TWI657327B - 開關控制電路、開關控制方法、及使用該方法之轉換器 - Google Patents

開關控制電路、開關控制方法、及使用該方法之轉換器 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種用於控制一電源供應器之一電流控制開關的開關控制電路，該電源供應器包含一負載、一電感器及經串聯耦合至一輸入電源之該電流控制開關。該開關控制電路包含經組態以量測流入該負載之一電流之一電流量測單元、經組態以積分該經量測電流之一電流積分單元、經組態以比較該經積分電流值與一參考值之一比較單元，及經耦合至該電流控制開關之一控制單元，該控制單元經組態以在該經積分電流實質上與該參考值相同時，關閉該電流控制開關，且在自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間時，打開該電流控制開關。該開關控制電路可快速且精確地控制一均值電流。

Description

開關控制電路、開關控制方法、及使用該方法之轉換器 相關申請案之交叉參考
此申請案根據35 USC §119(a)主張2014年3月10日於韓國智慧財產局申請之韓國專利申請案第10-2014-0027968之權利，為達全部目的將該案之全部揭示內容以引用的方式併入本文。
1.領域
下列描述關於一種開關控制技術。下列描述亦關於一種開關控制電路、方法及一種使用該方法之轉換器，該轉換器能夠控制一穩定均值電流不考慮一輸入改變、一周邊部件改變、一負載改變或一開關斷開時間。
2.相關技術之描述
一電源供應器係供應一電源至一負載之一設備。一降壓式轉換器係電源供應器之一者，其對應於一降壓DC至DC轉換器。即，此一轉換器輸出低於一輸入電壓之一電壓。該降壓式轉換器使用一電感器及兩個開關，例如在該兩個開關係一電晶體及一二極體的情況下，控制該電感器以重複執行將一能量供應儲存於電感器中之一程序及使電感器放電至一負載之程序。
替代一降壓式轉換器可使用一線性穩壓器以降低一DC電源供應器之電壓。然而，因為採取涉及耗盡相當大之一部分附加能量使其成 為一熱量的一方式操作一線性穩壓器，所以使用一線性穩壓器存在一問題，即在操作線性穩壓器時出現之能量損耗高。同時，當將一降壓式轉換器實施為一積體電路時，通常使用該降壓式轉換器，因為供應至其之功率的至少95%可經轉換。
與一LED(發光二極體)耦合之降壓式轉換器可包含控制流入該LED之一電流的一開關、量測負載電流(例如針對串聯耦合至LED及電感器之一負載)之一感測電路、及基於經量測之負載電流控制開關以控制持續維持一負載均值電流的控制電路。
各項技術關於一種均值電感器電流模式開關轉換器且關於一種控制電路及一種用於調節開關轉換器中之一均值電感器電流之方法。 此等技術揭示一種控制電源供應器上之一負載電流之控制電路的態樣。
圖1繪示由一控制電路所控制的一負載電流之一波形圖。
參考圖1，一x軸及一y軸分別表示一時間及一電流值。因此，圖1繪示負載電流如何隨時間改變。
圖1之控制電路感測流經一感測電路至一負載的一電流且儲存一經感測電流到達一預定義參考電流值REF之一時間。例如，控制電路儲存一到達時間T1，其中到達時間T1指示一時間，控制一電流之一開關自該時間起打開直至經感測電流到達預定義參考電流值REF之一時間。
控制電路計算在經感測電流到達預定義參考電流REF之一時間所儲存的到達時間T1，且在對應於到達時間T1之一歷時時間T2關閉一開關。將負載電流之均值電流維持在預定義參考電流REF。
在此一控制電路中，假設負載電流持續增加。然而，當負載電流不持續改變，存在一問題即難以控制均值電流使得均值電流實質上與參考電流相同。
又，此一控制電路包含一中間運算電路，該中間運算電路用於在經感測電流到達參考電流時判定到達時間且儲存經判定到達時間。 因此，此一控制電路存在一問題即出現一電流控制之一延時且難以根據輸入電源及負載之一改變控制均值電流。
提供此發明內容以採取一簡化形式引入一系列概念，下文在實施方式中進一步描述該等概念。此發明內容非旨在識別本標的之關鍵特徵或本質特徵，亦非旨在被用以輔助判定本標的之範疇。
實例提供能夠快速且精確地執行一均值電流控制之一電源供應器裝置的一開關控制技術。
實例提供能夠即時執行一電流控制之一電源供應器裝置的一開關控制技術。
在一一般態樣中，一開關控制電路用於控制一電源供應器之一電流控制開關，該電源供應器包含一負載、一電感器及串聯耦合至一輸入電源之電流控制開關，該開關控制電路包含經組態以量測流入負載之一電流的一電流量測單元、經組態以積分該經量測電流的一電流積分單元、經組態以比較經積分電流值與一參考值的一比較單元、及耦合至電流控制開關之一控制單元，該控制單元經組態以回應於經積分電流值實質上與參考值相同，關閉電流控制開關且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，打開該電流控制開關。
電流控制開關可係一金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。
電流量測單元可包含一電流量測電阻器，該電流量測電阻器耦合於電流控制開關之一端子與參考電壓之間且經組態以量測電流量測電阻器兩側上之一電壓。
電流積分單元可包含經組態以將經量測電壓轉換為一電流之一V-I轉換器。
電流積分單元可積分一預定義參考電流以產生根據時間改變之參考值。
電流積分單元可包含：經組態以供應一第一電流之一第一相依性電流源，該第一電流具有實質上與經量測電流值相同的一值；經組態以供應一第二電流之一第二相依性電流源，該第二電流具有實質上與相關於參考值之一參考電流值相同的一值；及分別串聯耦合至該第一及該第二相依性電流源之一電容器對，其中電流積分單元透過電容器對之各者在經量測電流及參考電流上執行積分操作。
第二相依性電流源可包含一差分放大器電路，其中該差分放大器電路雙倍放大參考電流以放大經放大參考電流與經量測電流之間的一差值。
電流積分單元可包含：經組態以供應一特定電流之一恆定電流源；串聯耦合至該恆定電流源之一第一開關，該第一開關經組態以由經量測電流控制；串聯耦合至該恆定電流源之一第二開關，該第二開關經組態以由與參考電壓相關之一參考電流控制；及分別串聯耦合至該第一及該第二開關之一電容器對，該電容器對經組態以在流入第一及第二開關之電流上執行積分操作。
比較單元可係一差分放大器。
控制單元可包含經組態以自關閉電流控制開關之一時間起計算預定義斷開時間之一斷開時間控制單元，及經組態以基於比較單元及斷開時間控制單元之輸出控制電流控制開關之一開關驅動單元。
開關驅動單元可係經組態以在比較單元及斷開時間控制單元之輸出上執行「反或」(NOR)或「反及」(NAND)邏輯運算之一SR鎖存器。
在另一一般態樣中，在一開關控制電路中執行之一開關控制方法用於控制一電源供應器之一電流控制開關，該電源供應器包含一負載、一電感器及串聯耦合至一輸入電源之電流控制開關，該開關控制方法包含量測流入負載之一電流、積分經量測電流、比較經積分電流值與一參考值、回應於經積分電流值實質上與參考值相同，關閉電流控制開關、及回應於自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，打開電流控制開關。
在一另一一般態樣中，一轉換器包含串聯耦合至一輸入電源之一負載、串聯耦合至該負載之一電感器、串聯耦合至該電感器之一電流控制開關、經組態以控制流入負載之一電流的電流控制開關、平行耦合至彼此串聯耦合之負載及電感器之一飛輪二極體、及經組態以控制電流控制開關之一開關控制電路，其中該開關控制電路包含經組態以量測流入負載之一電流的一電流量測單元、經組態以積分經量測電流的一電流積分單元、經組態以比較經積分電流值與一參考值的一比較單元、及耦合至電流控制開關之一控制單元，該控制單元經組態以回應於經積分電流值實質上與參考值相同，關閉電流控制開關且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，打開該電流控制開關。
在另一一般態樣中，用於控制一電流控制開關之一開關控制電路包含：一電流量測單元，其經組態以量測流入串聯耦合至一輸入電源之一負載的一電流，其中該負載、一電感器及該電流控制開關串聯耦合至一輸入電源；經組態以積分經量測電流的一電流積分單元；經組態以比較經積分電流值與一參考值的一比較單元；及耦合至電流控制開關之一控制單元，該控制單元經組態以回應於經積分電流值實質上與參考值相同，關閉電流控制開關且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，打開該電流控制開關。
電流控制開關可係一金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。
電流量測單元可包含一電流量測電阻器，該電流量測電阻器耦合於電流控制開關之一端子與參考電壓之間且經組態以量測電流量測電阻器兩側上之一電壓。
電流積分單元可包含：經組態以供應一第一電流之一第一相依性電流源，該第一電流具有實質上與經量測電流值相同之一值；經組態以供應一第二電流之一第二相依性電流源，該第二電流具有實質上與相關於參考值之一參考電流值相同之一值；及分別經串聯耦合至該第一及該第二相依性電流源之一電容器對，其中電流積分單元透過電容器對之各者在經量測電流及參考電流上執行積分操作。
第二相依性電流源可包含一差分放大器電路，其中該差分放大器電路雙倍放大參考電流以放大經放大參考電流與經量測電流之間之一差值。
電流積分單元可包含：經組態以供應一特定電流之一恆定電流源；經串聯耦合至該恆定電流源之一第一開關，該第一開關經組態以由經量測電流控制；經串聯耦合至該恆定電流源之一第二開關，該第二開關經組態以由與參考電壓相關之一參考電流控制；及分別經串聯耦合至該第一及該第二開關之一電容器對，該電容器對經組態以在流入第一及第二開關之電流上執行積分操作。
控制單元可包含經組態以自關閉電流控制開關之一時間起計算預定義斷開時間之一斷開時間控制單元，及經組態以基於比較單元及斷開時間控制單元之輸出來控制電流控制開關之一開關驅動單元。
所描述之實例具有下列優勢。然而，此不意謂全部實例包含全部下列優勢或被限制為僅包含下列優勢。
根據實例之開關控制技術分別積分且比較經量測電流與參考電 流。藉由如此做，實例快速且精確地執行一均值電流控制。
因此，根據實例之開關控制技術透過電流積分操作來即時執行一電流控制。
200‧‧‧轉換器
210‧‧‧負載
220‧‧‧電感器
230‧‧‧飛輪二極體
240‧‧‧電流控制開關
250‧‧‧電流量測電阻器
260‧‧‧開關控制電路
261‧‧‧電流積分單元
262‧‧‧比較單元
263‧‧‧斷開時間控制單元
264‧‧‧開關驅動單元
VIN‧‧‧輸入電壓
圖1繪示由一控制電路控制之一負載電流之一波形圖。
圖2係繪示根據一實例之一轉換器之一電路圖。
圖3係繪示根據一實例之圖2之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
圖4係繪示根據另一實例之圖2之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
圖5係繪示根據其他實例之圖2之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
貫穿圖式及詳細描述，除非另有描述或提供，相同圖式參考數字可被理解為指代相同元件、特徵及構造。不可改變圖式大小，且可放大圖式中之元件的相關大小、比例及描繪為達清晰、圖解說明及方便之目的。
提供下列詳細描述以輔助閱讀者獲得對於本文所描述之方法、設備及/或系統之一全面瞭解。然而，本文所描述之系統、設備及/或方法之各種改變、修改及等效物對於一般技術者將係明顯的。所描述之處理步驟及/或操作之進展係一實例；然而，如在此項技術中已知，除必然出現在某一順序中之步驟及/或操作之外，處理步驟及/或操作之順序不限於本文所闡明之順序且可被改變。又，為更清晰且簡潔起見，可省略一般技術者熟知的功能及結構之描述。
本文所描述之特徵可以不同形式體現，且不被解釋為限於本文所描述之實例。相反地，已提供本文所描述之實例使得本發明將係詳 盡且完整的，且將傳達本發明之完全範疇至一般技術者。
可根據如下所述理解在本發明中所使用之術語。
儘管諸如「第一」及「第二」等等之術語可用以描述各種組件，然此等組件不被理解為限於上述術語。上述術語僅用以自一組件區分另一組件。例如，在不背離本發明之範疇的情況下，一第一組件可被稱作一第二組件，且同樣地一第二組件可被稱作一第一組件。
應瞭解，當一元件被稱作「耦合至」另一元件，一些實例中之此一元件直接耦合至另一元件或亦可存在介入元件。相比之下，當一元件特定言之被稱作「直接耦合至」另一元件時，不存在介入元件。 又，除非相反地明確指定，字詞「包括(comprise)」及變體(諸如「包括(comprises)」或「包括(comprising)」被理解為暗示包含所述元件而非暗示排除任意其他元件。同時，描述組件之間關係的其他表示(諸如「~之間」「直接~之間」或「鄰近~」及「直接鄰近~」)應作相似解釋。
除非上下文另有明確指示，本發明中之單數形式「一」、「一個」及「該」亦旨在包含複數形式。應進一步瞭解，諸如「包含」或「具有」等等之術語旨在指示說明書中揭示之特徵、編號、操作、動作、組件、部件、或此等之組合存在於某些實例中，且非旨在排除一或多個其他特徵、編號、操作、動作、組件、部件、或其之組合存在於或添加至其他實例中之可能性。
在本申請案中所使用之術語僅用以描述各項實例，且非旨在限制本發明。鑑於本發明，除非另有界定，本文所使用之全部術語(包含技術或科學術語)具有與本發明所屬之技術領域的一般技術者大體上所瞭解之術語相同的意義。此等術語如一常用字典中所界定之術語般，被解釋為在相關技術領域中具有與上下文意義相同之意義，且除非明確地在本發明中如此界定，否則不被解釋為具有理想或過度形式 意義。
圖2係繪示根據一實例之一轉換器之一電路圖。
參考圖2，一轉換器200包含一負載210、一電感器220、一飛輪二極體230、一電流控制開關240及一開關控制電路260。
轉換器200對應於一電源供應器。例如，該轉換器200係輸出低於一輸入電壓之一電壓的一降壓式轉換器。
負載210對應於串聯耦合至一輸入電壓VIN之一元件。例如，該負載210元件消耗一能量。在一實例中，將負載210實施為一LED(發光二極體)裝置。
電感器220根據電流控制開關240之一操作儲存由一輸入電源所供應之能量或釋放所儲存之能量。下文將進一步描述電流控制開關240之操作。在此實例中，電感器220感應與輸入至電感器220之一電流的一改變量成比例之一電壓以抑制電流之一突然改變且儲存與輸入至電感器220之電流的一平方成比例之一數量的一能量。
例如，電流控制開關240之打開及關閉週期根據一可變電感器電容改變，彼此回應。因此，回應於打開及關閉週期，電流控制開關240之一操作頻率改變。
在圖2之實例中，飛輪二極體230形成當電感器220輸出能量時提供一對應能量至負載210之一電流移動迴路。此外，飛輪二極體230輸出電感器220中之儲存能量至負載210，以當關閉電流控制開關240時消耗電感器220中之儲存能量。又，在圖2之實例中，飛輪二極體230防止由載荷流自電感器220流入電流控制開關240所導致的對於轉換器200之損壞，諸如由一電火花星所導致的對於電流控制開關240之損壞。
在圖2之實例中，電流控制開關240串聯耦合至電感器220且重複執行打開及關閉操作以控制流入負載210之一電流量。
亦在實例中，電流控制開關240由一控制信號打開或關閉且根據電流控制開關240之打開或關閉狀態選擇性地提供流入電感器220之電流的移動迴路。
當打開電流控制開關240時，由輸入電源供應之電流流動進入電感器220中，能量積累於電感器220中且越來越多電流流入負載210。
之後，當關閉電流控制開關240時，形成電流移動迴路使得一電感器電流，即衍生自積累於電感器220中之能量之一電流流經飛輪二極體230至負載210中。電感器電流減少直至打開電流控制開關240為止。同時，在圖2之實例中，轉換器200重複打開及關閉電流控制開關240以輸出一脈衝式電流。
開關控制電路260控制電流控制開關240之一操作。更特定言之，在實例中，開關控制電路260量測流入負載210之電流以基於一參考電壓及積分經量測電流之一積分操作的一結果控制電流控制開關240之操作。在下文中，將進一步描述開關控制電路260。
參考圖2，開關控制電路260包含一電流量測單元、一電流積分單元261、一比較單元262及一控制單元。
在圖2之實例中，電流量測單元量測流入負載210之電流。在圖2之實例中，電流量測單元包含一電流量測電阻器250，該電流量測電阻器250耦合於電流控制開關240之一端子與電路之一參考電壓之間以基於電流量測電阻器250兩側上之一電壓或相似地，CS端子上之一電壓量測流入負載210之電流。
在一實例中，電流量測單元包含將電流量測電阻器250兩側上之電壓轉換為經量測電流的一電壓至電流(V-I)轉換器。在此實例中，將V-I轉換器安裝在一端子上用於量測開關控制電路260中之一電流。同時，將V-I轉換器配置於電流量測單元與電流積分單元261之間。在一實例中，V-I轉換器包含在電流積分單元261中。
在此實例中，電流積分單元261於經量測電流上執行一積分操作。
在一實例中，電流積分單元261積分一預定義參考電流以產生根據時間改變之一適當參考電壓。在一實例中，在製程或另一實例中，設定之預定義參考電流可由安裝於電流積分單元261之一外部中提供電流之一接腳或設定此一電流之一特定程式改變。在另一實例中，由一使用者透過一平均端子來設定預定義參考電流，其中該平均端子係具有輸入能力之一電腦，其允許使用者設定預定義參考電流。
例如，電流積分單元261接收在電流量測單元中經量測之電流及預定義參考電流。電流積分單元261接著在其等之各者上執行積分操作。
參考圖3至圖5來描述電流積分單元261之一組態。
在一實例中，電流積分單元261在打開電流控制開關240時執行積分操作。在此實例中，於關閉電流控制開關240之一時間，重設電流積分單元261。例如，電流積分單元261提供積累於一電容器中之一能量，且在關閉電流控制開關240之一時間經重設。
在此實例中，比較單元262比較在電流積分單元261中經積分之電流值與參考電壓。作為此比較之部分，參考電壓對應於根據一特定斜率之一增加形式或對應於在積分電流積分單元261中積分預定義參考電流之一積分結果。如下文所描述，假設參考電壓為經積分之參考電流。
如先前所討論，在此實例中，比較單元262比較在電流積分單元261中經積分之電流值的各者。
進一步，比較單元262比較經量測電流之一積分值(即一第一積分值)與參考電流或參考電壓之及一積分值(即一第二積分值)。
在一實例中，將比較單元262實施為一放大器，諸如一差分放大 器。
例如，藉由輸出積分值之差值(例如藉由計算第一積分值減去第二積分值)，比較單元262比較第一及第二積分值。因為在打開電流控制開關240之一時間參考值大於經量測電流值，所以比較單元262可輸出由一低位準或0指示之一負值。隨時間經過，因為流入負載210之電流值增加，所以比較單元262可輸出由一高位準或1指示之一正值。
控制單元經耦合至電流控制開關240，且在經積分電流值實質上與使用比較單元262所判定之參考值的值相同時，關閉電流控制開關240。在此實例中，控制單元經耦合至電流控制開關240之一閘極端子。
進一步，在此實例中，控制單元產生打開電流控制開關240之一控制信號以控制電流控制開關240使得電流控制開關形成藉由輸入電源使一電流流入負載210之一電流移動迴路。
之後，控制單元產生關閉電流控制開關240之一控制信號以當比較單元262之一輸出信號改變(諸如自一負值至一正值)時截止自輸入電源流入電流移動迴路之電流。即，當經積分之量測電流實質上與參考電壓的值相同時或交替地當經積分電流值之各者實質上彼此相同時，出現此一信號改變。
又，控制單元產生打開電流控制開關240之一控制信號以形成電流移動迴路，當在電流控制開關240之一關閉時間之後歷時一特定時間，該電流移動迴路藉由輸入電源輸出電流使其通過電流控制開關240至負載210中。在一實例中，此一特定時間係一預定義斷開時間。
在一實例中，控制單元包含自關閉電流控制開關240之一時間起計算預定義斷開時間的一斷開時間控制單元263。在本文中，關閉時間對應於自關閉電流控制開關240之一時間起的一時間，以包含維持關閉電流控制開關240之時間。
例如，斷開時間控制單元263在關閉時間期間輸出一低位準信號(例如，一0值)或在歷時關閉時間時輸出一高位準信號(例如，一1值)。
在一實例中，斷開時間控制單元263進一步包含根據一外部輸入或一特定程式設定斷開時間之一時間設定模組。例如，此斷開時間預期由一使用者透過RT-OFF端子設定。
在一實例中，控制單元包含基於比較單元262及斷開時間控制單元263之輸出控制電流控制開關240之一開關驅動單元264。
進一步，在一實例中，開關驅動單元264在比較單元262及斷開時間控制單元263之輸出上執行一「反或」(NOR)或一「反及」(NAND)邏輯運算。接著輸出此一邏輯運算之結果作為控制電流控制開關240之控制信號。
在一實例中，將開關驅動單元264實施為在比較單元262及斷開時間控制單元263之輸出上執行一「反或」(NOR)或一「反及」(NAND)邏輯運算的一SR鎖存器。
在此一實例中，SR鎖存器之輸入端子S及R分別接收斷開時間控制單元263及比較單元262之輸出。在此實例中，當輸入端子S接收高位準信號(諸如一1值)時，SR鎖存器假設SET之一狀態以自一輸出端子Q輸出打開電流控制開關240之一控制信號。之後，根據比較單元262之輸出，當輸入端子R接收高位準信號(諸如一1值或一正信號)時，SR鎖存器假設RESET之一狀態以在輸出端子Q中輸出關閉電流控制開關240之控制信號。同時，當比較單元262之輸出到達高位準時，斷開時間控制單元263輸出低位準信號。
因此，此一實例之開關控制電路260快速且精確地控制負載電流以在打開電流控制開關240時執行積分操作。又，相較於替代技術，開關控制電路260即時反射輸入電源及輸出電源之改變以精確控制負 載之均值電流。
進一步參考圖3至圖5描述圖2中之電流積分單元261的一詳細組態。
圖3係繪示根據一實例之圖2之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
參考圖3A，電流積分單元261包含一相依性電流源對及分別串聯耦合至該相依性電流源對之一電容器對。
進一步，一第一相依性電流源對應於回應於經量測電流提供一第一電流I1之一電流源，且一第二相依性電流源對應於回應於參考電流提供一第二電流I2之一電流源。
在此實例中，第一相依性電流源提供第一電流I1，其中I1對應於「gm * VCS1」。在本文中，「gm」對應於經量測電流之一電流比且對應於一任意常數。又，在此實例中，第二相依性電流源提供I2，其中I2對應於「gm * Average」。在此實例中，I2之「gm」值實質上與I1的值相同。
此實例中之電容器對在經量測電流及參考電流之各者上執行積分操作。
一第一節點耦合至比較單元262之一輸入端子，例如+端子，且該第一節點亦耦合至第一相依性電流源及電容器。提供第一節點之一電壓至比較單元262之輸入端子，例如+端子。又，一第二節點耦合至比較單元262之另一輸入端子，例如-端子，且該第二節點亦耦合至第二相依性電流源及電容器。提供第二節點之一電壓至比較單元262之輸入端子，例如-端子。
參考圖3B，一x軸及一y軸分別表示一時間及一電流值。
假設參考電流Average為不考慮歷時多久時間具有一預定義值的一固定值，且假設經量測電流VCS1隨歷時時間持續增加。
參考圖3C，一x軸及一y軸分別表示一時間及經積分電流值即一積分值，Q。
電流積分單元261自打開電流控制開關240之一時間起(諸如由低位準信號或0值指示)在電流之各者上執行積分操作。如所繪示，經量測電流之積分值即第一積分值，具有一抛物線形式，因為經量測電流隨歷時時間以一線性方式持續增加且一線性函數之積分係一二次函數。又，參考電流之積分值即第二積分值，表示一特定傾斜形式因為參考電流具有一固定值，且一常數函數之積分係一線性函數。
如在實例中所展示，第一積分值之一圖線與第二積分值之圖線在第一積分值實質上與第二積分值相同之一時間t1處相交。即，t1可對應於在Average函數下一圖形區域實質上與圖3B中VSC1之該區域相同之一時間。
同時，在此實例中，在時間t1處開關控制電路260關閉電流控制開關240且電流積分單元261經重設。
在一實例中，第二相依性源雙倍放大參考電流且進一步包含用於放大經放大參考電流與經量測電流之間的一差值之一差分放大器電路。
圖4係繪示根據另一實例之圖2中之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
參考圖4A，圖4A表示與圖3A相似之一組態但提供自第二相依性電流源之電流I2值的大小對應於「gm *(2 * Average-VCS1」。
進一步在圖4A中，第二相依性電流源之一內部電路包含一放大器且第二相依性電流源雙倍放大參考電流。第二相依性電流源放大經放大參考電流與經量測電流之間的差值以供應I2，其中I2對應於「gm *(2 * Average-VCS1」。
因此且儘管在經量測電流中發生一偏移，然開關控制單元260相 互補充發生於第一及第二相依性電流源中之一偏移值以不考慮偏移來精確控制電流。
參考圖4B，第二相依性電流源之電流隨歷時時間持續減小。
參考圖4C，第一積分值具有一抛物線形式，因為經量測電流隨歷時時間以一線性方式持續增加且一線性函數之積分係一二次函數，且第二積分值具有一抛物線形式，因為第二相依性電流源之電流隨歷時時間以一線性方式持續減小。如在圖3C中所繪示，在第一積分值之圖線與第二積分值之圖線相交之一時間t2處開關控制電路260關閉電流控制開關240且電流積分單元261經重設。
在一實例中，電流積分單元261包含一恆定電流源、第一及第二開關及一電容器對。恆定電流源供應一特定電流。第一開關串聯耦合至恆定電流源且由經量測電流控制。第二開關串聯耦合至恆定電流源且由參考電流控制。電容器對分別串聯耦合至第一及第二開關且在流經第一及第二開關之一電流上執行一積分操作。
圖5係繪示根據另一實例之圖2中之電流積分單元的一電路圖及一波圖。
參考圖5A，電流積分單元261包含一恆定電流源及分別串聯耦合至該恆定電流源之第一及第二開關。
如所繪示之一恆定電流源，此意謂分別流入第一及第二開關之電流值I3實質上係相同的。又，在另一實例中將恆定電流源實施為兩個恆定電流源且在此一實例中供應自兩個恆定電流源之電流值實質上亦係相同的。
在此一實例中，基於經量測電流值判定自第一開關流入第一電容器之一電流值，且基於參考電流的值判定自第二開關流入第二電容器之一電流值。
參考圖5B，假設參考電流Average為不考慮所歷時時間具有一預 定義值的一固定值，且假設經量測電流VCS1根據歷時時間持續增加。
參考圖5C之實例，第一積分值即積累於第一電容器中之一電荷量，在一特定時間(諸如在電壓超過開關之一臨限電壓之一時間)快速增加，因為通過第一開關之一電流值持續增加直至施加至第一開關之一閘極之電壓值超過施加至第二開關之一閘極的一恆定電壓值為止。 在此一實例中，第二積分值飽和至一特定值，因為通過第二開關之一電流值持續減小直至施加至第一開關之一閘極的電壓值超過施加至第二開關之一閘極的一恆定電壓值為止。
如在圖5C中所繪示，在第一積分值之一圖線與第二積分值之圖線相交的一時間t3處開關控制電路260關閉電流控制開關240且電流積分單元261經重設。
例如，由開關控制電路260執行開關控制方法，該開關控制電路260控制電源供應器之電流控制開關240，且電源供應器包含分別串聯耦合至輸入電源之負載、電感器及電流控制開關240。
開關控制方法包含下列操作。
在操作S610中，開關控制電路260量測通過電流量測單元流入負載之電流。
在操作S620中，開關控制電路260積分通過電流積分單元261之經量測電流。在此操作中，開關控制電路260在預定義參考電流上執行積分操作以產生參考電壓。
在操作S630中，開關控制電路260在比較單元262中比較經積分電流值與參考值或經積分參考電流。
在操作S640中，當經積分電流值實質上與參考值的值相同時，開關控制電路260使用開關驅動單元264關閉電流控制開關240。
在一實例中，當自關閉電流控制開關240之一時間起歷時預定義 斷開時間，開關控制電路260打開電流控制開關240。
因此，開關控制電路260自關閉電流控制開關240之一時間起使用斷開時間控制單元263計算斷開時間，且在歷時斷開時間時使用開關驅動單元264打開電流控制開關240。
可使用硬體組件實施本文所描述之設備及單元。硬體組件可包含(例如)控制器、感測器、處理器、發生器、驅動器及其他等效電子組件。可使用一或多個通用或專用電腦(諸如(例如)一處理器、一控制器及一算術邏輯單元，一數位信號處理器、一微電腦、一場可程式化陣列、一可程式化邏輯單元、一微處理器或能夠對應於且以一限定方式執行指令之任意其他裝置)實施硬體組件。硬體組件可運行一操作系統(OS)及在OS上運行之一或多個軟體應用程式。硬體組件亦可存取、儲存、操縱、處理及創造資料，回應於軟體之執行。為達簡易說明之目的，使用一處理裝置之描述為單數個；然而，熟習此項技術者將明白一處理裝置可包含多個處理元件及多種處理元件。例如，一硬體組件可包含多個處理器或一處理器及一控制器。另外，不同處理組態(諸如並行處理器)係可能的。
可將上文描述之方法寫入為一電腦程式，一段程式碼、一指令、或其之一些組合，用於獨立或集中指令或組態處理裝置以使其如期望般操作。軟體及資料可永久或暫時體現於能夠提供指令或資料至處理裝置或由處理裝置解譯之任意類型的機器、組件、實體或虛擬裝備、電腦儲存媒體或裝置中。亦可使軟體分佈在網路耦合之電腦系統上，使得以一分佈之方式儲存且執行軟體。特定言之，可由一或多個非暫時性電腦可讀記錄媒體儲存軟體及資料。媒體亦可包含(單獨或組合地)軟體程式指令、資料檔案、資料結構或其類似者。非暫時性電腦可讀記錄媒體可包含可儲存之後可由一電腦系統或處理裝置讀取之資料的任意資料儲存裝置。非暫時性電腦可讀記錄媒體之實例包含 唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀光碟(CD-ROM)、磁帶、USB、軟碟、硬碟、光學記錄媒體(例如，CD-ROM、或DVD)及PC介面(例如，PCI、PCI高速、WiFi等等)。另外，可基於本文所提供之圖式的流程圖及方塊圖及其等之對應描述，由熟習此項技術之程式設計員解釋用於達成本文所揭示之實例的功能程式、程式碼及程式碼段。
僅作為一非詳盡圖解說明，本文所描述之一端子/裝置/單元可指代行動裝置，諸如(例如)一行動電話、一智慧型手機、一可穿戴式智慧型裝置(諸如，例如一戒指、一手錶、一副眼鏡、一手鐲、一踝托架、一皮帶、一項鏈、一耳環、一髮箍、一頭盔、嵌入布料中之一裝置或其類似物)、一個人電腦(PC)、一平板個人電腦(平板)、一平板手機、一個人數位助理(PDA)、一數位照相機、一可攜式遊戲機、一MP3播放機、一可攜式/個人多媒體播放機(PMP)、一掌上型電子書、一超級行動個人電腦(UMPC)、一可攜式膝上型PC、一全球定位系統(GPS)導航、及裝置，諸如一高清晰度電視(HDTV)、一光碟播放機、一DVD播放機、一藍光播放機、一裝置匣、或能夠具有與本文所揭示之通信一致的無線通信或網路通信之任意其他裝置。在一非詳盡實施例中，可穿戴式裝置(諸如，例如眼鏡或手鐲)可自安裝於使用者之身體上。在另一非詳盡實例中，可透過一附接裝置將可穿戴式裝置安裝在使用者之身體上，諸如(例如)使用一臂帶將一智慧型手機或一平板附接至一使用者之手臂，或使用一掛繩將可穿戴式裝置繞一使用者之脖子懸掛。
儘管本發明包含特定實例，然在不背離申請專利範圍及其等之 等效物之精神及範疇的情況下，可在此等實例中對形式及細節進行各種改變，此對於一般技術者將係明顯的。本文所描述之實例僅被視為一描述之意，且非出於限制的目的。各實例中之特徵或態樣之描述被 視為可應用於其他實例中相似之特徵及態樣。若以一不同順序執行所描述之技術，及/或若以一不同方式組合一所描述之系統、架構、裝置或電路中之組件及/或由其他組件或其等之等效物替換或補充該等組件，則可達成合適效果。因此，本發明之範疇不由詳細描述界定，而是由申請專利範圍及其等之等效物界定，且處於申請專利範圍及其等之等效物之範疇內的全部變動應被解釋為包含在本發明中。

Claims (20)

  1. 一種用於控制一電源供應器之一電流控制開關之一開關控制電路，該電源供應器包括一負載、一電感器及經串聯耦合至一輸入電源之該電流控制開關，該開關控制電路包括：一電流量測單元，其經組態以量測流入該負載之一電流；一電流積分單元，其經組態以積分該經量測電流；一比較單元，其經組態以比較該經積分電流值與一參考值；及一控制單元，其經耦合至該電流控制開關，該控制單元經組態以回應於該經積分電流值實質上與該參考值相同，而關閉該電流控制開關，且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，而打開該電流控制開關。
  2. 如請求項1之開關控制電路，其中該電流控制開關係一金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。
  3. 如請求項1之開關控制電路，其中該電流量測單元包括一電流量測電阻器，該電流量測電阻器經耦合於該電流控制開關之一端子與該參考電壓之間，且經組態以量測該電流量測電阻器之兩側上之一電壓。
  4. 如請求項3之開關控制電路，其中該電流積分單元包括經組態以將經量測電壓轉換為一電流之一V-I轉換器。
  5. 如請求項1之開關控制電路，其中該電流積分單元積分一預定義參考電流以產生根據時間改變之該參考值。
  6. 如請求項1之開關控制電路，其中該電流積分單元包括：一第一相依性電流源，其經組態以供應一第一電流，該第一電流具有實質上與該經量測電流值相同之一值；一第二相依性電流源，其經組態以供應一第二電流，該第二電流具有實質上與相關於該參考值之一參考電流值相同之一值；及一電容器對，該電容器對分別經串聯耦合至該第一及該第二相依性電流源，其中該電流積分單元透過該電容器對之各者，在該經量測電流及該參考電流上執行積分操作。
  7. 如請求項6之開關控制電路，其中該第二相依性電流源包括一差分放大器電路，其中該差分放大器電路雙倍放大該參考電流以放大該經放大參考電流與該經量測電流之間之一差值。
  8. 如請求項1之開關控制電路，其中該電流積分單元包括：一恆定電流源，其經組態以供應一特定電流；一第一開關，其經串聯耦合至該恆定電流源，該第一開關經組態以由該經量測電流控制；一第二開關，其經串聯耦合至該恆定電流源，該第二開關經組態以由與該參考電壓相關之一參考電流控制；及一電容器對，該電容器對分別經串聯耦合至該第一及該第二開關，該電容器對經組態以在流入該第一及該第二開關之電流上執行積分操作。
  9. 如請求項1之開關控制電路，其中該比較單元係一差分放大器。
  10. 如請求項1之開關控制電路，其中該控制單元包括：一斷開時間控制單元，其經組態以自關閉該電流控制開關之一時間起，計算該預定義斷開時間；及一開關驅動單元，其經組態以基於該比較單元及該斷開時間來控制單元之輸出控制該電流控制開關。
  11. 如請求項10之開關控制電路，其中該開關驅動單元係經組態以在該比較單元及該斷開時間控制單元之輸出上執行「反或」(NOR)或「反及」(NAND)邏輯運算之一SR鎖存器。
  12. 一種在一開關控制電路中執行用於控制一電源供應器之一電流控制開關的開關控制方法，該電源供應器包括一負載、一電感器及經串聯耦合至一輸入電源之該電流控制開關，該開關控制方法包括：量測流入該負載之一電流；積分該經量測電流；比較該經積分電流值與一參考值；回應於該經積分電流值實質上與該參考值相同，而關閉該電流控制開關；及回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，而打開該電流控制開關。
  13. 一種轉換器，其包括：一負載，其經串聯耦合至一輸入電源；一電感器，其經串聯耦合至該負載；一電流控制開關，其經串聯耦合至該電感器，該電流控制開關經組態以控制流入該負載之一電流；一飛輪二極體，其經平行耦合至彼此經串聯耦合之該負載及該電感器；及一開關控制電路，其經組態以控制該電流控制開關，其中該開關控制電路包括：一電流量測單元，其經組態以量測流入該負載之一電流，一電流積分單元，其經組態以積分該經量測電流，一比較單元，其經組態以比較該經積分電流值與一參考值，及一控制單元，其經耦合至該電流控制開關，該控制單元經組態以回應於該經積分電流值實質上與該參考值相同，而關閉該電流控制開關，且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，而打開該電流控制開關。
  14. 一種用於控制一電流控制開關之開關控制電路，該開關控制電路包括：一電流量測單元，其經組態以量測流入經串聯耦合至一輸入電源之一負載之一電流，其中該負載、一電感器及該電流控制開關經串聯耦合至一輸入電源；一電流積分單元，其經組態以積分該經量測電流；一比較單元，其經組態以比較該經積分電流值與一參考值；及一控制單元，其經耦合至該電流控制開關，該控制單元經組態以回應於該經積分電流值實質上與該參考值相同，而關閉該電流控制開關，且回應於已自關閉該電流控制開關之一時間起歷時一預定義斷開時間，而打開該電流控制開關。
  15. 如請求項14之開關控制電路，其中該電流控制開關係一金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。
  16. 如請求項14之開關控制電路，其中該電流量測單元包括一電流量測電阻器，該電流量測電阻器經耦合於該電流控制開關之一端子與該參考電壓之間，且經組態以量測該電流量測電阻器之兩側上之一電壓。
  17. 如請求項14之開關控制電路，其中該電流積分單元包括：一第一相依性電流源，其經組態以供應一第一電流，該第一電流具有實質上與該經量測電流值相同之一值；一第二相依性電流源，其經組態以供應一第二電流，該第二電流具有實質上與相關於該參考值之一參考電流值相同之一值；及一電容器對，該電容器對分別經串聯耦合至該第一及該第二相依性電流源，其中該電流積分單元透過該電容器對之各者，在該經量測電流及該參考電流上執行積分操作。
  18. 如請求項17之開關控制電路，其中該第二相依性電流源包括一差分放大器電路，其中該差分放大器電路雙倍放大該參考電流以放大該經放大參考電流與該經量測電流之間之一差值。
  19. 如請求項14之開關控制電路，其中該電流積分單元包括：一恆定電流源，其經組態以供應一特定電流；一第一開關，其經串聯耦合至該恆定電流源，該第一開關經組態以由該經量測電流控制；一第二開關，其經串聯耦合至該恆定電流源，該第二開關經組態以由與該參考電壓相關之一參考電流控制；及一電容器對，該電容器對分別經串聯耦合至該第一及該第二開關，該電容器對經組態以在流入該第一及該第二開關之電流上執行積分操作。
  20. 如請求項14之開關控制電路，其中該控制單元包括：一斷開時間控制單元，其經組態以自關閉該電流控制開關之一時間起，計算該預定義斷開時間；及一開關驅動單元，其經組態以基於該比較單元及該斷開時間控制單元之輸出來控制該電流控制開關。
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