TWI483532B - 電壓轉換控制器、電壓轉換電路及電壓轉換電路之控制方法 - Google Patents

Description

電壓轉換控制器、電壓轉換電路及電壓轉換電路之控制方法

本發明係關於一種電壓轉換控制器、電壓轉換電路及電壓轉換電路之控制方法，特別是一種在較小脈波寬度時依然能以脈寬調變方式進行穩定操作的電壓轉換控制器、電壓轉換電路及電壓轉換電路之控制方法。

升壓式開關電壓轉換電路(boost switching voltage converter)係用於將一個電壓值較低的來源電壓，轉換為一個電壓值較高的輸出電壓，並提供負載所需的電流。由於升壓式開關電壓轉換電路的功率轉換效率的表現非常好，理想值為100%，因此大量地應用於可攜式行動電子裝置，或是以電池作為能量來源的電子產品之中，作為諸如發光二極體(light-emitting diode，LED)或是閃光燈元件的驅動電壓源。

第1圖為先前技術之升壓式開關電壓轉換電路100之電路圖。升壓式開關電壓轉換電路100一般係以脈寬調變(pulse-width modulation，PWM)的方式，操作其電路中的功率開關110，在一個脈寬調變週期中，脈波發生的期間，從一耦接至輸入端120的輸入電壓源先將能量儲存至儲能電感130，再在脈寬調變週期中脈波完畢的期間，將能量從儲 能電感130經功率開關140轉移至輸出端150。其中功率開關140亦可為二極體元件。在穩態時，每一個脈寬調變週期中的開始和結束，儲能電感130上的能量大小需相等，才能維持輸出端電壓的穩定。功率開關110以及功率開關140之控制，則由回授分壓電路160、電流偵測電阻170、誤差放大器181、電流比較器182、斜率補償電路183以及功率開關驅動級184所形成的電壓回授迴路以及電流回授迴路來決定。其中誤差放大器181、電流比較器182、斜率補償電路183以及功率開關驅動級184通常可以半導體製程實現，並進一步整合成一積體電路(integrated circuit)態樣的電壓轉換控制器180。

第2圖為先前技術之另一升壓式開關電壓轉換電路101之電路圖。其與升壓式開關電壓轉換電路100不同之處，在於輸出端150掛載了一負載電路，即發光二極體模組190。發光二極體模組190通常由數個發光二極體元件電性地串並聯而形成，並以電流方式驅動。發光二極體模組190並耦接至電壓轉換控制器180內部的一汲電流產生電路185，用以決定流經發光二極體模組190之電流大小，並由輸出端150負責提供該電流。在升壓式開關電壓轉換電路101的應用下，電壓轉換控制器180係用以決定發光二極體模組190以及汲電流產生電路185之接點電壓值，用以使汲電流產生電路185產生一穩定的汲電流以驅動發光二極體模組190。而輸出端150的電壓值，則是由發光二極體模組190以及汲電流產生電路185之接點電壓值，再加上發光二極體模組190之二極體元件所需跨壓決定。

在實體電路的設計上，脈波寬度存在一設計上的最小值，以避免由於電路級的延遲而無法形成實際應該存在的脈波。然而，當輸出端 上的負載電流由重載(heavy)逐漸減少成為輕載(light load)時，脈寬調變在操作上由連續導通模式(continuous-conduction mode，CCM)開始進入不連續導通模式(discontinuous-conduction mode，DCM)，接著脈波寬度也逐漸變小。當理論上脈波寬度需小於其設計上之最小值方能維持穩態時，此時將造成在每一個脈寬調變週期中，儲能電感130所增加的能量無法及時完全釋放至輸出端，而造成輸出端電壓的上升以及迴路的不穩定。欲解決這個問題，可以在判斷發生此種情形時，將脈寬調變的頻率降低，使得在脈波寬度固定的情形下，有更多的時間能讓儲能電感130將能量釋放至輸出端。

另外，當輸入端120的電壓非常接近輸出端150的電壓時，理論上脈波寬度也會非常接近設計上之最小值，甚至需小於其設計上之最小值方能維持穩態時。此時也可以利用將脈寬調變的頻率降低的方式，使得升壓式開關電壓轉換電路100以及101在操作上依然能達到穩定的狀態。

鑒於以上的問題，本發明係提供一種電壓轉換控制器以及電壓轉換電路，特別是一種在較小脈波寬度時依然能以脈寬調變方式進行穩定操作的電壓轉換控制器以及電壓轉換電路。

本發明提出一種電壓轉換控制器，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路。升壓式開關電壓轉換電路操作其中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端。升壓式開關電壓轉換電路具有至少一回授電壓端，回授電壓端經由分壓電路或負載電路耦接至轉換電路輸出端。電壓轉換控制器包含回授參考電壓 端、負載判斷電壓端、振盪器、誤差放大器、輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路以及訊號產生電路。

回授參考電壓端之電壓用以決定回授電壓端之電壓。負載判斷電壓端具有負載判斷電壓。振盪器具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端。振盪控制端係用以接收頻率控制訊號，且頻率控制訊號的範圍具有一極限值。振盪輸出端係用以輸出具有一穩態頻率之脈寬調變時脈，並作為升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且穩態頻率之大小與頻率控制訊號之大小相關。

誤差放大器具有至少二輸入端以及一輸出端，誤差放大器之二輸入端分別耦接於回授電壓端以及回授參考電壓端。輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路具有至少一輸出端，並根據該輸入電壓以及該輸出電壓之相對關係，於其輸出端產生一第一判斷結果或一第二判斷結果。訊號產生電路耦接於誤差放大器之輸出端、負載判斷電壓端以及輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端，並用以產生頻率控制訊號。其中當訊號產生電路接收第一判斷結果時，訊號產生電路輸出位於極限值之頻率控制訊號，而當訊號產生電路接收第二判斷結果時，頻率控制訊號之大小，與誤差放大器之輸出端之訊號以及負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關。

本發明又提出一種電壓轉換控制器，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路。升壓式開關電壓轉換電路操作其中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端。升壓式開關電壓轉換電路具有至少一回授電壓端，回授電壓端經由分 壓電路或負載電路耦接至轉換電路輸出端。電壓轉換控制器包含回授參考電壓端、負載判斷電壓端、振盪器、誤差放大器、差值產生電路以及訊號產生電路。

回授參考電壓端之電壓用以決定回授電壓端之電壓。負載判斷電壓端具有負載判斷電壓。振盪器具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端。振盪控制端係用以接收頻率控制訊號，且頻率控制訊號的範圍具有一極限值。振盪輸出端係用以輸出具有一穩態頻率之脈寬調變時脈，並作為升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且穩態頻率之大小與頻率控制訊號之大小相關。

誤差放大器具有至少二輸入端以及一輸出端，誤差放大器之二輸入端分別耦接於回授電壓端以及回授參考電壓端。差值產生電路具有至少二輸入端以及一輸出端。差值產生電路之二輸入端分別耦接於轉換電路輸入端以及轉換電路輸出端。差值產生電路之輸出端用以輸出差值訊號，其中差值訊號之大小，與轉換電路輸出端之輸出電壓以及轉換電路輸入端之輸入電壓之差值大小相關，且差值訊號的範圍具有一差最小值。訊號產生電路耦接於誤差放大器之輸出端、負載判斷電壓端以及差值產生電路之輸出端，並用以產生頻率控制訊號，其中頻率控制訊號之大小，與誤差放大器之輸出端之訊號以及負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關，且頻率控制訊號之大小，與差值訊號之大小亦相關，並且當差值訊號位於差最小值時，頻率控制訊號位於極限值。

本發明更提出一種電壓轉換電路，係為一升壓式開關電壓轉換電路之態樣，並與前述之本發明提出之兩種電壓轉換控制器所應用之升 壓式開關電壓轉換電路之其中之一，有相同的電路組成。

本發明亦提出一種電壓轉換電路之控制方法，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端並提供負載電流。所述方法包含下列步驟：首先，偵測輸入電壓與輸出電壓之相對關係，以決定穩態頻率之產生方式。接著，當輸出電壓與輸入電壓之差值小於第一預設值時，穩態頻率之產生方式係用以產生一最低之穩態頻率。最後，當輸出電壓與輸入電壓之差值大於第二預設值時，穩態頻率之產生方式係用以產生一動態之穩態頻率，使動態之穩態頻率之大小與負載電流之大小相關，並隨負載電流之變化適應性地改變。

本發明亦提出另一種電壓轉換電路之控制方法，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端並提供負載電流。所述方法包含下列步驟：首先，當穩態頻率大於一最低之穩態頻率時，穩態頻率之大小隨所述差值之變化適應性地改變。然後，當穩態頻率大於最低之穩態頻率時，穩態頻率之大小隨負載電流之變化適應性地改變。

本發明的功效在於，本發明所揭露之電壓轉換控制器以及電壓轉換電路，可以在理論上需要較小脈波寬度時，依然能以脈寬調變方式進行穩定操作。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

100、101‧‧‧升壓式開關電壓轉換電路

110、140‧‧‧功率開關

120、331、831‧‧‧輸入端

130、202、702‧‧‧儲能電感

150、332、832‧‧‧輸出端

160、206、706‧‧‧分壓電路或負載電路

170‧‧‧電流偵測電阻

180、210、710‧‧‧電壓轉換控制器

181、250、750‧‧‧誤差放大器

182‧‧‧電流比較器

183‧‧‧斜率補償電路

184‧‧‧功率開關驅動級

185‧‧‧汲電流產生電路

190‧‧‧發光二極體模組

200、700‧‧‧電壓轉換電路

201、701‧‧‧轉換電路輸入端

203、703‧‧‧二極體

204、704‧‧‧轉換電路輸出端

205、705‧‧‧回授電壓端

220、720‧‧‧回授參考電壓端

230、730‧‧‧負載判斷電壓端

240、740‧‧‧振盪器

241、741‧‧‧振盪控制端

242、742‧‧‧振盪輸出端

260‧‧‧輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路

270、300、400、770、800‧‧‧訊號產生電路

302‧‧‧比較結果輸入端

310‧‧‧第一可變電流電路

320‧‧‧第二可變電流電路

330、430、830‧‧‧電流鏡電路

340、440、840‧‧‧定電流

350、450、850‧‧‧電阻

360、460、860‧‧‧第一電晶體

365、865‧‧‧電晶體

370、470、870‧‧‧第二電晶體

380‧‧‧計數器

390‧‧‧電流控制單元

410‧‧‧第一電流源

420‧‧‧第二電流源

490‧‧‧負載判斷電壓產生電路

491‧‧‧放大器

492‧‧‧單刀雙切開關

493‧‧‧電容

610~690‧‧‧時序

760、900‧‧‧差值產生電路

810‧‧‧第一電流電晶體

820‧‧‧第二電流電晶體

910‧‧‧第一電流

920‧‧‧第二電流

930‧‧‧電流鏡電晶體

950‧‧‧差值電阻

960‧‧‧第一差值電晶體

970‧‧‧第二差值電晶體

第1圖為先前技術之升壓式開關電壓轉換電路之電路圖。

第2圖為先前技術之另一升壓式開關電壓轉換電路之電路圖。

第3圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之一實施例之電路圖。

第4圖為本發明所揭露之一實施例之電壓轉換控制器中，訊號產生電路之第一實施例之電路圖。

第5圖為本發明所揭露之一實施例之電壓轉換控制器中，訊號產生電路之第二實施例之電路圖。

第6圖為本發明所揭露之訊號產生電路之第二實施例中，負載判斷電壓產生電路之實施例之電路圖。

第7圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之又一實施例之電路圖。

第8圖為本發明所揭露之又一實施例之電壓轉換控制器中，訊號產生電路以及差值產生電路之實施例之電路圖。

第9圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之操作時序圖。

第10圖為本發明所揭露之電壓轉換電路之控制方法之一實施例之步驟流程圖。

第11圖為本發明所揭露之電壓轉換電路之控制方法之另一實施例之步驟流程圖。

在說明書及後續的申請專利範圍當中，「耦接」一詞在此係 包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表第一裝置可直接電氣連接於第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至第二裝置。

第3圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之一實施例，即電壓轉換控制器210之電路圖。電壓轉換控制器210係應用於升壓式開關電壓轉換電路，例如電壓轉換電路200。電壓轉換電路200更包括轉換電路輸入端201、儲能電感202、二極體203、轉換電路輸出端204、回授電壓端205以及分壓電路或負載電路206。電壓轉換電路200操作其中之一功率開關(圖中未示)，以將轉換電路輸入端201之輸入電壓經由儲能電感202轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端204。其中，二極體203也可以是一功率開關元件，接受來自於電壓轉換控制器210之控制訊號，以進行脈寬調變之操作。電壓轉換電路200有一回授電壓端205，經由一分壓電路或負載電路206耦接至該轉換電路輸出端。分壓電路或負載電路206可以是如第1圖中所示之回授分壓電路160，係由電阻分壓電路所組成，並依應用上的需求設計其分壓值，或者直接將轉換電路輸出端204連接至回授電壓端205；分壓電路或負載電路206也可以是如第2圖中所示之發光二極體模組190，可參考前述相關說明。另外，在設計上可以根據應用上的需求、硬體成本的考量、尺寸的精簡或/和未來製造工藝上的進步，將電壓轉換電路200之一部分或全部元件，整合進電壓轉換控制器210之中，例如電壓轉換控制器210係為一利用半導體製程所實現的積體電路。

進一步說明，電壓轉換控制器210包括回授參考電壓端220、負載判斷電壓端230、振盪器240、誤差放大器250、輸入電壓與輸出 電壓相對關係判斷電路260以及訊號產生電路270。回授參考電壓端220之電壓係用以決定回授電壓端205之電壓的穩態值。負載判斷電壓端230具有負載判斷電壓。振盪器240有振盪控制端241以及振盪輸出端242。振盪控制端241係用以接收頻率控制訊號，頻率控制訊號之範圍具有一極限值，例如為下限值。振盪輸出端242係用以輸出脈寬調變時脈(PWM clock)，脈寬調變時脈具有穩態頻率，並作為電壓轉換電路200進行脈寬調變之用。其中穩態頻率之大小與頻率控制訊號之大小相關，例如可為正相關，意即，當頻率控制訊號變大時，穩態頻率亦隨之變大；而當頻率控制訊號變小時，穩態頻率亦隨之變小。該振盪器之態樣可以是電壓控制振盪器(voltage-controlled oscillator，VCO)、電流控制振盪器(current-controlled oscillator，CCO)或是數位控制振盪器(digital-controlled oscillator，DCO)，且對應之頻率控制訊號係分別為電壓訊號、電流訊號或是數位訊號之型態。

誤差放大器250有二輸入端以及一輸出端。誤差放大器250之二輸入端分別耦接於回授電壓端205以及回授參考電壓端220。誤差放大器250應用於電壓轉換電路200之操作時有一特性，亦即在電壓轉換電路200為穩態時，誤差放大器250之輸出端電壓與電壓轉換電路200之負載電流的大小為正相關；由一次分析可發現，誤差放大器250之輸出端電壓與負載電流大小的根號呈正比關係，因此誤差放大器250之輸出端電壓可作為負載電流大小之參考。

輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260有一輸出端，並根據輸入電壓以及輸出電壓之相對關係，於其輸出端產生一第一判斷結果或一第二判斷結果。例如輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260可以 是一比較器電路之態樣，具有二輸入端以及一輸出端。比較器之二輸入端分別耦接於轉換電路輸入端201以及轉換電路輸出端204，並將比較結果產生於其輸出端形成第一判斷結果或第二判斷結果。比較器並不限於上述之連接方式，例如比較器之一輸入端可接收等效於輸出電壓以及輸入電壓之差值的訊號，另一輸入端則與一參考電壓點連接，亦可產生相同功效。

訊號產生電路270耦接於誤差放大器250之輸出端、負載判斷電壓端230以及輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端，並用以產生頻率控制訊號，其中當訊號產生電路270接收來自於輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之第一判斷結果時，訊號產生電路270輸出位於極限值之頻率控制訊號；而當訊號產生電路270接收來自於輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之第二判斷結果時，頻率控制訊號之大小，與誤差放大器250之輸出端訊號以及負載判斷電壓端230之訊號之差值大小相關，例如可為正相關。

其中，振盪器240以及誤差放大器250之各式具體電路實現方式，為本領域具有通常知識者所習知，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不另贅述。

進一步說明，通常在電壓轉換控制器210的設計上，對應於電壓轉換電路200之脈波寬度調變之操作，其脈波寬度會有一個設計上的最小值的下限，亦即脈波寬度並不能無限制地變小。因此上述說明之電壓轉換控制器210之電路，其目的在於當電壓轉換電路200中，在脈波寬度調變的操作上處於一個接近最小脈波寬度的情形時，電壓轉換控制器210會進行降低脈寬調變時脈之穩態頻率之動作，使得儲能電感202在單一脈寬 調變時脈週期之中所增加的能量，即使在負載電流處於輕載的情形下，都能有足夠的週期時間移轉至轉換電路輸出端204，進而建立穩態的操作。舉例說明，當轉換電路輸入端201之穩態電壓與轉換電路輸出端204之穩態電壓，兩者之差值小於一個預定值時，此時電壓轉換電路200之脈波寬度調變的操作上，其脈波寬度接近最小值，而且由於轉換電路輸入端201之穩態電壓與轉換電路輸出端204之穩態電壓相對地接近，因此當儲能電感202經由二極體203將能量轉移到轉換電路輸出端204時，其轉移的速度相對地緩慢，因此電壓轉換控制器210中的輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260在判斷出這種情形時，便發出一第一判斷結果予訊號產生電路270，訊號產生電路270即反應輸出位於極限值之頻率控制訊號予振盪器240，而振盪器240即反應輸出具有一對應之最小之穩態頻率的脈寬調變時脈。

另外，當轉換電路輸入端201之穩態電壓與轉換電路輸出端204之穩態電壓，兩者之差值大於所述之預定值時，此時隨著負載電流的減小，脈寬調變在操作上先是從連續導通模式開始進入不連續導通模式，接著脈波寬度也逐漸變小，但如前段所述，實際電路中脈波寬度存在一設計上的最小值，因此在達到最小的脈波寬度之後，儲能電感202在單一脈寬調變時脈週期之中所增加的能量值即無法再繼續減小，此時必須以增加脈寬調變時脈的週期(亦即降低頻率)的方式，使得當電流負載較小時，亦能有足夠的時間消化掉單一脈寬調變時脈週期之中儲能電感202所增加的能量，進而達成穩態。

根據上一段的說明，電壓轉換控制器210之操作如下：當轉換電路輸入端201之穩態電壓與轉換電路輸出端204之穩態電壓，兩者之差 值大於所述之預定值時，輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260發出一第二判斷結果予訊號產生電路270，訊號產生電路270即反應輸出頻率控制訊號，其大小與誤差放大器250之輸出端訊號以及負載判斷電壓端230之訊號之差值大小相關，例如可為正相關。如前所述，誤差放大器250之輸出端電壓與電壓轉換電路200之負載電流的大小為正相關；而負載判斷電壓端230之訊號在設計的取值上，係以對應於電壓轉換電路200在設計規格上的最小電流負載值為參考，因此前述之差值大小即相關於目前的電流負載距離最小電流負載的程度。振盪器240即接收此一頻率控制訊號而反應輸出位於對應之穩態頻率的脈寬調變時脈。因此，當電流負載愈小，脈寬調變時脈之穩態頻率愈小，反之亦然。

另外，上述之輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之比較器電路之態樣，在其輸出對輸入的轉移曲線(transfer curve)上，具有單一上行以及下行的轉態點。然而，輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260也可以是一遲滯比較器之態樣，亦即在輸出對輸入的轉移曲線上，具有不同的上行以及下行的轉態點。遲滯比較器態樣的輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260具有第一遲滯電壓以及第二遲滯電壓。當轉換電路輸入端201之電壓漸增且通過轉換電路輸出端204之電壓加上第一遲滯電壓時，輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端由第二判斷結果轉變成第一判斷結果，亦即脈寬調變時脈之穩態頻率位於其極限值，例如為下限值；而當轉換電路輸入端201之電壓漸減且通過轉換電路輸出端204之電壓加上第二遲滯電壓，輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端由第一判斷結果轉變成第二判斷結果，亦即此時脈寬調變時脈之 穩態頻率，係由誤差放大器250之輸出端訊號以及負載判斷電壓端230之訊號之差值大小決定。其中第一遲滯電壓大於第二遲滯電壓，且第一遲滯電壓以及第二遲滯電壓並不限定為正值或負值，不過在升壓式開關電壓轉換電路的應用上，兩者通常為負值。以遲滯比較器之態樣實現輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260，可以避免由於轉換電路輸入端201或轉換電路輸出端204的電壓存在漣波(ripple)時，造成輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出在第一判斷結果轉以及第二判斷結果之間頻繁地來回轉變的情形，而影響電路操作的穩定性。輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之各式具體電路實現方式，為本領域具有通常知識者所習知，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不再贅述。

再者，本發明所揭露之電壓轉換控制器210，更可以包括計時器(圖中未示)，且當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出由第一判斷結果轉變成第二判斷結果時，計時器開始計時。當計時完畢，頻率控制訊號由極限值，例如為下限值增加一增加預設值，且計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到頻率控制訊號到達其目標值。以上的操作可以防止振盪器240所輸出之脈寬調變時脈之頻率有一個突然較大的變化，而造成電壓轉換電路200整體操作上的不穩定。因此，在另一個相反的情況下亦可應用此一設計，意即當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出由第二判斷結果轉變成第一判斷結果時，計時器開始計時。當計時完畢，頻率控制訊號減去一減少預設值，且計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到頻率控制訊號到達其極限值，例如為下限值。本段說明之設計是用以防止振盪器240所輸出之脈寬調變時脈之頻率有一個突然 較大的暫態變化，因而影響電壓轉換電路200在操作上的穩定性。

另外，除了上一段所說明的設計之外，電壓轉換控制器210也可以包括一電壓產生電路(圖中未示)，其輸出端耦接至負載判斷電壓端230，用以產生負載判斷電壓。且當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端為第一判斷結果轉變成第二判斷結果時，負載判斷電壓由較大之一第一判斷電壓，以一設定之斜率減少，直到負載判斷電壓達到較小之一第二判斷電壓；而當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端為第二判斷結果轉變成第一判斷結果時，負載判斷電壓由第二判斷電壓，以另一設定之斜率增加，直到負載判斷電壓達到第一判斷電壓。本段說明之設計亦可防止振盪器240所輸出之脈寬調變時脈之頻率有一個突然較大的暫態變化。

進一步說明，第一判斷電壓的取值，通常會大於電壓轉換控制器210在操作上，誤差放大器250之輸出端所能輸出的最大的電壓訊號，如此當轉換電路輸入端201以及轉換電路輸出端204兩者之穩態電壓之差值，使輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260輸出一第一判斷結果時，由於第一判斷電壓恆大於誤差放大器250之輸出端之電壓訊號，因此訊號產生電路270恆輸出位於極限值，例如為下限值之頻率控制訊號，使振盪器240反應輸出最小之穩態頻率的脈寬調變時脈。而第二判斷電壓的取值，則是以電流負載為電路規格之最小值時，誤差放大器250之輸出端對應輸出的電壓訊號為參考，可以使訊號產生電路270輸出位於極限值或接近極限值之頻率控制訊號，且振盪器240反應輸出最小或接近最小之穩態頻率的脈寬調變時脈。

第4圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器210中，訊號產生電路之第一實施例，即訊號產生電路300之電路圖。訊號產生電路300的主要組成元件，包括第一可變電流電路310、第二可變電流電路320、電流鏡電路330、定電流340、電阻350、第一電晶體360、第二電晶體370、計數器380以及電流控制單元390。

第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320各有輸出端，並接受電流源控制單元390之控制。電流源控制單元390以及計時器380同時耦接到比較結果輸入端302，用以接收輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出結果，並對第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320進行對應的控制。例如當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出由第一判斷結果轉變成第二判斷結果時，計時器開始計時。當計時完畢，電流源控制單元380控制第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320的輸出電流由最小值(例如為零電流)增加一電流增加預設值，且計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320的輸出電流到達其目標值。又例如當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出由第二判斷結果轉變成第一判斷結果時，計時器開始計時。當計時完畢，電流源控制單元380控制第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320的輸出電流減去一減少預設值，且計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到頻率控制訊號到達其下限值(例如為零電流)。綜而言之，當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端為第一判斷結果時，第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320輸出最小電流，且第一可變電流電路以及第二可變電流電路320係配 合計數器遞增或遞減其輸出電流。另外，第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320的電路實現方式，可以電流源、開關、數位邏輯閘等基本電路單元組合而成，為本領域具有通常知識者所習知，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不另贅述。

電流鏡電路330有輸入端331以及輸出端332，電流鏡電路330之輸出端332耦接至振盪控制端241，並輸出具電流型態之頻率控制訊號。故本實施例所應用之電壓轉換控制器210，其振盪器240係為一電流控制振盪器之態樣，係接收電流型態之頻率控制訊號以決定其脈寬調變時脈之穩態頻率大小。電流鏡電路330的電路實現方式，為本領域具有通常知識者所習知，例如本實施例中由兩個N型金屬氧化半導體場效電晶體組成，其動作原理為習知技術，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不另贅述。

定電流340具有一固定大小之輸出電流，並耦接於電流鏡電路330之輸入端331。定電流340之輸出電流決定了具電流型態之頻率控制訊號之下限值，亦即當第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320之輸出電流皆為零時，電流鏡電路330的輸出電流由定電流340之輸出電流決定，此時亦決定了振盪器240所輸出之脈寬調變時脈之穩態頻率的最小值。

電阻350耦接於第一可變電流電路310之輸出端以及第二可變電流電路320之輸出端之間。第一電晶體360之通道之一端耦接於第一可變電流電路310之輸出端，另一端則耦接至等效於電流鏡電路330之輸入電路之等效電路，例如在本實施例為一連接成二極體態樣的電晶體365，第一 電晶體360之閘極或基極耦接於誤差放大器250之輸出端。第二電晶體370之通道耦接於第二可變電流電路320之輸出端以及電流鏡電路330之輸入端331之間，其閘極或基極耦接於負載判斷電壓端230。第一電晶體360以及第二電晶體370可以是P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體。電阻350、第一電晶體360以及第二電晶體370之連接形成了一組具有有限轉導值(trans-conductance)的輸入差動對，且轉導值由電阻350之電阻值決定；亦即當誤差放大器250之輸出端以及負載判斷電壓端230之電壓相等時，第一電晶體360以及第二電晶體370之通道之電流相等，約等於第一可變電流電路310或是第二可變電流電路之輸出電流，而當誤差放大器250之輸出端以及負載判斷電壓端230之電壓不相等時，第一電晶體360以及第二電晶體370之通道之電流之差值，大約等於誤差放大器250之輸出端以及負載判斷電壓端230之電壓之差值除以電阻350之電阻值再乘以2，直到第一電晶體360以及第二電晶體370其中之一之通道電流為零。亦即當負載判斷電壓端230之電壓遠大於誤差放大器250之輸出端之電壓時，第二電晶體370之通道之電流為零，此時電流鏡電路330之輸出電流即由定電流340之輸出電流決定。值得注意的是，電阻350、第一電晶體360以及第二電晶體370可依實應用上之需求而進行其他變更設計，例如第一電晶體360以及第二電晶體370之尺寸可為不同，以造成一固定之輸入漂移電壓(input offset voltage)，並可以更進一步配合負載判斷電壓端230之訊號之設計，以調整頻率控制訊號的輸出特性。電阻350、第一電晶體360以及第二電晶體370之其他變更設計及其動作原理皆為習知技術，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不另贅述。

第5圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器210中，訊號產生電路之第二實施例，即訊號產生電路400之電路圖。訊號產生電路400的主要組成元件，包括第一電流源410、第二電流源420、電流鏡電路430、定電流440、電阻450、第一電晶體460、第二電晶體470。另外，第5圖中亦揭露了配合訊號產生電路400之一負載判斷電壓產生電路490。第一電流源410以及第二電流源420相當於第4圖中所揭示之第一可變電流電路310以及第二可變電流電路320，然而第一電流源410以及第二電流源420之輸出電流在操作上係為固定值。其他諸如電流鏡電路430、定電流440、電阻450、第一電晶體460以及第二電晶體470之連接方式以及說明，可參考第4圖中對應元件之說明。

進一步說明，負載判斷電壓產生電路490輸出一負載判斷電壓至第二電晶體470之閘極或基極。當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端為第一判斷結果轉變成第二判斷結果時，負載判斷電壓由較大之一第一判斷電壓，以一設定之斜率減少，直到負載判斷電壓達到較小之一第二判斷電壓；而當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端為第二判斷結果轉變成第一判斷結果時，負載判斷電壓由第二判斷電壓，以另一設定之斜率增加，直到負載判斷電壓達到第一判斷電壓。值得注意的是，前述之設定之斜率不一定為固定值，在暫態過程中可以是變動的，只要能防止負載判斷電壓有一突然之變化即可，例如負載判斷電壓係以指數(exponential)變化的方式上升或下降。再者，第一判斷電壓的取值，通常會大於電壓轉換控制器210在操作上，誤差放大器250之輸出端之所能輸出的最大的電壓訊號，如此當轉換電路輸入端201以及轉換電路 輸出端204兩者之穩態電壓之差值，使輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260輸出一第一判斷結果時，由於第一判斷電壓恆大於誤差放大器250之輸出端之電壓訊號，因此訊號產生電路270恆輸出位於極限值，例如為下限值之頻率控制訊號，使振盪器240反應輸出最小之穩態頻率的脈寬調變時脈。而第二判斷電壓的取值，係以對應於電壓轉換電路200在設計規格上的最小電流負載值為參考，亦即誤差放大器250之輸出端對應輸出的電壓訊號，可以使訊號產生電路270輸出位於下限值或接近下限值之頻率控制訊號，使振盪器240反應輸出最小或接近最小之穩態頻率的脈寬調變時脈。

第6圖為本發明所揭露之訊號產生電路之第二實施例中，負載判斷電壓產生電路490之實施例之電路圖。負載判斷電壓產生電路490包括放大器491、單刀雙切開關492以及電容493。放大器491之正端輸入端經由單刀雙切開關492選擇性地耦接至第一判斷電壓或是第二判斷電壓。放大器491之負端輸入端耦接於放大器491之輸出端，同時耦接至電容493，並形成負載判斷電壓端230。單刀雙切開關492係由輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出訊號控制，意即當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端輸出第一判斷結果時，放大器491之正端輸入端經由單刀雙切開關492耦接至第一判斷電壓；而當輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路260之輸出端輸出第二判斷結果時，放大器491之正端輸入端經由單刀雙切開關492耦接至第二判斷電壓。放大器491具有有限的輸出電流能力，包括有限的輸出汲電流(sink current)以及有限的輸出源電流(source current)。放大器491的連接方式係為一電壓緩衝器(voltage buffer) 的態樣，意即放大器491輸出端的穩態電壓與其正端輸入端的穩態電壓相等(假設放大器491之增益為無窮大時)。如此當單刀雙切開關492進行切換，而放大器491的正端輸入端的電壓改變時，放大器491的輸出端以其有限的輸出汲電流或輸出源電流對電容493進行放電或充電，放大器491的輸出端電壓，亦即負載判斷電壓端230的電壓即以一有限斜率下降或上升，以符合訊號產生電路400中，負載判斷電壓端230所需具有的行為。負載判斷電壓端230的電壓改變的斜率，可以經由設計電容493的電容值、放大器491的輸出汲電流以及輸出源電流來進行調整。上述設計參數以及放大器491的電路實現方式，皆為本領域具有通常知識者所習知，且並非本發明所揭露之重點所在，故在此不另贅述。

第7圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之又一實施例，即電壓轉換控制器710之電路圖。電壓轉換控制器710係應用於升壓式開關電壓轉換電路，例如電壓轉換電路700。電壓轉換電路700更包括轉換電路輸入端701、儲能電感702、二極體703、轉換電路輸出端704、回授電壓端705以及分壓電路或負載電路706。上述各電壓轉換電路700之組成元件可參考第3圖所揭露的電壓轉換電路200中，各對應元件的相關說明。

進一步說明，電壓轉換控制器710包括回授參考電壓端720、負載判斷電壓端730、振盪器740、振盪控制端741、振盪輸出端742、誤差放大器750、差值產生電路760以及訊號產生電路770。其中回授參考電壓端720、負載判斷電壓端730、振盪器740、振盪控制端741、振盪輸出端742以及誤差放大器750，可參考第3圖所揭露的電壓轉換控制器210中，各對應元件的相關說明。差值產生電路760有二輸入端以及一輸出端。差 值產生電路760之二輸入端分別耦接於轉換電路輸入端701以及轉換電路輸出端704。差值產生電路760之輸出端用以輸出一差值訊號，其中差值訊號之大小，與轉換電路輸出端704之輸出電壓以及轉換電路輸入端701之輸入電壓之差值大小相關，例如可為正相關，且差值訊號的範圍具有一差最小值。訊號產生電路770耦接於誤差放大器750之輸出端、負載判斷電壓端730以及差值產生電路760之輸出端，並用以產生頻率控制訊號，其中頻率控制訊號之大小，與誤差放大器750之輸出端之訊號以及負載判斷電壓端730之訊號之差值大小相關，例如可為正相關，且頻率控制訊號之大小，與前述之差值訊號之大小亦相關，例如可為正相關，並且當差值訊號位於前述之差最小值時，頻率控制訊號位於極限值，例如為下限值。

根據上一段的說明，電壓轉換控制器710之操作如下：當轉換電路輸入端701之電壓與轉換電路輸出端704之電壓皆處於穩態時，訊號產生電路770所輸出之頻率控制訊號，其大小與誤差放大器750之輸出端訊號以及負載判斷電壓端730之訊號之差值大小相關，例如可為正相關。如前所述，誤差放大器750之輸出端電壓與電壓轉換電路700之負載電流的大小為正相關；而負載判斷電壓端730之訊號在設計的取值上，係以對應於電壓轉換電路700在設計規格上的最小電流負載值為參考，因此前述之差值大小即相關於目前的電流負載距離最小電流負載的程度。振盪器740即接收此一頻率控制訊號而反應輸出位於對應之穩態頻率的脈寬調變時脈。因此，當電流負載愈小，脈寬調變時脈之穩態頻率愈小，反之亦然。

進一步說明，當轉換電路輸出端704之電壓與轉換電路輸入端701之電壓之差值改變時，訊號產生電路770所輸出之頻率控制訊號亦隨 之改變，例如為正相關。如此，當轉換電路輸出端704之電壓與轉換電路輸入端701之電壓之差值愈小時，頻率控制訊號也愈小，振盪器740即接收此一頻率控制訊號而反應輸出位於對應之穩態頻率的脈寬調變時脈，最後達到一最小值。由上述說明可知，在電壓轉換控制器710中，脈寬調變時脈的穩態頻率會隨著電流負載、轉換電路輸出端704之電壓以及轉換電路輸入端701之電壓的改變而連續性地改變，因此達到一個平滑地(smoothly)改變的效果，其結果相較於電壓轉換控制器210，更能保證電壓轉換控制器之電路在操作上不會因為參數改變的不連續而造成可能的系統不穩定的情況。

第8圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器810中，訊號產生電路以及差值產生電路之實施例，亦即訊號產生電路800以及差值產生電路900之電路圖。訊號產生電路800包括第一電流電晶體810、第二電流電晶體820、電流鏡電路830及其輸入端831以及輸出端832、定電流840、電阻850、第一電晶體860、第二電晶體870以及電晶體865。差值產生電路900包括第一電流910、第二電流920、電流鏡電晶體930、差值電阻950、第一差值電晶體960以及第二差值電晶體970。

電流鏡電路830有輸入端831以及輸出端832。電流鏡電路830之輸出端832耦接至振盪控制端741，並輸出具電流型態之頻率控制訊號。定電流840具有一固定大小之輸出電流，並耦接於電流鏡電路830之輸入端831。電阻850耦接於第一電流電晶體810之通道之一端以及第二電流電晶體820之通道之一端之間。第一電晶體860之通道耦接於第一電流電晶體810之通道之一端，其閘極或基極耦接於誤差放大器750之輸出端。第二 電晶體870之通道耦接於第二電流電晶體820之通道之一端以及電流鏡電路830之輸入端831之間，其閘極或基極耦接於負載判斷電壓端730。

進一步說明，電流鏡電晶體930之通道之一端同時耦接於其閘極或基極、第一電流電晶體810之閘極或基極以及第二電流電晶體820之閘極或基極，並形成差值產生電路900之輸出端。第一電晶體860、第二電晶體870、第一電流電晶體810、第二電流電晶體820以及電流鏡電晶體930可以是P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體，且第一電流電晶體810、第二電流電晶體820以及電流鏡電晶體930形成了一電流鏡的態樣，亦即第一電流電晶體810以及第二電流電晶體820之電流係由電流鏡電晶體930之電流決定。差值電阻950耦接於第一電流910以及第二電流920之間。第一差值電晶體960之通道耦接於該第一電流，其閘極或基極耦接於轉換電路輸入端701。第二差值電晶體970之通道耦接於第二電流920以及差值產生電路900之輸出端之間，其閘極或基極耦接於轉換電路輸出端704。第一差值電晶體960以及第二差值電晶體970可以是N型金屬氧化半導體場效電晶體或NPN型之雙極性接面電晶體。訊號產生電路800以及差值產生電路900之電路操作方式，可由本領域具有通常知識者，在了解前述各實施例中相關電路的說明之後輕易推而得之，故在此不另贅述。

第9圖為本發明所揭露之電壓轉換控制器之操作時序圖。第9圖中所示之時序係配合前述所有實施例及相關電路進行說明。時序610為轉換電路輸出端204之電壓，時序620代表轉換電路輸出端204之電壓加上第一遲滯電壓之準位，時序630代表轉換電路輸出端204之電壓加上第二遲 滯電壓之準位，時序640為轉換電路輸入端201之電壓，時序650為負載電流，時序660為誤差放大器250之輸出端電壓，時序670為第3圖所揭露之振盪器240所輸出脈寬調變時脈之頻率，時序680為第4圖所揭露之訊號產生電路300之第一可變電流電路310或第二可變電流電路320之輸出電流。時序690則為第7圖所揭露之振盪器740所輸出脈寬調變時脈之頻率。說明如下。

在時間T1時，如時序650所示，電流負載由輕載逐漸增加，直至時間T2成為重載。在此期間如時序660所示，誤差放大器250之輸出端電壓亦逐漸增加，反應至訊號產生電路400之輸出電流亦逐漸增加，且如時序670所示，脈寬調變時脈之頻率亦逐漸增加。同樣的反應亦發生於訊號產生電路800之中，且如時序690所示，其脈寬調變時脈之頻率亦逐漸增加。接著在時間T3時，轉換電路輸入端201之電壓開始逐漸增加，此時由於升壓式開關電壓轉換電路本身的特性，誤差放大器250之輸出端電壓亦相關於轉換電路輸入端201之電壓而逐漸下降，且如時序670所示，脈寬調變時脈之頻率亦逐漸下降。直到時間T4時，轉換電路輸入端201之電壓開始大於如時序620所示之轉換電路輸出端204之電壓加上第一遲滯電壓，此時在訊號產生電路400之實施例中，負載判斷電壓端230由第二判斷電壓以一有限之斜率轉變成第一判斷電壓，故如時序670所示，脈寬調變時脈之頻率亦逐漸下降至其最小值；而在訊號產生電路400之實施例中，脈寬調變時脈之頻率亦如時序670所示，逐漸下降至其最小值，進一步觀察其第一可變電流電路310或第二可變電流電路320之輸出電流，如時序680所示，輸出電流配合計數器380之計數動作而依續減少，直至一最小值(例 如為零)。而在差值產生電路900之實施例中，由於第二差值電晶體970之電流逐漸變小，反應至電流鏡電晶體930、第一電流電晶體810以及第二電流電晶體820之電流亦逐漸變小，因此訊號產生電路800之輸出電流亦逐漸減少，而脈寬調變時脈之頻率亦如時序690所示，逐漸下降。

接著，在時間T5以及時間T6之間之行為，係為時間T3以及時間T4之間行為之反向動作；而在時間T7以及時間T8之間之行為，係為時間T1以及時間T2之間行為之反向動作。此應為本領域具有通常知識者，在了解上一段的說明之後，能夠輕易推而得之者，故在此不另贅述。

第10圖為本發明所揭露之電壓轉換電路之控制方法之一實施例之步驟流程圖，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端並提供負載電流。所述方法包括下列步驟：如步驟1010所示，偵測輸入電壓與輸出電壓之相對關係，以決定一穩態頻率之產生方式。

如步驟1030所示，當輸出電壓與輸入電壓之差值小於第一預設值時，穩態頻率之產生方式係用以產生一最低之穩態頻率。

如步驟1050所示，當輸出電壓與輸入電壓之差值大於一第二預設值時，穩態頻率之產生方式係用以產生一動態之穩態頻率，使動態之穩態頻率之大小與負載電流之大小相關，並隨負載電流之變化適應性地改變。

另外，本實施例中更可進一步定義第一預設值小於第二預設 值，且更包括下列步驟：當輸出電壓與輸入電壓之差值介於第一預設值以及第二預設值之間時，穩態頻率之產生方式不變。

第11圖為本發明所揭露之電壓轉換電路之控制方法之另一實施例之步驟流程圖，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將轉換電路輸入端之輸入電壓經由儲能電感轉換為輸出電壓於轉換電路輸出端並提供負載電流。所述方法包括下列步驟：如步驟1110所示，當該穩態頻率大於一最低之穩態頻率時，該穩態頻率之大小隨所述差值之變化適應性地改變。

如步驟1130所示，當該穩態頻率大於該最低之穩態頻率時，該穩態頻率之大小隨該負載電流之變化適應性地改變。

雖然本發明之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

200‧‧‧電壓轉換電路

201‧‧‧轉換電路輸入端

202‧‧‧儲能電感

203‧‧‧二極體

204‧‧‧轉換電路輸出端

205‧‧‧回授電壓端

206‧‧‧分壓電路或負載電路

210‧‧‧電壓轉換控制器

220‧‧‧回授參考電壓端

230‧‧‧負載判斷電壓端

240‧‧‧振盪器

241‧‧‧振盪控制端

242‧‧‧振盪輸出端

250‧‧‧誤差放大器

260‧‧‧輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路

270‧‧‧訊號產生電路

Claims (29)

1. 一種電壓轉換控制器，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，該升壓式開關電壓轉換電路操作其電路中之一功率開關，以將一轉換電路輸入端之輸入電壓經由一儲能電感轉換為一輸出電壓於一轉換電路輸出端，該升壓式開關電壓轉換電路具有至少一回授電壓端，該回授電壓端經由一分壓電路或負載電路耦接至該轉換電路輸出端；該電壓轉換控制器包含：一回授參考電壓端，其電壓用以決定該回授電壓端之電壓；一負載判斷電壓端，具有至少一負載判斷電壓；一振盪器，具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端；該振盪控制端係用以接收一頻率控制訊號，該頻率控制訊號的範圍具有一極限值；該振盪輸出端係用以輸出一脈寬調變時脈，該脈寬調變時脈具有一穩態頻率，並作為該升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且該穩態頻率之大小與該頻率控制訊號之大小相關；一誤差放大器，具有至少二輸入端以及一輸出端，該誤差放大器之二輸入端分別耦接於該回授電壓端以及該回授參考電壓端；一輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路，具有至少一輸出端，並根據該輸入電壓以及該輸出電壓之相對關係，於其輸出端產生一第一判斷結果或一第二判斷結果；以及 一訊號產生電路，耦接於該誤差放大器之輸出端、該負載判斷電壓端以及該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端，並用以產生該頻率控制訊號，其中當該訊號產生電路接收該第一判斷結果時，該訊號產生電路輸出位於該極限值之頻率控制訊號，而當訊號產生電路接收該第二判斷結果時，該頻率控制訊號之大小，與該誤差放大器之輸出端之訊號以及該負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關。
2. 如請求項第1項所述之電壓轉換控制器，其中該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路係為一遲滯比較器，具有一第一遲滯電壓以及一第二遲滯電壓，當該轉換電路輸入端之電壓漸增且通過該轉換電路輸出端之電壓加上該第一遲滯電壓，該遲滯比較器之輸出端由該第二判斷結果轉變成該第一判斷結果，而當該轉換電路輸入端之電壓漸減且通過該轉換電路輸出端之電壓加上該第二遲滯電壓，該遲滯比較器之輸出端由該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果，其中該第一遲滯電壓大於該第二遲滯電壓。
3. 如請求項第1項所述之電壓轉換控制器，其中更包括一計時器，且當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出由該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果時，該計時器開始計時，當計時完畢，該頻率控制訊號由該極限值增加一增加預設值，且該計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到該頻率控制訊號到達其目標值。
4. 如請求項第3項所述之電壓轉換控制器，其中當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出由該第二判斷結果轉變成該第一判斷結果時，該計時器開始計時；當計時完畢，該頻率控制訊號減去一減少預設值，且該計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到該頻率控制訊號到達該極限值。
5. 如請求項第1項所述之電壓轉換控制器，其中更包括一電壓產生電路，其輸出端耦接至該負載判斷電壓端，用以產生該負載判斷電壓，且當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果時，該負載判斷電壓由較大之一第一判斷電壓，以一設定之斜率減少，直到該負載判斷電壓達到較小之一第二判斷電壓，而當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第二判斷結果轉變成該第一判斷結果時，該負載判斷電壓由該第二判斷電壓，以另一設定之斜率增加，直到該負載判斷電壓達到該第一判斷電壓。
6. 如請求項第3或4項所述之電壓轉換控制器，其中該訊號產生電路更包含：一第一可變電流電路，具有至少一輸出端，當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷結果時，該第一可變電流電路輸出最小電流，且該第一可變電流電路係配合該計數器遞增或遞減其輸出電流；一第二可變電流電路，具有至少一輸出端，當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷 結果時，該第二可變電流電路輸出最小電流，且該第二可變電流電路係配合該計數器遞增或遞減其輸出電流；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號；一定電流，具有一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一可變電流電路之輸出端以及該第二可變電流電路之輸出端之間；一第一電晶體，其通道耦接於該第一可變電流電路之輸出端，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及一第二電晶體，其通道耦接於該第二可變電流電路之輸出端以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端。
7. 如請求項第6項所述之電壓轉換控制器，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體。
8. 如請求項第5項所述之電壓轉換控制器，其中該訊號產生電路更包含：一第一電流源及一第二電流源；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號； 一定電流，具有一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一電流源以及該第一電流源之間；一第一電晶體，其通道耦接於該第一電流源，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及一第二電晶體，其通道耦接於該第一電流源以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端。
9. 如請求項第8項所述之電壓轉換控制器，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體。
10. 一種電壓轉換控制器，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，該升壓式開關電壓轉換電路操作其電路中之一功率開關，以將一轉換電路輸入端之輸入電壓經由一儲能電感轉換為一輸出電壓於一轉換電路輸出端，該升壓式開關電壓轉換電路具有至少一回授電壓端，該回授電壓端經由一分壓電路或負載電路耦接至該轉換電路輸出端；該電壓轉換控制器包含：一回授參考電壓端，其電壓用以決定該回授電壓端之電壓；一負載判斷電壓端，具有一負載判斷電壓；一振盪器，具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端；該振盪控制端係用以接收一頻率控制訊號，該頻率控制訊號的範圍具有一極限值；該振盪輸出端係用以輸出一 脈寬調變時脈，該脈寬調變時脈具有一穩態頻率，並作為該升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且該穩態頻率之大小與該頻率控制訊號之大小相關；一誤差放大器，具有至少二輸入端以及一輸出端，該誤差放大器之二輸入端分別耦接於該回授電壓端以及該回授參考電壓端；一差值產生電路，具有至少二輸入端以及一輸出端，該差值產生電路之二輸入端分別耦接於該轉換電路輸入端以及該轉換電路輸出端，該差值產生電路之輸出端用以輸出一差值訊號，其中該差值訊號之大小，與該轉換電路輸出端之輸出電壓以及該轉換電路輸入端之輸入電壓之差值大小相關，且該差值訊號的範圍具有一差最小值；以及一訊號產生電路，耦接於該誤差放大器之輸出端、該負載判斷電壓端以及該差值產生電路之輸出端，並用以產生該頻率控制訊號，其中該頻率控制訊號之大小，與該誤差放大器之輸出端之訊號以及該負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關，且該頻率控制訊號之大小，與該差值訊號之大小亦相關，並且當該差值訊號位於該差最小值時，該頻率控制訊號位於該極限值。
11. 如請求項第1或10項所述之電壓轉換控制器，其中該振盪器係為電壓控制振盪器、電流控制振盪器或是數位控制振盪器，且該頻率控制訊號係分別為電壓訊號、電流訊號或是數位訊號。
12. 如請求項第10項所述之電壓轉換控制器，其中 該訊號產生電路更包含：一第一電流電晶體以及一第二電流電晶體；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號；一定電流，具有至少一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一電流電晶體之通道之一端以及該第二電流電晶體之通道之一端之間；一第一電晶體，其通道耦接於該第一電流電晶體之通道之一端，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及一第二電晶體，其通道耦接於該第二電流電晶體之通道之一端以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端；且該差值產生電路更包含：一第一電流以及一第二電流；一電流鏡電晶體，其通道之一端同時耦接於其閘極或基極、該第一電流電晶體之閘極或基極以及該第二電流電晶體之閘極或基極，並形成該差值產生電路之輸出端；一差值電阻，耦接於該第一電流以及該第二電流之間； 一第一差值電晶體，其通道耦接於該第一電流，其閘極或基極耦接於該轉換電路輸入端；以及一第二差值電晶體，其通道耦接於該第二電流以及該差值產生電路之輸出端之間，其閘極或基極耦接於該轉換電路輸出端。
13. 如請求項第12項所述之電壓轉換控制器，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第一電流電晶體、該第二電流電晶體以及該電流鏡電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體，且該第一差值電晶體以及該第二差值電晶體係為N型金屬氧化半導體場效電晶體或NPN型之雙極性接面電晶體。
14. 一種電壓轉換電路，係為一升壓式開關電壓轉換電路，並包含：一轉換電路輸入端，具有一輸入電壓；一轉換電路輸出端，具有一輸出電壓；一儲能電感，耦接於轉換電路輸入端；一功率開關，耦接於該儲能電感，用以將該輸入電壓經由該儲能電感轉換為該輸出電壓；一回授電壓端，係經由一分壓電路或負載電路耦接至該轉換電路輸出端；一回授參考電壓端，其電壓用以決定該回授電壓端之電壓；一負載判斷電壓端，具有一負載判斷電壓； 一振盪器，具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端，該振盪控制端係用以接收一頻率控制訊號，該頻率控制訊號的範圍具有一極限值，該振盪輸出端係用以輸出一脈寬調變時脈，該脈寬調變時脈具有一穩態頻率，並作為升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且該穩態頻率之大小與該頻率控制訊號之大小相關；一誤差放大器，具有至少二輸入端以及輸出端，該誤差放大器之二輸入端分別耦接於該回授電壓端以及該回授參考電壓端；一輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路，具有至少一輸出端，並根據該輸入電壓以及該輸出電壓之相對關係，於其輸出端產生一第一判斷結果或一第二判斷結果；以及一訊號產生電路，耦接於該誤差放大器之輸出端、該負載判斷電壓端以及該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端，並用以產生該頻率控制訊號，其中當該訊號產生電路接收該第一判斷結果時，該訊號產生電路輸出位於該極限值之頻率控制訊號，而當訊號產生電路接收該第二判斷結果時，該頻率控制訊號之大小，與該誤差放大器之輸出端之訊號以及該負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關。
15. 如請求項第14項所述之電壓轉換電路，其中該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路係為一遲滯比較器，具有一第一遲滯電壓以及一第二遲滯電壓，當該轉換電路輸入端 之電壓漸增且通過該轉換電路輸出端之電壓加上該第一遲滯電壓，該遲滯比較器之輸出端由該第二判斷結果轉變成該第一判斷結果，而當該轉換電路輸入端之電壓漸減且通過該轉換電路輸出端之電壓加上該第二遲滯電壓，該遲滯比較器之輸出端由該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果，其中該第一遲滯電壓大於該第二遲滯電壓。
16. 如請求項第14項所述之電壓轉換電路，其中更包括一計時器，且當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出由該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果時，該計時器開始計時，當計時完畢，該頻率控制訊號由該極限值增加一增加預設值，且該計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到該頻率控制訊號到達其目標值。
17. 如請求項第16項所述之電壓轉換電路，其中當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出由該第二判斷結果轉變成該第一判斷結果時，該計時器開始計時，當計時完畢，該頻率控制訊號減去一減少預設值，且該計時器重置並重新計數，並重覆上述動作直到該頻率控制訊號到達該極限值。
18. 如請求項第14項所述之電壓轉換電路，其中更包括一電壓產生電路，其輸出端耦接至該負載判斷電壓端，用以產生該負載判斷電壓，且當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷結果轉變成該第二判斷結果時，該負載判斷電壓由較大之一第一判斷電壓，以一設定之斜率減少，直到該負載判斷電壓達到較小之一第二判 斷電壓，而當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第二判斷結果轉變成該第一比較判斷時，該負載判斷電壓由該第二判斷電壓，以另一設定之斜率增加，直到該負載判斷電壓達到該第一判斷電壓。
19. 如請求項第16或17項所述之電壓轉換電路，其中該訊號產生電路更包含：一第一可變電流電路，具有至少一輸出端，當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷結果時，該第一可變電流電路輸出最小電流，且該第一可變電流電路係配合該計數器遞增或遞減其輸出電流；一第二可變電流電路，具有至少一輸出端，當該輸入電壓與輸出電壓相對關係判斷電路之輸出端為該第一判斷結果時，該第二可變電流電路輸出最小電流，且該第二可變電流電路係配合該計數器遞增或遞減其輸出電流；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號；一定電流，具有一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一可變電流電路之輸出端以及該第二可變電流電路之輸出端之間；一第一電晶體，其通道耦接於該第一可變電流電路之輸出端，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及 一第二電晶體，其通道耦接於該第二可變電流電路之輸出端以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端。
20. 如請求項第19項所述之電壓轉換電路，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體。
21. 如請求項第18項所述之電壓轉換電路，其中該訊號產生電路更包含：一第一電流源及一第二電流源；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號；一定電流，具有一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一電流源以及該第一電流源之間；一第一電晶體，其通道耦接於該第一電流源，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及一第二電晶體，其通道耦接於該第一電流源以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端。
22. 如請求項第21項所述之電壓轉換電路，其中該第一電晶體以及該第二電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體。
23. 一種電壓轉換電路，係為一升壓式開關電壓轉換電路，並包含：一轉換電路輸入端，具有一輸入電壓；一轉換電路輸出端，具有一輸出電壓；一儲能電感，耦接於轉換電路輸入端；一功率開關，耦接於該儲能電感，用以將該輸入電壓經由該儲能電感轉換為該輸出電壓；一回授電壓端，係經由一分壓電路或負載電路耦接至該轉換電路輸出端；一回授參考電壓端，其電壓用以決定該回授電壓端之電壓；一負載判斷電壓端，具有一負載判斷電壓；一振盪器，具有至少一振盪控制端以及一振盪輸出端；該振盪控制端係用以接收一頻率控制訊號，該頻率控制訊號的範圍具有一極限值；該振盪輸出端係用以輸出一脈寬調變時脈，該脈寬調變時脈具有一穩態頻率，並作為該升壓式開關電壓轉換電路進行脈寬調變之用，且該穩態頻率之大小與該頻率控制訊號之大小相關；一誤差放大器，具有至少二輸入端以及一輸出端，該誤差放大器之二輸入端分別耦接於該回授電壓端以及該回授參考電壓端；一差值產生電路，具有至少二輸入端以及一輸出端，該差值產生電路之二輸入端分別耦接於該轉換電路輸入端以及該轉換電路輸出端，該差值產生電路之輸出端用以輸 出一差值訊號，其中該差值訊號之大小，與該轉換電路輸出端之輸出電壓以及該轉換電路輸入端之輸入電壓之差值大小相關，且該差值訊號的範圍具有一差最小值；以及一訊號產生電路，耦接於該誤差放大器之輸出端、該負載判斷電壓端以及該差值產生電路之輸出端，並用以產生該頻率控制訊號，其中該頻率控制訊號之大小，與該誤差放大器之輸出端之訊號以及該負載判斷電壓端之訊號之差值大小相關，且該頻率控制訊號之大小，與該差值訊號之大小亦相關，並且當該差值訊號位於該差最小值時，該頻率控制訊號位於該極限值。
24. 如請求項第14或23項所述之電壓轉換電路，其中該振盪器係為電壓控制振盪器、電流控制振盪器或是數位控制振盪器，且該頻率控制訊號係分別為電壓訊號、電流訊號或是數位訊號。
25. 如請求項第23項所述之電壓轉換電路，其中該訊號產生電路更包含：一第一電流電晶體以及一第二電流電晶體；一電流鏡電路，具有至少一輸入端以及一輸出端，該電流鏡電路之輸出端耦接至該振盪控制端，並輸出具電流型態之該頻率控制訊號；一定電流，具有一固定大小之輸出電流，並耦接於該電流鏡電路之輸入端；一電阻，耦接於該第一電流電晶體之通道之一端以及該第二電流電晶體之通道之一端之間； 一第一電晶體，其通道耦接於該第一電流電晶體之通道之一端，其閘極或基極耦接於該誤差放大器之輸出端；以及一第二電晶體，其通道耦接於該第二電流電晶體之通道之一端以及該電流鏡電路之輸入端之間，其閘極或基極耦接於該負載判斷電壓端；且該差值產生電路更包含：一第一電流以及一第二電流；一電流鏡電晶體，其通道之一端同時耦接於其閘極或基極、該第一電流電晶體之閘極或基極以及該第二電流電晶體之閘極或基極，並形成該差值產生電路之輸出端；一差值電阻，耦接於該第一電流以及該第二電流之間；一第一差值電晶體，其通道耦接於該第一電流，其閘極或基極耦接於該轉換電路輸入端；以及一第二差值電晶體，其通道耦接於該第二電流以及該差值產生電路之輸出端之間，其閘極或基極耦接於該轉換電路輸出端。
26. 如請求項第25項所述之電壓轉換電路，其中該第一電晶體、該第二電晶體、該第一電流電晶體、該第二電流電晶體以及該電流鏡電晶體係為P型金屬氧化半導體場效電晶體或PNP型之雙極性接面電晶體，且該第一差值電晶體以 及該第二差值電晶體係為N型金屬氧化半導體場效電晶體或NPN型之雙極性接面電晶體。
27. 一種電壓轉換電路之控制方法，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將一轉換電路輸入端之輸入電壓經由一儲能電感轉換為一輸出電壓於一轉換電路輸出端並提供一負載電流，所述方法包含下列步驟：偵測該輸入電壓與該輸出電壓之相對關係，以決定一穩態頻率之產生方式；當該輸出電壓與該輸入電壓之差值小於一第一預設值時，該穩態頻率之產生方式係用以產生一最低之穩態頻率；以及當該輸出電壓與該輸入電壓之差值大於一第二預設值時，該穩態頻率之產生方式係用以產生一動態之穩態頻率，使該動態之穩態頻率之大小與該負載電流之大小相關，並隨該負載電流之變化適應性地改變。
28. 如請求項第27項所述之電壓轉換電路之控制方法，其中更包括該第一預設值小於該第二預設值，且當該輸出電壓與該輸入電壓之差值介於該第一預設值以及該第二預設值之間時，該穩態頻率之產生方式不變。
29. 一種電壓轉換電路之控制方法，係應用於一升壓式開關電壓轉換電路，並以一穩態頻率操作其電路中之一功率開關，以將一轉換電路輸入端之輸入電壓經由一儲能電感轉 換為一輸出電壓於一轉換電路輸出端並提供一負載電流，所述方法包含下列步驟：當該穩態頻率大於一最低之穩態頻率時，該穩態頻率之大小隨所述差值之變化適應性地改變；以及當該穩態頻率大於該最低之穩態頻率時，該穩態頻率之大小隨該負載電流之變化適應性地改變。