TWI613883B - 具快速暫態響應的固定導通時間轉換器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種具快速暫態響應的固定導通時間轉換器，其透過第一補償電路與第二補償電路適應性地改變時脈訊號的導通時間與截止時間，以據此調整流經電感的電流。當負載瞬間由輕載轉換成重載時，固定導通時間轉換器將可以適應性地調整時脈訊號的導通時間。而當負載瞬間由重載轉換成輕載時，固定導通時間轉換器將可以適應性地調整時脈訊號的截止時間。藉此，固定導通時間轉換器在連續時間因應不同的負載變化而使輸出電壓更快速地響應。

Description

具快速暫態響應的固定導通時間轉換器
本發明提供一種固定導通時間轉換器，特別是關於一種具快速暫態響應的固定導通時間轉換器。
對於系統中的電源管理，一般常會使用固定導通時間轉換器來提供不同準位的操作電壓。理想的固定導通時間轉換器能提供一個穩定的輸出電壓和大範圍的輸出電流，使輸出電壓在負載瞬間變化時，仍然可以穩定在原本的電壓位準並快速地提供相對應的負載電流，因此能有效率地進行電壓轉換。
請參考圖1，其為習知固定導通時間轉換器的示意圖。固定導通時間轉換器10為用來將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT，以據此驅動一負載(以電容Cp來表示)。電流式轉換器10包括一開關電路12、一回授電路14、一脈寬調變(pulse width modulation,PWM)控制器16與一驅動電路18。開關電路12包含一上橋開關Sup與一下橋開關Sdn。導通的上橋開關Sup可提供電感L一充電路徑，而導通的下橋開關Sdn可提供電感L一放電路徑。回授電路14為用來偵測輸出電壓VOUT的變化。更進一步來說，回授電路14透過二串聯電阻A1與A2將輸出電壓VOUT分壓以產生相對應的回授電壓VFB至脈寬調變控制器16的判斷電路16A。
判斷電路16A將根據回授電壓VFB產生一開關訊號SW至脈寬調變控制器16的時脈產生器16B。而時脈產生器16B將根據開 關訊號SW產生具有固定導通時間(constant on-time)的時脈訊號CLK至驅動電路18。使得驅動電路18根據時脈訊號CLK控制上橋開關Sup與下橋開關Sdn，以對電感L進行充電或放電，進而產生所需的負載電流以及穩定的輸出電壓VOUT。
然而，在習知固定導通時間轉換器10的架構中，具有固定導通時間的時脈訊號CLK為週期性的振盪訊號，而一般在應用上通常會需要有最小的截止時間作限流保護(over current protection)偵測。故當負載瞬間由輕載轉換成重載(例如負載電流由1A轉換成6A)時，時脈產生器16會產生最小週期的時脈訊號CLK，造成輸出電壓VOUT下降過多，進而降低了輸出電壓VOUT的暫態響應(transient response)。
請同時參考圖2，其為習知電流式轉換器之負載由輕載轉換成重載的波形圖。如圖2所示，於時間點T1，負載瞬間由輕載轉換成重載。此時，回授電路14將會偵測到輸出電壓VOUT的變化。而時脈產生器16將產生最小週期的時脈訊號CLK才能快速增加流經電感L的電流。在時間T1至T2期間，輸出電壓VOUT將因為時脈訊號CLK需要有最小的截止時間而下降過多。而驅動電路18將在之後的時脈訊號CLK(如時間點T3)逐漸穩定輸出電壓VOUT至一電壓準位。
類似地，請同時參考圖3，其為習知固定導通時間轉換器1之負載由重載轉換成輕載的波形圖。當負載瞬間由重載轉換成輕載(例如負載電流由6A轉換成1A)時，時脈產生器16會產生較長的截止時間以快速減少輸出電壓VOUT。更進一步來說，如圖3所示，於時間點T4，負載瞬間由重載轉換成輕載。此時，回授電路14將會偵測到輸出電壓VOUT的變化。時脈產生器16將產生較長的截止時間以快速減少流經電感L的電流。而驅動電路18將在之後的時脈訊號CLK(如時間點T5)逐漸穩定輸出電壓VOUT至一電壓準位。因此，在習知固定導通時間轉換器10的架構下，不 會降低輸出電壓VOUT的暫態響應(transient response)。
故由上述可知，負載瞬間由輕載轉換成重載時，習知電流式轉換器10的輸出電壓VOUT會有較差的暫態響應。
本發明之目的在於提供一種具快速暫態響應的固定導通時間轉換器。當負載瞬間由輕載轉換成重載或者由重載轉換成輕載，固定導通時間轉換器將可以適應性地調整時脈訊號的導通時間，藉此在連續時間因應不同的負載變化而使輸出電壓更快速地響應。
本發明實施例提供一種具快速暫態響應的固定導通時間轉換器。固定導通時間轉換器包括一輸出級電路、一第一補償電路、一第二補償電路與一導通時間產生器。輸出級電路根據一電感電流輸出一輸出電壓，且根據輸出電壓產生一回授電壓。第一補償電路耦接輸出級電路。第一補償電路根據回授電壓與一參考電壓產生一第一交流訊號，根據第一交流訊號產生一第一直流訊號，且比較第一交流訊號與第一直流訊號以據此產生一重置訊號。第二補償電路耦接第一補償電路。第二補償電路接收第一交流訊號，且根據第一交流訊號產生一第二交流訊號與一第二直流訊號。第二交流訊號關聯於第一交流訊號之一交流值，且第二直流訊號關聯於第一交流訊號之一直流值。導通時間產生器耦接第一補償電路與第二補償電路之間。導通時間產生器根據重置訊號、第二交流訊號與第二直流訊號產生時脈訊號之導通時間至輸出級電路。若第二交流訊號小於等於第二直流訊號，導通時間產生器增加時脈訊號之導通時間，且輸出級電路根據導通時間調整電感電流。而若第二交流訊號大於第二直流訊號，導通時間產生器縮短產生時脈訊號之導通時間，以增加時脈訊號之一截止時間。輸出級電路根據截止時間調整電感電流。
綜合以上所述，本發明實施例所提供的具快速暫態響應的固定導通時間轉換器，其透過第一補償電路與第二補償電路適應性地改變時脈訊號的導通時間，以據此調整流經電感的電流，進而提升輸出電壓的暫態響應。
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。
10‧‧‧固定導通時間轉換器
12‧‧‧開關電路
14‧‧‧回授電路
16‧‧‧脈寬調變控制器
16A‧‧‧判斷電路
16B‧‧‧時脈產生器
18‧‧‧驅動電路
Cp‧‧‧電容
A1‧‧‧電阻
A2‧‧‧電阻
Sup‧‧‧上橋開關
Sdn‧‧‧下橋開關
100‧‧‧固定導通時間轉換器
110‧‧‧輸出級電路
112‧‧‧開關電路
114‧‧‧回授電路
116‧‧‧驅動電路
120‧‧‧第一補償電路
122‧‧‧第一放大器
124‧‧‧第一濾波元件
126‧‧‧比較器
130‧‧‧第二補償電路
132‧‧‧第二放大器
134‧‧‧第二濾波元件
140‧‧‧導通時間產生器
142‧‧‧轉導放大器
144‧‧‧時脈電容
145‧‧‧電流源
146‧‧‧時脈開關
147‧‧‧閂鎖元件
148‧‧‧時脈比較器
VIN‧‧‧輸入電壓
SW1‧‧‧上橋開關
SW2‧‧‧下橋開關
SW‧‧‧開關訊號
Lx‧‧‧連接端
L‧‧‧電感
IL‧‧‧電感電流
VFB‧‧‧回授電壓
Ra‧‧‧電阻
Rb‧‧‧電阻
Cq‧‧‧電容
VOUT‧‧‧輸出電壓
VREF‧‧‧參考電壓
GMO‧‧‧第一交流訊號
Vf‧‧‧第一直流訊號
Rf‧‧‧電阻
Cf‧‧‧電容
St‧‧‧設定訊號
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
Vp‧‧‧第二交流訊號
Vn‧‧‧第二直流訊號
I1‧‧‧電流
VTH‧‧‧臨界電壓
CLK‧‧‧時脈訊號
T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13‧‧‧時間點
Ton‧‧‧導通時間
Igm‧‧‧轉導電流
S‧‧‧設定端
R‧‧‧重置端
Q‧‧‧輸出端
圖1是習知固定導通時間轉換器的示意圖。
圖2是習知固定導通時間轉換器之負載由輕載轉換成重載的波形圖。
圖3是習知固定導通時間轉換器之負載由重載轉換成輕載的波形圖。
圖4是本發明一實施例之固定導通時間轉換器的示意圖。
圖5是本發明一實施例之固定導通時間轉換器之負載由輕載轉換成重載的波形圖。
圖6是習知固定導通時間轉換器與本發明之固定導通時間轉換器的比較圖。
圖7是習知固定導通時間轉換器與本發明之固定導通時間轉換器的另一比較圖。
在下文中，將藉由圖式說明本發明之各種例示實施例來詳細描述本發明。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。此外，在圖式中相同參考數字可用以表示類似的元件。
本發明實施例所提供的具快速暫態響應的固定導通時間轉換 器，其透過第一補償電路與第二補償電路適應性地改變時脈訊號的導通時間，以據此調整流經電感的電流。當負載瞬間由輕載轉換成重載時，固定導通時間轉換器將可以適應性地增加時脈訊號的導通時間。而當負載瞬間由重載轉換成輕載時，固定導通時間轉換器將可以適應性地縮短產生時脈訊號的導通時間。藉此，固定導通時間轉換器在連續時間因應不同的負載變化而使輸出電壓更快速地響應。以下將進一步介紹本發明揭露之具快速暫態響應的固定導通時間轉換器。
首先，請參考圖4，其顯示本發明一實施例之固定導通時間轉換器的示意圖。如圖4所示，具快速暫態響應的固定導通時間轉換器100為用來將一輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT，以據此驅動一負載(以電容Cq來表示)。固定導通時間轉換器100包括一輸出級電路110、一第一補償電路120、一第二補償電路130與一導通時間產生器140。輸出級電路110係根據一電感電流IL輸出一輸出電壓VOUT，以將輸入電壓VIN轉換為輸出電壓VOUT。而輸出級電路110亦將根據輸出電壓VOUT產生關連於輸出電壓VOUT的一回授電壓VFB，以供第一補償電路120進行後續處理。
更進一步來說，輸出級電路110包括一開關電路112、一電感L、一回授電路114與一驅動電路116。開關電路112具有一上橋開關SW1與一下橋開關SW2。上橋開關SW1之一端接收一輸入電壓VIN，且其另一端透過下橋開關SW2接地。而上橋開關SW1與下橋開關SW2之間具有一連接端Lx。電感L耦接連接端Lx，且根據電感電流IL產生輸出電壓VOUT。回授電路114耦接電感L，且根據輸出電壓VOUT產生回授電壓VFB。在本實施例中，回授電路114透過二串聯電阻Ra與Rb將輸出電壓VOUT分壓，以產生相對應的回授電壓VFB至第一補償電路120。
驅動電路116耦接於導通時間產生器140與開關電路112之間。驅動電路116根據一時脈訊號的導通時間Ton控制上橋開關 SW1與下橋開關SW2的導通與截止，以據此調整流經上橋開關SW1及下橋開關SW2的電感電流IL。而有關時脈訊號的導通時間Ton的產生會藉由後續的實施例加以說明，故在此不再贅述。
因此，當導通時間Ton為第一準位(在本實施例為高準位)時，驅動電路116導通上橋開關SW1與截止下橋開關SW2。當導通時間Ton為第二準位(在本實施例為低準位)時，驅動電路116截止上橋開關SW1與導通下橋開關SW2。有關驅動電路116導通上橋開關SW1與截止下橋開關SW2以增加流經電感L的電感電流IL，以及截止上橋開關SW1與導通下橋開關SW2以減少增加流經電感L的電感電流IL之實施方式為所屬領域具有通常知識者所悉知，故在此不再贅述。
再請回到圖4，第一補償電路120耦接輸出級電路110，且根據回授電壓VFB與一參考電壓VREF產生一第一交流訊號GMO。而第一補償電路120接著將根據第一交流訊號GMO產生一第一直流訊號Vf，且比較第一交流訊號GMO與第一直流訊號Vf，以據此產生一設定訊號St，進而觸發時脈訊號的導通時間Ton。
第一補償電路120包括一第一放大器122、一第一濾波元件124與一比較器126。第一放大器122接收回授電壓VFB與參考電壓VREF，且根據回授電壓VFB與參考電壓VREF產生第一交流訊號GMO。第一濾波元件124耦接第一放大器122與一比較器126之間，且根據第一交流訊號GMO產生第一直流訊號Vf，用來調整系統迴路的頻寬，而使迴路動作穩定。比較器126耦接於第一濾波元件124與導通時間產生器140，且比較第一交流訊號GMO與第一直流訊號Vf，以據此產生設定訊號St。因此，當回授電壓VFB小於等於參考電壓VREF時，比較器126將產生第一準位(在本實施例為高準位)的設定訊號St至導通時間產生器140。導通時間產生器140將根據第一準位的設定訊號St產生時脈訊號的導通時間Ton至輸出級電路110。反之，當回授電壓VFB大於參考電 壓VREF時，比較器126將產生第二準位(在本實施例為低準位)的設定訊號St至導通時間產生器140。導通時間產生器140將不會根據第二準位的設定訊號St來進行作動。
在本實施例中，第一放大器122為增益放大器。增益放大器之負端接收參考電壓VREF，其正端接收回授電壓VFB，且其輸出端傳送第一交流訊號GMO至比較器126的負端。而比較器126的正端則接收第一直流訊號Vf，且其輸出端傳送設定訊號St至導通時間產生器140。第一濾波元件124為RC濾波器，且具有電阻Rf與電容Cf。電阻Rf之一端連接於第一放大器122與比較器126之間，且其另一端串接電容Cf至地。第一濾波元件124亦可由多個電阻與多個電容組成RC濾波器，本發明對此不作限制。
再請回到圖4，第二補償電路130耦接第一補償電路120。第二補償電路130接收第一交流訊號GMO，且根據第一交流訊號GMO產生一第二交流訊號Vp與一第二直流訊號Vn。第二交流訊號Vp係關聯於第一交流訊號GMO之一交流值。而第二直流訊號Vn係關聯於第一交流訊號GMO之一直流值。
更進一步來說，第二補償電路130包括一第二放大器132與一第二濾波元件134。第二放大器132具有一正端、一負端與一輸出端。第二放大器132之正端接收第一交流訊號GMO，第二放大器132之輸出端耦接負端，且根據第一交流訊號GMO產生第二交流訊號Vp。在本實施例中，第二放大器132為一單位增益(unit gain)放大器，用來作為電壓隔離，以避免第二濾波元件134影響第一交流訊號GMO。
第二濾波元件134耦接輸出端，且根據第二交流訊號Vp產生第二直流訊號Vn。在本實施例中，第二濾波元件134為RC濾波器，且包括一第一電阻R1、一第二電阻R2、一第一電容C1與一第二電容C2。第一電阻R1電連接第二放大器132之負端與其輸出端。第二電阻R2串接於第一電阻R1與導通時間產生器140之 間。第一電容C1電連接第一電阻R1與第二電阻R2之間的一端點。第二電容C2電連接第二電阻R2與導通時間產生器140之間的一端點。因此，第二濾波元件134將濾除第一交流訊號GMO之一交流值，以產生代表第一交流訊號GMO之直流值的第二直流訊號Vn。而RC濾波器亦可由複數個電阻與複數個電容組成，本發明對此不作限制。
值得注意的是，第一補償電路120產生的第一交流訊號GMO係用來控制導通時間產生器140觸發時脈訊號的導通時間Ton。第二補償電路130產生的第二交流訊號Vp與第二直流訊號Vn係用來控制導通時間Ton的時間長度。而第二交流訊號Vp與第一交流訊號GMO的數值可依固定導通時間轉換器100的實際架構來配置，本發明對此不作限制。
導通時間產生器140耦接第一補償電路120與第二補償電路130之間。導通時間產生器140根據設定訊號St、第二交流訊號Vp與第二直流訊號Vn產生一導通時間Ton至輸出級電路110，以供輸出級電路110根據導通時間Ton調整電感電流IL。若第二交流訊號Vp小於等於第二直流訊號Vn，代表電感電流IL需要馬上增加。此時，導通時間產生器140將增加時脈訊號的導通時間Ton，以藉此調整電感電流IL。而若第二交流訊號Vp大於第二直流訊號Vn，代表電感電流IL需要馬上降低，導通時間產生器140將縮短產生時脈訊號的導通時間Ton，以增加時脈訊號的截止時間，以藉此調整電感電流IL。
更進一步來說，導通時間產生器140包括一轉導放大器142、一時脈電容144、一時脈開關146、一閂鎖元件147與一時脈比較器148。轉導放大器142具有一第一端、一第二端與一轉導輸出端。轉導放大器142之第一端接收第二交流訊號Vp，且轉導放大器142之第二端接收第二直流訊號Vn。而轉導放大器142將根據交流訊號Vac與直流訊號Vdc產生一轉導電流Igm，以對時脈電 容144進行充放電。時脈電容144之一端耦接轉導輸出端與一電流源145，且其另一端接地。時脈開關146之一端耦接轉導輸出端，且其另一端接地。閂鎖元件147耦接於時脈開關146與比較器148之間，且根據設定訊號St與導通時間Ton導通與截止時脈開關146。在本實施例中，閂鎖元件147為SR正反器，SR正反器具有一設定端S、重置端R與一輸出端Q。設定端S耦接比較器126，且重置端R耦接時脈比較器148之轉導輸出端。而輸出端Q則耦接時脈開關146，以控制時脈開關146的開啟與關閉。時脈比較器148耦接轉導輸出端，且接收轉導電流Igm與電流源145產生的一電流源電流I1。時脈比較器148將比較電流源電流I1與轉導電流Igm之間的一電流關係與一臨界電壓VTH，以產生導通時間Ton至驅動電路116。在本實施例中，時脈比較器148之負端接收臨界電壓VTH，時脈比較器148之正端接收電流源電流I1與轉導電流Igm之間的電流關係。而時脈比較器148之輸出端則輸出導通時間Ton至驅動電路116。
因此，當第二交流訊號Vp小於等於第二直流訊號Vn(表示電感電流IL需要馬上增加)時，導通時間Ton增加，使得閂鎖元件147延遲導通時脈開關146。時脈電容144將接收電流源145產生的電流源電流I1與轉導電流Igm的差值，以延長對電容144充電時間，進而增加時脈訊號的導通時間Ton的時間長度。反之，當第二交流訊號Vp大於第二直流訊號Vn(表示電感電流IL需要馬上減少)時，導通時間Ton減少，閂鎖元件147提早導通時脈開關146。時脈電容144將接收電流源145產生的電流源電流I1與轉導電流Igm的總和，以縮短對電容144充電時間，進而增加時脈訊號的截止時間的時間長度(即不產生導通時間Ton)而輸出級電路110將根據時脈訊號的導通時間Ton來調整電感電流IL。
由上述可知，本發明實施例所提供的具快速暫態響應的固定導通時間轉換器100，其透過第一補償電路120與第二補償電路130 適應性地改變時脈訊號的導通時間，以據此調整流經電感L的電流IL，進而提升了輸出電壓VOUT的暫態響應。
以下以固定導通時間轉換器100之負載由輕載轉換成重載為例來作說明。請同時參考圖5，其顯示本發明一實施例之固定導通時間轉換器之負載由輕載轉換成重載的波形圖。如圖5所示，於時間點T6，負載瞬間由輕載轉換成重載。此時，輸出電壓VOUT降低，導致第一交流訊號GMO下降，且第一交流訊號Vp小於等於第二直流訊號Vn。此時，時脈電容144將接收到電流源電流I1與轉導電流Igm的差值(即電流源電流I1-轉導電流Igm)。因此，於時間點T7，導通時間產生器140將會增加時脈訊號CLK的導通時間Ton，以快速增加電感電流IL，避免輸出電壓VOUT下降太多。而在時間點T8之後，輸出電壓VOUT將逐漸穩定至一電壓準位。
而有關固定導通時間轉換器100之負載由重載轉換成輕載的實施方式，大致上可由上述圖5之實施方式推得，故在此不再贅述。因此，當負載瞬間由重載轉換成輕載時，輸出電壓VOUT升高，導致第一交流訊號GMO上升，且第一交流訊號Vp大於第二直流訊號Vn。此時，時脈電容144將接收到電流源電流I1與轉導電流Igm的總和(即電流源電流I1+轉導電流Igm)，使得導通時間產生器140將會增加時脈訊號CLK的截止時間(即縮短產生導通時間Ton)，以快速降低電感電流IL，避免輸出電壓VOUT升高太多。接著，輸出電壓VOUT將逐漸穩定至一電壓準位。
以下將在負載為輕載轉換成重載的狀況下，比較習知固定導通時間轉換器10(虛線)與本發明之固定導通時間轉換器100(實線)。如圖6所示，於時間點T9，負載瞬間由輕載轉換成重載。由於習知固定導通時間轉換器10之時脈訊號CLK有最小的截止時間，使得習知的輸出電壓VOUT會比本發明的輸出電壓VOUT下降更多，導致習知的輸出電壓VOUT穩定至某個電壓準位的時間 (即時間點T9-T11)高於本發明的輸出電壓VOUT穩定至某個電壓準位的時間(即時間點T9-T10)。藉此，本發明之固定導通時間轉換器100在負載為輕載轉換成重載的狀況下，提升了輸出電壓VOUT的暫態響應。另外，值得注意的是，若習知固定導通時間轉換器10要停止產生導通時間Ton，必需要等到回授電壓VFB大於參考電壓VREF才會停止產生導通時間Ton，使得電感電流IL過高，導致輸出電壓VOUT上升太多。而本發明之固定導通時間轉換器100則可透過第二補償電路130而快速增加導通時間Ton，且不需要等到回授電壓VFB大於參考電壓VREF才停止產生導通時間Ton，只要當第二交流訊號vp大於第二直流訊號vn便會停止產生導通時間Ton。藉此，本發明之輸出電壓的有較佳的暫態響應。
以下將在負載為重載轉換成輕載的狀況下，比較習知固定導通時間轉換器10(虛線)與本發明之固定導通時間轉換器100(實線)。如圖7所示，於時間點T12，負載瞬間由重載轉換成輕載。於時間點T12-T13，習知的導通時間產生器16B與本發明的導通時間產生器140皆會產生較長的截止時間以快速減少流經電感L的電流，進而減少輸出電壓VOUT。於時間點T13之後，習知的輸出電壓VOUT與本發明的輸出電壓VOUT皆將逐漸穩定至一電壓準位。因此，在習知固定導通時間轉換器10與本發明固定導通時間轉換器100的架構下，其輸出電壓VOUT皆有良好的暫態響應。
綜上所述，本發明實施例所提供的具快速暫態響應的固定導通時間轉換器，其透過第一補償電路與第二補償電路適應性地改變時脈訊號的導通時間，以據此調整流經電感的電流，進而提升輸出電壓的暫態響應。
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。
100‧‧‧固定導通時間轉換器
110‧‧‧輸出級電路
112‧‧‧開關電路
114‧‧‧回授電路
116‧‧‧驅動電路
120‧‧‧第一補償電路
122‧‧‧第一放大器
124‧‧‧第一濾波元件
126‧‧‧比較器
130‧‧‧第二補償電路
132‧‧‧第二放大器
134‧‧‧第二濾波元件
140‧‧‧導通時間產生器
142‧‧‧轉導放大器
144‧‧‧時脈電容
145‧‧‧電流源
146‧‧‧時脈開關
147‧‧‧閂鎖元件
148‧‧‧時脈比較器
VIN‧‧‧輸入電壓
SW1‧‧‧上橋開關
SW2‧‧‧下橋開關
Lx‧‧‧連接端
L‧‧‧電感
IL‧‧‧電感電流
VFB‧‧‧回授電壓
Ra‧‧‧電阻
Rb‧‧‧電阻
Cq‧‧‧電容
VOUT‧‧‧輸出電壓
VREF‧‧‧參考電壓
GMO‧‧‧第一交流訊號
Vf‧‧‧第一直流訊號
Rf‧‧‧電阻
Cf‧‧‧電容
St‧‧‧設定訊號
R1‧‧‧第一電阻
R2‧‧‧第二電阻
C1‧‧‧第一電容
C2‧‧‧第二電容
Vp‧‧‧第二交流訊號
Vn‧‧‧第二直流訊號
I1‧‧‧電流
VTH‧‧‧臨界電壓
Ton‧‧‧導通時間
Igm‧‧‧轉導電流
S‧‧‧設定端
R‧‧‧重置端
Q‧‧‧輸出端

Claims (10)

  1. 一種具快速暫態響應的固定導通時間轉換器，包括：一輸出級電路，根據一電感電流輸出一輸出電壓，且根據該輸出電壓產生一回授電壓；一第一補償電路，耦接該輸出級電路，根據該回授電壓與一參考電壓產生一第一交流訊號，根據該第一交流訊號產生一第一直流訊號，且比較該第一交流訊號與該第一直流訊號以據此產生一設定訊號；一第二補償電路，耦接該第一補償電路，接收該第一交流訊號，且根據該第一交流訊號產生一第二交流訊號與一第二直流訊號，該第二交流訊號關聯於該第一交流訊號之一交流值，且該第二直流訊號關聯於該第一交流訊號之一直流值；以及一導通時間產生器，耦接該第一補償電路與該第二補償電路之間，根據該設定訊號、該第二交流訊號與該第二直流訊號產生一時脈訊號之一導通時間至該輸出級電路；其中，若該第二交流訊號小於等於該第二直流訊號，該導通時間產生器增加該時脈訊號之該導通時間，且該輸出級電路根據該導通時間調整該電感電流。
  2. 如請求項1之固定導通時間轉換器，其中，若該第二交流訊號大於該第二直流訊號，該導通時間產生器縮短產生該時脈訊號之該導通時間以增加該時脈訊號之一截止時間，且該輸出級電路根據該截止時間調整該電感電流。
  3. 如請求項1之固定導通時間轉換器，其中，該輸出級電路包括：一開關電路，具有一上橋開關與一下橋開關，該上橋開關之一端接收一輸入電壓，該上橋開關之另一端透過該下橋開關接地，且該上橋開關與該下橋開關之間具有一連接端； 一電感，耦接該連接端，且根據該電感電流產生該輸出電壓；一回授電路，耦接該電感，且根據該輸出電壓產生該回授電壓；以及一驅動電路，耦接於該導通時間產生器與該開關電路之間，且根據該導通時間控制該上橋開關與該下橋開關，以據此調整流經該上橋開關及該下橋開關的該電感電流；其中，當該導通時間為一第一準位時，該驅動電路導通該上橋開關與截止該下橋開關；其中，當該導通時間為一第二準位時，該驅動電路截止該上橋開關與導通該下橋開關。
  4. 如請求項1或2之固定導通時間轉換器，其中，該第一補償電路包括：一第一放大器，接收該回授電壓與該參考電壓，且根據該回授電壓與該參考電壓產生該第一交流訊號；一第一濾波元件，耦接該第一放大器，且根據該第一交流訊號產生一第一直流訊號；以及一比較器，耦接於該第一放大器、第一濾波元件與該導通時間產生器，且比較該第一交流訊號與該第一直流訊號以據此產生該設定訊號；其中，若該回授電壓小於等於該參考電壓，該比較器產生一第一準位的該設定訊號，且該導通時間產生器根據該第一準位的該設定訊號產生該時脈訊號之該導通時間至該輸出級電路。
  5. 如請求項4之固定導通時間轉換器，其中，該第二補償電路包括：一第二放大器，具有一正端、一負端與一輸出端，該正端接收該第一交流訊號，該輸出端耦接該負端，且根據該第一交流訊號 產生該第二交流訊號；以及一第二濾波元件，耦接該輸出端，且根據該第二交流訊號產生該第二直流訊號。
  6. 如請求項5之固定導通時間轉換器，其中，該導通時間產生器包括：一轉導放大器，具有一第一端、一第二端與一轉導輸出端，該第一端與該第二端分別接收該第二交流訊號與該第二直流訊號，且根據該第二交流訊號與該第二直流訊號產生一轉導電流；一時脈電容，其一端耦接該轉導輸出端與一電流源，且其另一端接地；一時脈開關，其一端耦接該轉導輸出端，其另一端接地；一閂鎖元件，耦接於該時脈開關與該比較器之間，且根據該設定訊號與該導通時間導通與截止該時脈開關；以及一時脈比較器，耦接該轉導輸出端，接收該轉導電流與該電流源產生的一電流源電流，且比較該電流源電流與該轉導電流之間的一電流關係與一臨界電壓以產生該導通時間至一驅動電路；其中，當該第二交流訊號小於等於該第二直流訊號時，該閂鎖元件延遲導通該時脈開關，該時脈電容接收該電流源電流與該轉導電流的一差值，且該電流關係為該差值。
  7. 如請求項6之固定導通時間轉換器，其中，若該第二交流訊號大於該第二直流訊號，該閂鎖元件提早導通該時脈開關，該時脈電容接收該電流源電流與該轉導電流的一總和，且該電流關係為該總和。
  8. 如請求項5之固定導通時間轉換器，其中，該第二濾波元件為一RC濾波器，且該RC濾波器由複數個電阻與複數個電容組成。
  9. 如請求項1之固定導通時間轉換器，其中，該第二補償電路包括：一第二放大器，具有一正端、一負端與一輸出端，該正端接收該第一交流訊號，該輸出端耦接該負端，且根據該第一交流訊號產生該第二交流訊號；以及一第二濾波元件，耦接該輸出端，且根據該第二交流訊號產生該第二直流訊號。
  10. 如請求項8之固定導通時間轉換器，其中，該導通時間產生器包括：一轉導放大器，具有一第一端、一第二端與一轉導輸出端，該第一端與該第二端分別接收該第二交流訊號與該第二直流訊號，且根據該第二交流訊號與該第二直流訊號產生一轉導電流；一時脈電容，其一端耦接該轉導輸出端與一電流源，且其另一端接地；一時脈開關，其一端耦接該轉導輸出端，其另一端接地；一閂鎖元件，耦接於該時脈開關與該比較器之間，且根據該設定訊號與該導通時間導通與截止該時脈開關；以及一時脈比較器，耦接該轉導輸出端，接收該轉導電流與該電流源產生的一電流源電流，且比較該電流源電流與該轉導電流之間的一電流關係與一臨界電壓以產生該導通時間至一驅動電路；其中，當該第二交流訊號小於等於該第二直流訊號時，該閂鎖元件延遲導通該時脈開關，該時脈電容接收該電流源電流與該轉導電流的一差值，且該電流關係為該差值。
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