TWI496402B - 電流式降壓轉換器及使用其之電子系統 - Google Patents

電流式降壓轉換器及使用其之電子系統 Download PDF

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Description

電流式降壓轉換器及使用其之電子系統
本發明乃是關於一種電流式降壓轉換器，特別是關於一種能夠順暢地在脈波寬度調變模式與脈波頻率調變模式之間切換的電流式降壓轉換器。
電子裝置通常包含有不同的元件，每一元件所需的操作電壓可能都不同。因此，在電子裝置中，需要透過直流對直流電壓轉換電路，達到電壓準位的調節(升壓或降壓)，並使之穩定在所設定的電壓數值。依不同的電源需求，可延伸出許多不同型態的直流對直流電壓轉換器，但其皆源自於降壓式轉換器(Buck/Step Down Converter)及升壓式轉換器(Boost/Step Up Converter)。顧名思義，降壓式轉換器可將輸入端的直流電壓下降至一預設電壓準位，而升壓式轉換器則可提升輸入端的直流電壓。不論降壓式轉換器或升壓式轉換器，隨著電路技術的演進，兩者皆已演變出許多變化，以適用於不同的架構，或符合不同的需求。
舉例來說，請參照圖1，圖1為先前技術之電流式降壓轉換器之電路示意圖。電流式降壓轉換器100包括振盪器110、輸入端IT’、輸出端OT’、回授模組160、開關模組150、電流偵測電路130、斜率補償電路140、偵測電阻RU、誤差放大器E1’、脈寬調變補償電路170、第一比較器COP1’、調變控制電路120、零交越檢測電路 ZT’、電流源ISET與電阻RS。脈寬調變補償電路170包括補償開關S1’、補償電阻ROP’與補償電容COP’。回授模組160包括第一電阻R1’與第二電阻R2’。開關模組150包括緩衝放大器152、上橋開關電晶體MP’與下橋開關電晶體MN’，其中上橋開關電晶體MP’為P型金屬氧化物半導體電晶體並且下橋開關電晶體MN’為N型金屬氧化物半導體電晶體。
在先前技術下，電流式降壓轉換器100透過輸入端IT’接收輸入電壓VIN’，並且透過輸出端OT’來輸出一輸出電壓VOUT’。回授模組160用來根據輸出電壓VOUT’產生回授訊號VFB’。開關模組150用來根據後級開關訊號SWB’來決定輸入端IT’與接地電壓GND’至輸出端OT’之電性連接。電流偵測電路130將所接收之輸入電流ISNP’予以放大以產生鏡像電流ISP’。斜率補償電路140接收前級開關訊號SW’並根據前級開關訊號SW’而對應地運作，並據此產生斜率補償電流ISC’。電流式降壓轉換器100透過一加法器AD’將鏡像電流ISP’與斜率補償電流ISC’累積在一起以流進偵測電阻RU之一端，以產生偵測電壓VC’。偵測電壓VC’會電性連接至第一比較器COP1’之正輸入端。誤差放大器E1’用來放大回授訊號VFB’及第一參考電壓VREF1’之差值以進而產生差值電壓△V’。脈寬調變補償電路170根據差值電壓△V’以補償電流式降壓轉換器100之頻率響應，據此進而產生補償電壓EAO’，其中脈寬調變補償電路170之補償開關S1’根據模式切換訊號PF’將其一端切換至脈寬調變端T1’與脈頻調變端T2’其中之一。第一比較器COP1’接收偵測電壓VC’與補償電壓EAO’並且比較偵測電壓VC’與補償電壓EAO’，以產生脈寬調變訊號PS’。調變控制電路120用以根據脈寬調變訊號PS’與振盪訊號VOSC’以產生前級開關訊號SW’，其中振盪訊號VOSC’為振盪器110所產生。零交越檢測電路ZT’用以偵測下橋開關電晶體MN’之源極電流ISNN’，並且根據偵測結果傳送模式切換訊號PF’至調變控制電路120、補償開關S1’、電流偵測電路130與斜率補償 電路140。
然而，當電流式降壓轉換器100從脈波寬度調變模式(PWM)進入脈波頻率調變模式(PFM)時，則補償開關S1’之一端則會從脈寬調變端T1’切換連接至脈頻調變端T2’以接收常數電壓FV，由於電流源ISET產生一固定電流，因此當此固定電流流經一固定之電阻RS，則會在脈頻調變端T2’產生一常數電壓FV，其中此常數電壓FV並不攜帶任何關於偵測電壓VC’或補償電壓EAO’之相關資訊。故電流式降壓轉換器100在從脈波頻率調變模式(PFM)與脈波寬度調變模式(PWM)之間切換時，會使輸出電壓VOUT’不甚穩定或是模式之間震盪轉換。
本發明實施例提供一種電流式降壓轉換器，電流式降壓轉換器包括振盪器、輸入端、輸出端、回授模組、開關模組、電流偵測電路、斜率補償電路、偵測電阻、誤差放大器、脈寬調變補償電路、第一比較器、第二比較器、調變控制電路、零交越檢測電路與緩衝器。脈寬調變補償電路包括補償開關、補償電阻與補償電容。振盪器用以產生振盪訊號。輸入端用來接收輸入電壓。輸出端用來輸出一輸出電壓。回授模組連接輸出端，所述回授模組用來根據輸出電壓以產生回授訊號。開關模組用來根據後級開關訊號，決定輸入端與接地電壓至輸出端之電連接。電流偵測電路連接輸入端以接收輸入電流，用以產生鏡像電流。斜率補償電路接收並根據前級開關訊號以產生斜率補償電流。偵測電阻之一端連接電流偵測電路與斜率補償電路，以用來轉換鏡像電流與斜率補償電流之和為偵測電壓。誤差放大器連接回授模組，用來放大回授訊號及第一參考電壓之差值以進而產生差值電壓。脈寬調變補償電路連接誤差放大器，用來根據差值電壓以補償電流式降壓轉換器之頻率響應，據此進而產生補償電壓。補償開關之控制端 接收且根據模式切換訊號將其一端切換至脈寬調變端與脈頻調變端其中之一。補償電阻之一端連接至補償開關之另一端。補償電容之第一端連接補償電阻之另一端，補償電容之第二端連接接地電壓。第一比較器接收並比較偵測電壓與補償電壓，以產生脈寬調變訊號。第二比較器接收並比較補償電壓與門檻電壓並據此產生休眠觸發訊號至電流偵測電路與斜率補償電路。調變控制電路連接振盪器、斜率補償電路、第一及第二比較器，所述調變控制電路用以根據脈寬調變訊號與振盪訊號以產生前級開關訊號。零交越檢測電路連接開關模組以偵測其開關模組之電流。緩衝器接收偵測電壓並且將偵測電壓輸出至脈頻調變端。當電流式降壓轉換器從脈波寬度調變模式進入脈波頻率調變模式時，則補償開關之一端從脈寬調變端切換連接至脈頻調變端以接偵測電壓，此時，偵測電壓之電壓準位等於補償電壓之電壓準位，據此以降低電流式降壓轉換器之切換損失。
在本發明其中一個實施例中，其中當電流式降壓轉換器處於脈波寬度調變模式，則零交越檢測電路輸出低電壓準位之模式切換訊號至調變控制電路與補償開關，以使得補償開關之一端連接至脈寬調變端，當電流式降壓轉換器處於脈波頻率調變模式，則零交越檢測電路輸出高電壓準位之模式切換訊號至調變控制電路與補償開關，以使得補償開關之一端連接至脈頻調變端。
在本發明其中一個實施例中，其中當補償電壓小於門檻電壓時，則第二比較器傳送高電壓準位之休眠觸發訊號至電流偵測電路與斜率補償電路關閉其工作。
在本發明其中一個實施例中，脈寬調變訊號為補償電壓與鏡像電流與斜率補償電流之和之峰值相交產生之訊號。
在本發明其中一個實施例中，開關模組包括緩衝放大器、上橋開關電晶體與下橋開關電晶體。緩衝放大器連接調變控制電路，用以放大前級開關訊號以產生後級開關訊號。上橋開關電晶 體連接輸入端與緩衝放大器以接收後級開關訊號。下橋開關電晶體連接接地電壓與緩衝放大器以接收後級開關訊號，所述下橋開關電晶體用以根據後級開關訊號之同相訊號或反相訊號來決定接地電壓與輸出端之電連接。
在本發明其中一個實施例中，上橋開關電晶體為P型金屬氧化物半導體電晶體，所述下橋開關電晶體為N型金屬氧化物半導體電晶體。
在本發明其中一個實施例中，回授模組包括第一電阻與第二電阻。第一電阻之一端連接於輸出端以接收輸出電壓。第二電阻之一端連接第一電阻之另一端並且輸出回授訊號至誤差放大器，其另一端連接接地電壓，其中回授訊號之電壓為輸出電壓之分壓。
在本發明其中一個實施例中，調變控制電路於脈寬調變訊號為高電壓準位時，根據脈寬調變訊號與振盪訊號以產生前級開關訊號。
在本發明其中一個實施例中，門檻電壓為一固定電壓。
本發明實施例另提供一種電子系統，電子系統包括電流式降壓轉換器與負載。電流式降壓轉換器用以接收輸入電壓並且將輸入電壓降壓至輸出電壓。負載連接電流式降壓轉換器以接收輸出電壓。
綜上所述，本發明實施例所提出之電流式降壓轉換器及使用其之電子系統，當電流式降壓轉換器進入脈波頻率調變模式時，透過補償開關來適應性地將偵測電壓之電壓準位維持在補償電壓之電壓準位，據此能夠降低電流式降壓轉換器在脈波頻率調變模式與脈波寬度調變模式之間的切換損失，並且能夠穩定電流式降壓轉換器之輸出電壓。
為使能更進一步瞭解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，但是此等說明與所附圖式僅係用來說明本發明，而非對本發明的權利範圍作任何的限制。
100、200、410‧‧‧電流式降壓轉換器
110、210‧‧‧振盪器
120、220‧‧‧調變控制電路
130、230‧‧‧電流偵測電路
140、240‧‧‧斜率補償電路
150、250‧‧‧開關模組
152、252‧‧‧緩衝放大器
160、260‧‧‧回授模組
170、270‧‧‧調變補償電路
400‧‧‧電子系統
420‧‧‧負載
AD’、AD‧‧‧加法器
B1‧‧‧緩衝器
COP’、COP‧‧‧補償電容
COP1’、COP1‧‧‧第一比較器
COP2‧‧‧第二比較器
COUT’、COUT‧‧‧輸出電容
EAO’、EAO‧‧‧補償電壓
E1’、E1‧‧‧誤差放大器
FV‧‧‧常數電壓
GND’、GND‧‧‧接地電壓
ISET‧‧‧電流源
ISNP’、ISNP‧‧‧輸入電流
ISP’、ISP‧‧‧鏡像電流
ISC’、ISC‧‧‧斜率補償電流
ISNN’、ISNN‧‧‧源極電流
IT’、IT‧‧‧輸入端
IL’、IL‧‧‧電感電流
MP’、MP‧‧‧上橋開關電晶體
MN’、MN‧‧‧下橋開關電晶體
OT’、OT‧‧‧輸出端
R1’、R1‧‧‧第一電阻
R2’、R2‧‧‧第二電阻
RU、RT‧‧‧偵測電阻
ROP’、ROP‧‧‧補償電阻
RS‧‧‧電阻
S1’、S1‧‧‧補償開關
SLE‧‧‧休眠觸發訊號
SW’、SW‧‧‧前級開關訊號
SWB’、SWB‧‧‧後級開關訊號
T1’、T1‧‧‧脈寬調變端
T2’、T2‧‧‧脈頻調變端
PS’、PS‧‧‧脈寬調變訊號
PF’、PF‧‧‧模式切換訊號
VC’、VC‧‧‧偵測電壓
VFB’、VFB‧‧‧回授訊號
VIN’、VIN‧‧‧輸入電壓
VTH‧‧‧門檻電壓
VREF1’、VREF1‧‧‧第一參考電壓
VOUT’、VOUT‧‧‧輸出電壓
VOSC’、VOSC‧‧‧振盪訊號
△V’、△V‧‧‧差值電壓
ZT’、ZT‧‧‧零交越檢測電路
圖1為先前技術之電流式降壓轉換器之電路示意圖。
圖2為根據本發明例示性實施例所繪示之電流式降壓轉換器之電路示意圖。
圖3為根據本發明例示性實施例所繪示之電流式降壓轉換器之偵測電壓之時變示意圖。
圖4為根據本發明例示性實施例所繪示之電子系統之區塊示意圖。
在下文將參看隨附圖式更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。在諸圖式中，可為了清楚而誇示層及區之大小及相對大小。類似數字始終指示類似元件。
應理解，雖然本文中可能使用術語第一、第二、第三等來描述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語乃用以區分一元件與另一元件。因此，下文論述之第一元件可稱為第二元件而不偏離本發明概念之教示。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯之列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。
〔電流式降壓轉換器的實施例〕
請參照圖2，圖2為根據本發明例示性實施例所繪示之電流式降壓轉換器之區塊示意圖。電流式降壓轉換器200包括振盪器210、輸入端IT、輸出端OT、回授模組260、開關模組250、電流偵測電路230、斜率補償電路240、偵測電阻RT、誤差放大器E1、脈寬調變補償電路270、第一比較器COP1、第二比較器COP2、調變 控制電路220、零交越檢測電路ZT與緩衝器B1。脈寬調變補償電路270包括補償開關S1、補償電阻ROP與補償電容COP。回授模組260包括第一電阻R1與第二電阻R2。開關模組250包括緩衝放大器252、上橋開關電晶體MP與下橋開關電晶體MN，其中上橋開關電晶體MP為P型金屬氧化物半導體電晶體並且下橋開關電晶體MN為N型金屬氧化物半導體電晶體。
振盪器210電性連接調變控制電路220。調變控制電路220電性連接斜率補償電路240與開關模組250中之緩衝放大器252之輸入端。緩衝放大器252之輸出端電性連接上橋開關電晶體MP與下橋開關電晶體MN之閘極。上橋開關電晶體MP之源極電性連接輸入端IT以接收輸入電壓VIN。下橋開關電晶體MN之汲極電性連接上橋開關電晶體MP之汲極與輸出端OT。下橋開關電晶體MN之源極連接接地電壓GND與零交越檢測電路ZT之輸入端。第一電阻R1之一端電性連接輸出端OT與輸出電容COUT之一端，第一電阻R1之另一端電性連接第二電阻R2之一端與誤差放大器E1之負輸入端，並且第二電阻R2之另一端電性連接接地電壓GND，其中輸出電容COUT之另一端電性連接接地電壓GND。誤差放大器E1之正輸入端接收第一參考電壓VREF1，誤差放大器E1之輸出端電性連接第一比較器COP1之負輸入端，其中誤差放大器E1之輸出端為脈寬調變端T1。第一比較器COP1之輸出端電性連接調變控制電路220。
零交越檢測電路ZT之輸出端連接至調變控制電路220與脈寬調變補償電路270內之補償開關S1之控制端。斜率補償電路240電性連接至偵測電阻RT之一端，電流偵測電路230電性連接輸入端IT與偵測電阻RT之一端。偵測電阻RT之一端電性連接第一比較器COP1之正輸入端，偵測電阻RT之另一端電性連接接地電壓GND。補償電阻ROP之一端電性連接補償開關S1之另一端。補償電容COP之第一端電性連接補償電阻ROP之另一端，補償電容COP之第二端電性連接接地電壓GND。緩衝器B1之輸入端電性連接偵測電阻RT 之第一端，緩衝器B1之輸出端為脈頻調變端T2。第二比較器COP2之負輸入端電性連接誤差放大器E1之輸出端，第二比較器COP2之正輸入端電性連接門檻電壓VTH，並且第二比較器COP2之輸出端電性連接電流偵測電路230與斜率補償電路240，其中門檻電壓VTH為一固定電壓(fixed voltage)。
在本實施例中，電流式降壓轉換器200透過輸入端IT接收輸入電壓VIN，並且透過輸出端OT來輸出一輸出電壓VOUT。回授模組260用來根據輸出電壓VOUT產生回授訊號VFB。進一步來說，回授模組260透過第一電阻R1來接收輸出電壓VOUT，以及透過第二電阻R2來輸出回授訊號VFB至誤差放大器E1之負輸入端，其中回授訊號VFB之電壓為輸出電壓VOUT之分壓，其分壓比例為第二電阻R2之電阻值除以第一電阻R1與第二電阻R2之電阻值總和。開關模組250用來根據後級開關訊號SWB來決定輸入端IT與接地電壓GND至輸出端OT之電性連接。電流偵測電路230將所接收之輸入電流ISNP予以放大以產生鏡像電流ISP。斜率補償電路240接收前級開關訊號SW並根據前級開關訊號SW而對應地運作，並據此產生斜率補償電流ISC。在本實施例中，電流式降壓轉換器200透過一加法器AD將鏡像電流ISP與斜率補償電流ISC彙整在一起以流經偵測電阻RT至接地電壓GND。請同時參照圖2與圖3，由圖3可知，鏡像電流ISP與斜率補償電流ISC之和的峰值會隨輸入電壓VIN與輸出電壓VOUT之大小而改變。接著，本揭露內容透過偵測電阻RT來轉換鏡像電流ISP與斜率補償電流ISC之和為偵測電壓VC，其中所述偵測電壓VC會電性連接至第一比較器COP1之正輸入端與緩衝器B1之輸入端。誤差放大器E1用來放大回授訊號VFB及第一參考電壓VREF1之差值以進而產生差值電壓△V。脈寬調變補償電路270根據差值電壓△V以補償電流式降壓轉換器200之頻率響應，據此進而產生補償電壓EAO，其中脈寬調變補償電路270之補償開關S1根據模式切換訊號PF將其一端切換至脈寬調變端T1與脈 頻調變端T2其中之一。
接下來，第一比較器COP1接收偵測電壓VC與補償電壓EAO並且比較偵測電壓VC與補償電壓EAO，以產生脈寬調變訊號PS，其中脈寬調變訊號PS為補償電壓EAO與鏡像電流ISP與斜率補償電流ISC之和之峰值相交產生之訊號。第二比較器COP2接收補償電壓EAO與門檻電壓VTH並比較補償電壓EAO與門檻電壓VTH並據此產生休眠觸發訊號SLE至電流偵測電路230與斜率補償電路240。調變控制電路220用以根據脈寬調變訊號PS與振盪訊號VOSC以產生前級開關訊號SW，其中振盪訊號VOSC為振盪器210所產生。零交越檢測電路ZT用以偵測下橋開關電晶體MN之源極電流ISNN，並且根據偵測結果傳送模式切換訊號PF至調變控制電路220與補償開關S1。緩衝器B1接收偵測電壓VC並且將偵測電壓VC輸出至脈頻調變端T2，值得注意的是，當電流式降壓轉換器200處於脈波寬度調變模式(PWM)時，緩衝器B1是處於禁能(disable)狀態。而當電流式降壓轉換器200處於脈波頻率調變模式(PFM)時，第二比較器COP2會根據補償電壓EAO與門檻電壓VTH之比較結果傳送出低電壓準位之休眠觸發訊號SLE至電流偵測電路230與斜率補償電路240以致能(Enable)或者是禁能(disable)電流偵測電路230與斜率補償電路240。
接下來要教示的，是進一步說明電流式降壓轉換器200的工作原理。
當電流式降壓轉換器200從脈波寬度調變(PWM)模式進入脈波頻率調變(PFM)模式時，則補償開關S1之一端則會從脈寬調變端T1切換連接至脈頻調變端T2以接收偵測電壓VC，此時，偵測電壓VC之電壓準位會實質上接近或等於在脈波寬度調變(PWM)模式之補償電壓EAO之電壓準位，也就是偵測電壓VC能夠攜帶著關於補償電壓EAO之相關電壓資訊，據此以降低電流式降壓轉換器200在不同模式切換震盪的情形。進一步來說，當電流式降壓轉換器200 處於脈波寬度調變(PWM)模式，則零交越檢測電路ZT會根據偵測結果來輸出低電壓準位之模式切換訊號PF至調變控制電路220與補償開關S1，以使得補償開關S1之一端電性連接至脈寬調變端T1，當電流式降壓轉換器200處於脈波頻率調變模式(PFM)，則零交越檢測電路ZT會根據偵測結果來輸出高電壓準位之模式切換訊號PF至調變控制電路220與補償開關S1之控制端，以使得補償開關S1之一端電性連接至脈頻調變端T2，其中緩衝器B1會輸出與補償電壓EAO之電壓準位相等的偵測電壓VC。值得注意的是，當電流式降壓轉換器200進入到脈波頻率調變模式(PFM)時，第二比較器COP2會根據補償電壓EAO與門檻電壓VTH之比較結果(亦即當補償電壓EAO小於門檻電壓VTH時)，則第二比較器COP2會傳送一高電壓準位之休眠觸發訊號SLE至電流偵測電路230與斜率補償電路240以禁能電流偵測電路230與斜率補償電路240，亦即使電流偵測電路230與斜率補償電路240會暫時關閉工作。
在本實施例中之開關模組250，本發明所屬領域中具有通常知識者應理解，緩衝放大器252用以放大前級開關訊號SW以產生後級開關訊號SWB，上橋開關電晶體MP用以接收後級開關訊號SWB，下橋開關電晶體MN用以根據後級開關訊號SWB之同相訊號或反相訊號來決定接地電壓GND與輸出端之電連接。
承上述，本揭露內容之電流式降壓轉換器200能夠在從脈波寬度調變(PWM)模式切換至脈波頻率調變(PFM)模式時，亦即補償開關S1之一端從脈寬調變端T1切換至脈頻調變端T2，則電流式降壓轉換器200能夠透過補償開關S1之一端連接至偵測電壓VC之峰值以維持與補償電壓EAO相同之電壓準位，據此可以降低電流式降壓轉換器200在雙模式(脈波寬度調變(PWM)模式與脈波頻率調變(PFM)模式)切換下之切換損失，並且能夠穩定電流式降壓轉換器200之輸出電壓VOUT。
〔電子系統的一實施例〕
請參照圖4，圖4為根據本發明例示性實施例所繪示之電子系統之區塊示意圖。電子系統400包括負載420與電性連接負載420的電流式降壓轉換器410，其中電流式降壓轉換器410接收輸入電壓VIN並且將輸入電壓VIN降壓至輸出電壓VOUT。電流式降壓轉換器410可以是上述圖2實施例中的電流式降壓轉換器200。在本實施例中，電子系統400透過電流式降壓轉換器410之工作機制，能夠讓電流式降壓轉換器410在脈波頻率調變(PFM)模式與脈波寬度調變(PWM)模式之間切換時，降低電子系統400之切換損失並且維持穩定之輸出電壓VOUT。
〔實施例的可能功效〕
綜上所述，本發明實施例所提出之電流式降壓轉換器及使用其之電子系統，能夠降低電流式降壓轉換器在脈波寬度調變模式與脈波頻率調變模式之間的切換損失，並且能夠穩定電流式降壓轉換器之輸出電壓。
以上所述僅為本發明之實施例，其並非用以侷限本發明之專利範圍。
200‧‧‧電流式降壓轉換器
210‧‧‧振盪器
220‧‧‧調變控制電路
230‧‧‧電流偵測電路
240‧‧‧斜率補償電路
250‧‧‧開關模組
252‧‧‧緩衝放大器
260‧‧‧回授模組
270‧‧‧調變補償電路
AD‧‧‧加法器
B1‧‧‧緩衝器
COP‧‧‧補償電容
COP1‧‧‧第一比較器
COP2‧‧‧第二比較器
COUT‧‧‧輸出電容
EAO‧‧‧補償電壓
E1‧‧‧誤差放大器
GND‧‧‧接地電壓
ISNP‧‧‧輸入電流
ISP‧‧‧鏡像電流
ISC‧‧‧斜率補償電流
ISNN‧‧‧源極電流
IT‧‧‧輸入端
IL‧‧‧電感電流
MP‧‧‧上橋開關電晶體
MN‧‧‧下橋開關電晶體
OT‧‧‧輸出端
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
RT‧‧‧偵測電阻
ROP‧‧‧補償電阻
S1‧‧‧補償開關
SLE‧‧‧休眠觸發訊號
SW‧‧‧前級開關訊號
SWB‧‧‧後級開關訊號
T1‧‧‧脈寬調變端
T2‧‧‧脈頻調變端
PS‧‧‧脈寬調變訊號
PF‧‧‧模式切換訊號
VC‧‧‧偵測電壓
VFB‧‧‧回授訊號
VIN‧‧‧輸入電壓
VTH‧‧‧門檻電壓
VREF1‧‧‧第一參考電壓
VOUT‧‧‧輸出電壓
VOSC‧‧‧振盪訊號
△V‧‧‧差值電壓
ZT‧‧‧零交越檢測電路

Claims (16)

  1. 一種電流式降壓轉換器，包括：一振盪器，產生一振盪訊號；一輸入端，用來接收一輸入電壓；一輸出端，用來輸出一輸出電壓；一回授模組，連接該輸出端，用來根據該輸出電壓，產生一回授訊號；一開關模組，用來根據一後級開關訊號，決定該輸入端與一接地電壓至該輸出端之電連接；一電流偵測電路，連接該輸入端以接收一輸入電流，用以產生一鏡像電流；一斜率補償電路，接收並根據一前級開關訊號，以產生一斜率補償電流；一偵測電阻，其一端連接該電流偵測電路與該斜率補償電路，以用來轉換該鏡像電流與該斜率補償電流之和為一偵測電壓；一誤差放大器，連接該回授模組，用來放大該回授訊號及一第一參考電壓之差值以進而產生一差值電壓；一脈寬調變補償電路，連接該誤差放大器，用來根據該差值電壓以補償該電流式降壓轉換器之頻率響應，據此進而產生一補償電壓，其中該脈寬調變補償電路包括：一補償開關，其控制端接收且根據一模式切換訊號將其一端切換至一脈寬調變端與一脈頻調變端其中之一；一補償電阻，其一端連接至該補償開關之另一端；以及一補償電容，其第一端連接該補償電阻之另一端，其第二端連接該接地電壓；一第一比較器，接收並比較該偵測電壓與該補償電壓，以產生一脈寬調變訊號； 一第二比較器，接收並比較該補償電壓與一門檻電壓並據此產生一休眠觸發訊號至該電流偵測電路與該斜率補償電路；一調變控制電路，連接該振盪器、該斜率補償電路、該第一及該第二比較器，該調變控制電路用以根據該脈寬調變訊號與該振盪訊號以產生該前級開關訊號；一零交越檢測電路，連接該開關模組以偵測其電流；以及一緩衝器，接收該偵測電壓並且將該偵測電壓輸出至該脈頻調變端；其中當該電流式降壓轉換器從一脈波寬度調變模式進入一脈波頻率調變模式時，則該補償開關之一端從該脈寬調變端切換連接至該脈頻調變端以接收該偵測電壓，此時，該偵測電壓之電壓準位等於該補償電壓之電壓準位，據此以降低該電流式降壓轉換器之切換損失以及穩定該脈波頻率調變模式與該脈波寬度調變模式的切換；其中該開關模組包括：一緩衝放大器，連接該調變控制電路，用以放大該前級開關訊號以產生該後級開關訊號；一上橋開關電晶體，連接該輸入端與該緩衝放大器以接收該後級開關訊號；以及一下橋開關電晶體，連接該接地電壓與該緩衝放大器以接收該後級開關訊號，該下橋開關電晶體用以根據該後級開關訊號之一同相訊號或一反相訊號來決定該接地電壓與該輸出端之電連接。
  2. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中當該電流式降壓轉換器處於該脈波寬度調變模式，則該零交越檢測電路輸出低電壓準位之該模式切換訊號至該調變控制電路與該補償開關，以使得該補償開關之一端連接至該脈寬調變端，當該電流式降壓轉換器處於該脈波頻率調變模式，則該零交越檢測電路 輸出高電壓準位之該模式切換訊號至該調變控制電路與該補償開關，以使得該補償開關之一端連接至該脈頻調變端。
  3. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中當該補償電壓小於該門檻電壓時，則該第二比較器傳送高電壓準位之該休眠觸發訊號至該電流偵測電路與該斜率補償電路關閉其工作。
  4. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中該脈寬調變訊號為該補償電壓與該鏡像電流與該斜率補償電流之和之峰值相交產生之訊號。
  5. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中該上橋開關電晶體為一P型金屬氧化物半導體電晶體，該下橋開關電晶體為一N型金屬氧化物半導體電晶體。
  6. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中該回授模組包括：一第一電阻，其一端連接於該輸出端以接收該輸出電壓；以及一第二電阻，其一端連接該第一電阻之另一端並且輸出該回授訊號至該誤差放大器，其另一端連接該接地電壓，其中該回授訊號之電壓為該輸出電壓之分壓。
  7. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中該調變控制電路於該脈寬調變訊號為高電壓準位時，根據該脈寬調變訊號與該振盪訊號以產生該前級開關訊號。
  8. 如請求項第1項所述之電流式降壓轉換器，其中該門檻電壓為一固定電壓。
  9. 一種電子系統，包括：一電流式降壓轉換器，用以接收一輸入電壓並且將該輸入電壓降壓至一輸出電壓；以及一負載，連接該電流式降壓轉換器以接收該輸出電壓，其中該電流式降壓轉換器包括：一振盪器，產生一振盪訊號； 一輸入端，用來接收該輸入電壓；一輸出端，用來輸出該輸出電壓；一回授模組，連接該輸出端，用來根據該輸出電壓，產生一回授訊號；一開關模組，用來根據一後級開關訊號，決定該輸入端與一接地電壓至該輸出端之電連接；一電流偵測電路，連接該輸入端以接收一輸入電流，用以產生一鏡像電流；一斜率補償電路，接收並根據一前級開關訊號，以產生一斜率補償電流；一偵測電阻，其一端連接該電流偵測電路與該斜率補償電路，以用來轉換該鏡像電流與斜率補償電流之和為一偵測電壓；一誤差放大器，連接該回授模組，用來放大該回授訊號及一第一參考電壓之差值以進而產生一差值電壓；一脈寬調變補償電路，連接該誤差放大器，用來根據該差值電壓以補償該電流式降壓轉換器之頻率響應，據此進而產生一補償電壓，其中該脈寬調變補償電路包括：一補償開關，其控制端接收且根據一模式切換訊號將其一端切換至一脈寬調變端與一脈頻調變端其中之一；一補償電阻，其一端連接至該補償開關之另一端；以及一補償電容，其第一端連接該補償電阻之另一端，其第二端連接該接地電壓；一第一比較器，接收並比較該偵測電壓與該補償電壓，以產生一脈寬調變訊號；一第二比較器，接收並比較該補償電壓與一門檻電壓並據此產生一休眠觸發訊號至該電流偵測電路與該斜率補償電路；一調變控制電路，連接該振盪器、該斜率補償電路、該第一及 該第二比較器，該調變控制電路用以根據該脈寬調變訊號與該振盪訊號以產生該前級開關訊號；一零交越檢測電路，連接該開關模組以偵測其電流；以及一緩衝器，接收該偵測電壓並且將該偵測電壓輸出至脈頻調變端；其中當該電流式降壓轉換器從一脈波寬度調變模式進入一脈波頻率調變模式時，則該補償開關之一端從該脈寬調變端切換連接至脈頻調變端以接收該偵測電壓，此時，該偵測電壓之電壓準位等於該補償電壓之電壓準位，據此以降低該電流式降壓轉換器之切換損失以及穩定該脈波頻率調變模式與該脈波寬度調變模式的切換；其中該開關模組包括：一緩衝放大器，連接該調變控制電路，用以放大該前級開關訊號以產生該後級開關訊號；一上橋開關電晶體，連接該輸入端與該緩衝放大器以接收該後級開關訊號；以及一下橋開關電晶體，連接該接地電壓與該緩衝放大器以接收該後級開關訊號，該下橋開關電晶體用以根據該後級開關訊號之一同相訊號或一反相訊號來決定該接地電壓與該輸出端之電連接。
  10. 如請求項第9項所述之電子系統，其中當該電流式降壓轉換器處於脈波寬度調變模式，則該零交越檢測電路輸出低電壓準位之該模式切換訊號至該調變控制電路與該補償開關，以使得該補償開關之一端連接至該脈寬調變端，當該電流式降壓轉換器處於脈波頻率調變模式，則該零交越檢測電路輸出高電壓準位之該模式切換訊號至該調變控制電路與該補償開關，以使得該補償開關之一端連接至該脈頻調變端。
  11. 如請求項第9項所述之電子系統，其中當該補償電壓小於該門 檻電壓時，則該第二比較器傳送高電壓準位之該休眠觸發訊號至該電流偵測電路與該斜率補償電路關閉其工作。
  12. 如請求項第9項所述之電子系統，其中該脈寬調變訊號為該補償電壓與該鏡像電流與斜率補償電流之和之峰值相交產生之訊號。
  13. 如請求項第9項所述之電子系統，其中該上橋開關電晶體為一P型金屬氧化物半導體電晶體，該下橋開關電晶體為一N型金屬氧化物半導體電晶體。
  14. 如請求項第9項所述之電子系統，其中該回授模組包括：一第一電阻，其一端連接於該輸出端以接收該輸出電壓；以及一第二電阻，其一端連接該第一電阻之另一端並且輸出該回授訊號至該誤差放大器，其另一端連接該接地電壓，其中該回授訊號之電壓為該輸出電壓之分壓。
  15. 如請求項第9項所述之電子系統，其中該調變控制電路於該脈寬調變訊號為高電壓準位時，根據該脈寬調變訊號與該振盪訊號以產生該前級開關訊號。
  16. 如請求項第9項所述之電子系統，其中該門檻電壓為一固定電壓。
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