號或該動態響應控制訊號所產生。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器操作方法，更包含下列步驟：產生一初始脈寬調變訊號，該初始脈寬調變訊號的工作週期隨著該電源轉換器的輸出負載而動態改變。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器操作方法，更包含下列步驟：根據該電源轉換器之該輸出電壓及該參考電壓產生該控制訊號；以及對該控制訊號進行補償。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器操作方法，其中若該電源轉換器為一單相直流對直流轉換器，該方法更包含下列步驟：產生一初始脈寬調變訊號；以及接收該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號並產生該脈寬調變訊號。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器操作方法，其中若該電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，該方法更包含下列 步驟：產生一初始脈寬調變訊號；以及接收該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號並提供該脈寬調變訊號至一多相通道；其中每一相的脈寬調變訊號的工作週期隨著該初始脈寬調變訊號與該動態響應控制訊號而動態改變。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之電源轉換器操作方法，其中若該電源轉換器為一多相直流對直流轉換器，該方法更包含下列步驟：提供該脈寬調變訊號至具有複數個相位通道之一多相通道；以及根據該動態響應控制訊號控制該多相通道中除了一第一相位通道之外的其他相位通道的脈寬調變訊號的工作週期跟該第一相位通道的脈寬調變訊號的工作週期一致，以使得該電源轉換器能提供足夠的能量至其輸出負載。
  13. 一種電源轉換器，包含：一斜波產生單元，用以提供一斜波訊號；一第一比較器，耦接該斜波產生單元，並接收該斜波訊號及一控制訊號，以提供一正常操作控制訊號；一第二比較器，耦接該斜波產生單元，並接收該斜波訊號及該控制訊號，以提供一動態響應控制訊號；以及一脈寬調變訊號產生單元，耦接該第一比較器與該第二比較器，並根據該正常操作控制訊號或該動態響應控制訊號來產生一脈寬調變訊號。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之電源轉換器，其中當該控制訊號之大小高於該斜波訊號之一臨界值時，該第二比較器提供該動態響應控制訊號至該脈寬調變訊號產生單元，使得該脈寬調變訊號產生單元調整該脈寬調變訊號的工作週期。
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