TWI797955B - 功率轉換系統、功率轉換方法、以及脈寬調變控制器 - Google Patents

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Abstract

本文提供了用於混合轉換器之脈寬調變(PWM)控制器。在某些實施例中，一種用於一混合轉換器之PWM控制器包括：一臨限值產生電路，用於基於該混合轉換器之一輸出電壓產生一臨限值訊號；一臨限值調節電路，用於基於感測該混合轉換器之一飛行電容器之一電壓產生一經調節之臨限值訊號；以及一比較器，基於將該經調節之臨限值訊號與該混合轉換器之一電感器電流之一指示進行比較來產生一比較訊號。該比較器之輸出用於產生PWM控制訊號，該等PWM控制訊號用於導通及斷開該混合轉換器之開關(例如，功率電晶體)。

Description

功率轉換系統、功率轉換方法、以及脈寬調變控制器
本發明之實施例係關於電子系統，且更具體而言，係關於電子功率轉換。
電壓調節器用於自一指定不良及/或波動之供應電壓或其他輸入電壓源產生一實質上恒定之輸出電壓。串聯調節器及切換式調節器係兩種常見類型之電壓調節器。低壓降(LDO)串聯調節器以極低之雜訊提供良好調節，然而，來自經調節之輸出之電流供應直接來自供應電壓。因此，LDO串聯調節器之效率受輸出電壓對供應電壓之比例所限制，且因此隨著供應電壓相對於輸出電壓增加，LDO串聯調節器之效率迅速下降。
切換式調節器通常較串聯調節器更高效。切換式調節器採用一或多個開關(例如，功率電晶體)，該一或多個開關與向一負載提供一輸出電壓之一輸出端子串聯及/或並聯耦合。此外，控制器導通及斷開開關，以控制電流脈衝向輸出端子之遞送。一或多個能量儲存元件，諸如電感器及/或電容器，可以用於將經切換之電流脈衝轉換成穩定負載電流。
本文提供了用於混合轉換器之脈寬調變(PWM)控制器。在某些實施例中，一種用於一混合轉換器之PWM控制器包括：一臨限值產生電路，用於基於該混合轉換器之一輸出電壓產生一臨限值訊號；一臨限值調節電路，用於基於感測該混合轉換器之一飛行電容器之一電壓產生一經調節之臨限值訊號；以及一比較器，基於將該經調節之臨限值訊號與該混合轉換器之一電感器電流之一指示進行比較來產生一比較訊號。該比較器之輸出用於產生複數PWM控制訊號，該等PWM控制訊號用於導通及斷開該混合轉換器之開關(例如，功率電晶體)。藉由以此種方式實施PWM控制器，即使當功率級失配存在及/或PWM控制器在用於產生混合轉換器之功率級之PWM控制訊號之電路系統中具有不對稱性時，仍會達成混合轉換器之穩定操作。
在一個態樣中，一種功率轉換系統包括一功率轉換器以及一PWM控制器。該功率轉換器被配置為基於一輸入電壓產生一經調節之輸出電壓，且包括一第一電感器、一第一電容器、以及被配置為控制該第一電感器與該第一電容器之電性連接性之一第一組開關。PWM控制器包括：一臨限值產生電路，其被配置為基於該經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；一第一臨限值調節電路，其被配置為藉由基於該輸入電壓以及該第一電容器之一電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；一第一比較器，其被配置為將通過該第一電感器之一電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；以及一開關控制電路，其被配置為基於該第一比較器之一輸出產生用於控制該第一組開關之至少一個控制訊號。
在另一態樣中，一種功率轉換方法包括：使用一功率轉換器基於 一輸入電壓產生一經調節之輸出電壓，該功率轉換器包括一第一電感器、一第一電容器、以及用於控制該第一電感器與該第一電容器之電性連接性之一第一組開關；使用一臨限值產生電路基於該經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；使用一第一臨限值調節電路藉由基於該輸入電壓以及該第一電容器之一電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；使用一第一比較器將通過該第一電感器之一電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；以及基於該第一比較器之一輸出控制該第一組開關。
在另一態樣中，一種PWM控制器包括：一臨限值產生電路，被配置為基於一功率轉換器之一經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；一第一臨限值調節電路，被配置為藉由基於該功率轉換器之一輸入電壓以及該功率轉換器之一第一電容器電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；一第一比較器，被配置為將該功率轉換器之一第一電感器電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；以及一開關控制電路，被配置為基於該第一比較器之一輸出為該功率轉換器產生至少一個開關控制訊號。
10:降壓轉換器
102:PWM控制器
110:混合功率轉換系統
111:混合轉換器
112:PWM控制器
113:臨限值產生電路(臨限值產生)
114:臨限值調節電路(臨限值調節)
115:第一比較器(比較器)
116:第二比較器(比較器)
117:開關控制電路(開關控制)
120:混合功率轉換系統
121:混合轉換器
122:PWM控制器
123:第一電流感測電路(SNS)
124:第二電流感測電路(SNS)
125:第一半範圍限制器
126:第二半範圍限制器
127:第一受控電壓源
128:第二受控電壓源
129:放大器穩定性網路
131:第一取樣開關
132:第二取樣開關
150:混合功率轉換系統
152:PWM控制器
160:混合功率轉換系統
162:PWM控制器
170:混合功率轉換系統
172:PWM控制器
173:全限制器
180:混合功率轉換系統
182:PWM控制器
190:混合功率轉換系統
192:PWM控制器
200:混合功率轉換系統
300:混合轉換器
301:第一PWM控制器
302:第二PWM控制器
310:混合功率轉換系統
411:混合轉換器
420:混合功率轉換系統
421:混合轉換器
430:混合功率轉換系統
431:混合轉換器
440:混合功率轉換系統
A:第一PWM控制訊號
A':控制訊號
B:下端控制訊號/第二PWM控制訊號
B':控制訊號
C:第三PWM控制訊號
C1:第一取樣電容器
C2:第二取樣電容器
C51:第一電容器
C52:第二電容器
C53:第三電容器
Cfly1:第一切換電容器(飛行電容器)
Cfly2:第二飛行電容器
Cfly3:第三飛行電容器
Cfly4:第四飛行電容器
CLK1:第一時脈訊號
CLK2:第二時脈訊號
CLKIN:輸入
CLKOUT:輸出
CMP1:第一比較器
CMP2:第二比較器
COMP:比較臨限值訊號
COPT:電容器
COPT1:第一電容器
COPT2:第二電容器
COUT:輸出電容器
COUT1:第一輸出電容器
COUT2:第二輸出電容器
D:第四PWM控制訊號
d:工作週期
DIFF1:第一差分放大器
DIFF2:第二差分放大器
E、E'、F、F'、G、H:PWM控制訊號
EA:誤差放大器
FB:反饋電壓/反饋訊號
GAIN1:第一增益電路(GAIN)
GAIN2:第二增益電路(GAIN)
HALFVIN:電壓訊號
iL:電流
IOUT_DC:DC輸出負載電流
IM1:電流
ITH:臨限值
ITH1:第一經調節之臨限值
ITH2:第二經調節之臨限值
L:電感器
L1:第一電感器
L2:第二電感器
L3:第三電感器
L4:第四電感器
LOAD:外部負載
M1:上端功率電晶體
M2:下端功率電晶體
MID:中間節點
MID1:節點
MID2:節點
MID91:第一導體
MID92:第二導體
P1:第一半功率級
P2:第二半功率級
P3:第三半功率級
P4:第四半功率級
PLOSS_M1:功率損耗
PWMCMP1:第一比較器
PWMCMP2:第二比較器
Q1:第一功率電晶體
Q2:第二功率電晶體
Q3:第三功率電晶體
Q4:第四功率電晶體
Q5:第五功率電晶體
Q6:第六功率電晶體
Q7:第七功率電晶體
Q8:第八功率電晶體
Q9:第九功率電晶體
Q10:第十功率電晶體
Q11:第十一功率電晶體
Q12:第十二功率電晶體
Q13:第十三功率電晶體
Q14:第十四功率電晶體
Q15:第十五功率電晶體
Q16:第十六功率電晶體
R1:第一電阻器
R2:第二電阻器
R3:第三電阻器
R4:第四電阻器
R5:上端分壓器電阻器
R6:下端分壓器電阻器
RAMP1:第一鋸齒斜坡訊號
RAMP2:第二鋸齒斜坡訊號
REF:DC參考電壓
RS1:第一設定/重設(S/R)鎖存器
RS2:第二S/R鎖存器
SW:開關節點
SW1:第一開關節點
SW2:第二開關節點
SW3、SW4:節點
T:上端控制訊號
THRESH:臨限值訊號
TSW:切換期
VCfly1:第一飛行電容器電壓
VCfly2:第二飛行電容器電壓
VIN:輸入電壓
VO:輸出電壓
VM1:電壓
圖1A係一降壓轉換器之一個實例之一示意圖。
圖1B係顯示用於圖1A之降壓轉換器之控制訊號及電感器電流波形之一個實例之一曲線圖。
圖1C係顯示用於圖1A之降壓轉換器之電晶體電流、電晶體電壓及電晶體功率損耗之一個實例之一曲線圖。
圖2A係一混合轉換器之一個實例之一示意圖。
圖2B係用於圖2A之混合轉換器之控制邏輯電路系統之一個實施例之一示意圖。
圖2C係用於圖2A之混合轉換器之低工作週期調節之一個實例之一示意圖。
圖2D係用於圖2A之混合轉換器之高工作週期調節之一個實例之一示意圖。
圖3A係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器用於低工作週期調節之一第一操作階段之一示意圖。
圖3B係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器用於低工作週期調節之一第二操作階段及第四操作階段之一示意圖。
圖3C係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器之用於低工作週期調節之一第三操作階段之一示意圖。
圖4A係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器用於高工作週期調節之一第一操作階段之一示意圖。
圖4B係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器用於高工作週期調節之一第二操作階段及第四操作階段之一示意圖。
圖4C係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器用於高工作週期調節之一第三操作階段之一示意圖。
圖5係根據一個實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖6A係用於圖5之混合功率轉換系統之不具有功率級失配之暫態效能模擬之一個實例。
圖6B係圖6A之暫態效能模擬之一擴展部分。
圖7A係用於圖5之混合功率轉換系統之具有功率級失配之暫態效能模擬之一個實例。
圖7B係圖7A之暫態效能模擬之一擴展部分。
圖8係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖9係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖10A係用於圖9之混合功率轉換系統之具有飛行電容器失配之一暫態效能模擬之一個實例。
圖10B係用於圖9之混合功率轉換系統之具有比較器失配之暫態效能模擬之一個實例。
圖11係用於圖9之混合功率轉換系統之具有電感器失配之暫態效能模擬之一個實例。
圖12係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖13係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖14係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖15係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖16係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖17係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖18係用於圖17之混合功率轉換系統之具有電感器失配、飛行電容器失配、比較器失配及電流感測增益失配之一暫態效能模擬之一個實例。
圖19A係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖19B係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
圖19C係根據另一實施例之一混合功率轉換系統之一示意圖。
實施例之以下詳細描述呈現了本發明之特定實施例之各種描述。然而，本發明可以多種不同之方式實施。在本說明中，參考了圖式，其中相同之參考編號可以指示相同或功能相似之元件。將理解，圖中所示之元件不一定係按比例繪製。此外，將理解，某些實施例可以包括較圖中所示更多之元件及/或圖中所示元件之一子集。此外，一些實施例可以結合來自兩個或更多個圖式之特徵之任何合適之組合。
圖1A係一降壓轉換器10之一個實例之一示意圖。圖1B係顯示用於圖1A之降壓轉換器10之控制訊號及電感器電流波形之一個實例之一曲線圖。圖1C係顯示用於圖1A之降壓轉換器10之電晶體汲極電流、電晶體汲極-源極電壓及電晶體功率損耗之一個實例之一曲線圖。
降壓轉換器10包括一上端功率電晶體M1、一下端功率電晶體M2、一電感器L及一輸出電容器COUT。降壓轉換器10接收一輸入電壓VIN並產生小於輸入電壓VIN之一輸出電壓VO。在此實例中，輸出電壓VO被提供給一外部負載(LOAD)。上端功率電晶體M1連接在輸入電壓VIN與開關節點SW之間，下端功率電晶體M2連接在開關節點SW與接地之間，電感器L連接在開關節點SW與輸出電壓VO之間，且輸出電容器COUT連接在輸出電壓VO與接地之間。
在圖1A之實例中，上端功率電晶體M1由一上端控制訊號T控制，且下端功率電晶體M2由一下端控制訊號B控制。藉由調節或調變上端控制訊號T及下端控制訊號B之寬度，達成了輸出電壓VO之調節。
例如，當上端控制訊號T為高位準時，上端功率電晶體M1被導通，而當互補之下端控制訊號B高位準時，下端功率電晶體M2被導通。當上端功率電晶體M1導通時，輸入電壓VIN被施加至開關節點SW，並且通過電感器L之電流iL斜升。當下端功率電晶體M2導通時，接地電位被施加至開關節點SW，並且電感器電流iL斜降。
此操作週期性地重複，且切換週期係TSW。上端功率電晶體M1之導通時間對於開關週期TSW之比率稱為工作週期。
由於電感器電流iL之斜升斜率由開關節點SW與輸出電壓VO之間之電壓差決定，因此在較低之開關頻率下會存在較大之電流漣波振幅。因此，為了支援一給定之DC輸出負載電流IOUT_DC，選擇一較大尺寸之電感器L以避免峰值電流下之電感器飽和。
用於一功率轉換器之一功率電晶體之導通/斷開轉變不能在零時間內完成。在轉變時間期間，汲極至源極電壓及通過功率電晶體之電流二者皆不為零。此導致功率電晶體自導通至斷開或自斷開至導通狀態之每次轉變之切換損耗。功率電晶體阻斷之汲極至源極電壓越高，則功率電晶體每次在其切換時之切換損耗就越高。
例如，在圖1C之實例中，對於一個示例性狀態轉變，示出了上端功率電晶體M1之電壓IM1、電流VM1及功率損耗PLOSS_M1之波形。
開關損耗限制了實際最大切換頻率。然而，小型電源供應器需要高切換頻率。
圖2A係一混合轉換器111之一個實施例之一示意圖。圖2B係用於圖2A之混合轉換器111之控制邏輯電路系統之一個實施例之一示意圖。圖 2C係用於圖2A之混合轉換器111之低工作週期調節之一個實例之一示意圖。 圖2D係用於圖2A之混合轉換器111之高工作週期調節之一個實例之一示意圖。
混合轉換器111包括一第一半功率級P1，其包括一第一功率電晶體Q1、一第二功率電晶體Q2、一第三功率電晶體Q3、一第四功率電晶體Q4、一第一電感器L1及一第一切換電容器Cfly1(此處亦稱為飛行電容器)。混合轉換器111進一步包括一第二半功率級P2，其包括一第五功率電晶體Q5、一第六功率電晶體Q6、一第七功率電晶體Q7、一第八功率電晶體Q8、一第二電感器L2及一第二飛行電容器Cfly2。混合轉換器111使用至少一個電感器及至少一個切換式電容器提供調節，且因此係一混合轉換器。
如圖2A所示，混合轉換器111自一輸入端子接收一輸入電壓VIN，並向連接至一輸出電容器COUT之一輸出端子提供一輸出電壓VO。儘管在圖2A中未示出，然而混合轉換器111之輸出端子可以耦合至任何期望之負載。在此實施例中，混合轉換器111以一工作週期d操作，該工作週期d相對於2VO/VIN之一比率而變化。
如圖2A所示，第一功率電晶體Q1及第二功率電晶體Q2串聯連接在輸入電壓VIN與一中間節點MID之間，而第一飛行電容器Cfly1連接在第一功率電晶體Q1之一源極與一第一開關節點SW1之間。第四功率電晶體Q4連接在第一開關節點SW1與接地之間，而第一電感器L1連接在第一開關節點SW1與輸出電壓VO之間。第五功率電晶體Q5及第六功率電晶體Q6串聯連接在輸入電壓VIN與中間節點MID之間，而第二飛行電容器Cfly5連接在第五功率電晶體Q5之一源極與一第二開關節點SW2之間。第八功率電晶體Q8連接在第二開關節 點SW2與接地之間，而第二電感器L2連接在第二開關節點SW2與輸出電壓VO之間。第三功率電晶體Q3連接在第一開關節點SW1與中間節點MID之間，而第七功率電晶體Q7連接在第二開關節點SW2與中間節點MID之間。
相較於圖1A之降壓轉換器10，圖2A之混合轉換器111在功率電晶體之切換損耗降低之情況下操作，由此允許在更高之頻率下操作。此外，即使當輸出電壓VO係來自輸入電壓VIN之大降壓電壓時(例如，當例如，自48V至12V，以4：1或更大之一比率降壓時)，混合轉換器111亦以高效率操作。
如圖2A-圖2D所示，第一功率電晶體至第八功率電晶體Q1-Q8由控制訊號A、A'、B、B'、C及D控制，其中A'係A之互補訊號，且B'係B之互補訊號。由於此實例使用n型場效電晶體(NFET)來實作功率電晶體，因此當一給定之控制訊號為高位準時，對應之功率電晶體被導通。然而，亦可使用p型電晶體、n型及p型電晶體及/或其他類型之開關來實施。如圖2B之實例所示，D由(B及A')使用一第一及閘產生，而C由(A及B')使用一第二及閘產生。
當在穩定狀態下操作並且當混合轉換器111穩定時，飛行電容器保持約等於VIN之½之一DC電壓。
圖3A係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於低工作週期調節之一第一操作階段之一示意圖。
如圖3A所示，功率電晶體Q2、Q4、Q5及Q7被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，第二飛行電容器Cfly2及第一飛行電容器Cfly1串聯連接在輸入電壓VIN與接地之間。此外，通過電感器L1之電流斜降，而通過電感器L2之電流斜升。
圖3B係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於低工作週期調節之一第二操作階段及第四操作階段之一示意圖。
如圖3B所示，功率電晶體Q4及Q8被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，通過電感器L1之電流及通過電感器L2之電流二者皆斜降。
圖3C係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於低工作週期調節之一第三操作階段之一示意圖。
如圖3C所示，功率電晶體Q1、Q3、Q6及Q8被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2串聯連接在輸入電壓VIN與接地之間。此外，通過電感器L1之電流斜升，而通過電感器L2之電流斜降。
參考圖3A-圖3C，混合轉換器111可以藉由使混合轉換器111循環通過第一操作階段(圖3A)、第二操作階段(圖3B)、第三操作階段(圖3C)及第四操作階段(圖3B)來提供調節。此外，可以藉由自第四操作階段(圖3B)返回至第一操作階段(圖3A)來重複調節週期。此種操作可以對應於低工作週期(d)操作，例如，d小於百分之五十。
圖4A係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於高工作週期調節之一第一操作階段之一示意圖。
如圖4A所示，功率電晶體Q2、Q4、Q5及Q7被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，第二飛行電容器Cfly2及第一飛行電容器Cfly1串聯連接在輸入電壓VIN與接地之間。此外，通過電感器L1之電流斜降，而通過電感器L2之電流斜升。
圖4B係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於高工作 週期調節之一第二操作階段及第四操作階段之一示意圖。
如圖4B所示，功率電晶體Q1、Q3、Q5及Q7被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，通過電感器L1之電流及通過電感器L2之電流二者皆斜升。此外，提供通過功率電晶體Q3及Q7之路徑，以將第一飛行電容器Cfly1之第二端連接至第二飛行電容器Cfly2之第二端。
圖4C係根據一個實施例之圖2A之混合轉換器111用於高工作週期調節之一第三操作階段之一示意圖。
如圖4C所示，功率電晶體Q1、Q3、Q6及Q8被導通，而其餘功率電晶體被斷開。因此，第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2串聯連接在輸入電壓VIN與接地之間。此外，通過電感器L1之電流斜升，而通過電感器L2之電流斜降。
參考圖4A-圖4C，混合轉換器111可以藉由使混合轉換器111循環通過第一操作階段(圖4A)、第二操作階段(圖4B)、第三操作階段(圖4C)及第四操作階段(圖4B)來提供調節。此外，可以藉由自第四操作階段(圖4B)返回至第一操作階段(圖4A)來重複調節週期。此種操作可以對應於高工作週期(d)操作，例如，d大於或等於百分之五十。
圖5係根據一個實施例之一混合功率轉換系統110之一示意圖。混合功率轉換系統110包括一混合轉換器111及一PWM控制器102。如圖5所示，混合轉換器111之輸出電壓VO被提供給一負載，並且亦被PWM控制器102感測，以幫助產生用於混合轉換器之功率電晶體之控制訊號。
在所示實施例中，PWM控制器102包括一第一電阻器R1、一第二電阻器R2、一第三電阻器R3、一第四電阻器R4、一第一電容器C51、一第二 電容器C52、一第三電容器C53、一誤差放大器EA、一第一比較器PWMCMP1及一第二比較器PWMCMP2。
PWM控制器102向混合轉換器111提供閉迴路反饋。例如，第一電阻器R1及第二電阻器R2用作一分壓器，以基於對輸出電壓VO進行分壓來產生反饋電壓FB。誤差放大器EA放大反饋電壓FB與一DC參考電壓REF之間之誤差，以產生一比較臨限值訊號COMP。
第一比較器PWMCMP1基於將比較臨限值訊號COMP與一第一鋸齒斜坡訊號RAMP1進行比較產生一第一PWM控制訊號A，而第二比較器PWMCMP2基於將比較臨限值訊號COMP與一第二鋸齒斜坡訊號RAMP2進行比較產生一第二PWM控制訊號B。一第三PWM控制訊號C及一第四PWM控制訊號D可以使用圖2B之配置產生，而反相器可以用於產生任何PWM控制訊號之邏輯反相版本。
繼續參考圖5，第一鋸齒斜坡訊號RAMP1及第二鋸齒斜坡訊號RAMP2可以以多種方式產生，並且可以具有約180度之一相位差，並且分別對應於所流經第一電感器L1及第二電感器L2之電流的一感測量。
當反饋電壓FB低於DC參考電壓REF時，比較臨限值訊號COMP上升，且工作週期d增加。相反，當反饋電壓FB高於DC參考電壓RF時，比較臨限值訊號COMP下降，且工作週期d減小。因此，提供了輸出電壓VO之調節。為了提供穩定性補償，PWM控制器102包括第三電阻器R3、第四電阻器R4、第一電容器C51、第二電容器C52及第三電容器C53。
圖6A係用於圖5之混合功率轉換系統110之不具有功率級失配之暫態效能模擬之一個實例。圖6B係圖6A之暫態效能模擬之一擴展部分。
模擬觀察在一負載電流階躍變化(ILOAD之電流階躍)下混合轉換器111之暫態響應，其中第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2之電容相等，並且其中第一電感器L1及第二電感器L2之電感相等，並且PWM控制器102中之比較器具有相同之延遲及輸入偏移。
如圖6A及圖6B所示，輸出電壓VO在短暫及瞬間之偏離後穩定下來，並返回至無振盪之電壓調節。因此，穩定性補償在模擬條件下正常操作。
圖7A係用於圖5之混合功率轉換系統110之具有功率級失配之暫態效能模擬之一個實例。圖7B係圖7A之暫態效能模擬之一擴展部分。
實際上，一混合轉換器之硬體電路組件永遠不會完全相同。因此，圖2A及圖5之混合轉換器111之第一半功率級P1及第二半功率級P2可能遭受許多失配，包括但不限於比較器延遲之不平衡、第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2之電容差異及/或第一電感器L1及第二電感器L2之電感差異。
除了在圖7A及圖7B之模擬中第一電感器L1之電感小於第二電感器L2之電感，圖7A及圖7B之模擬與圖6A及圖6B之模擬相同，。
如圖7A及圖7B所示，電感器失配導致混合轉換器111之第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2兩端之電壓失控，並且通過第一電感器L1及第二電感器L2之電流不相等。此又會導致混合轉換器111上之過度功率損耗，引起可靠性問題，及/或由於電容器及/或功率電晶體上之電性過載而導致立即之電路損壞(例如，電路爆炸)。
本文提供了用於混合轉換器之PWM控制器。在某些實施例中，一種用於一混合轉換器之PWM控制器包括：一臨限值產生電路，用於基於該混合轉換器之一輸出電壓產生一臨限值訊號；一臨限值調節電路，用於基於感測 該混合轉換器之一飛行電容器之一電壓產生一經調節之臨限值訊號；以及一比較器，基於將該經調節之臨限值訊號與該混合轉換器之一電感器電流之一指示進行比較來產生一比較訊號。該比較器之輸出用於產生多個PWM控制訊號，該等PWM控制訊號用於導通及斷開該混合轉換器之開關(例如，功率電晶體)。
藉由以此種方式實作PWM控制器，即使當功率級失配存在及/或PWM控制器在用於產生混合轉換器之功率級之PWM控制訊號之電路系統中具有不對稱性時，仍會達成混合轉換器之穩定操作。
圖8係根據另一實施例之一混合功率轉換系統120之一示意圖。混合功率轉換系統120包括一混合轉換器111及一PWM控制器112。
在所示實施例中，PWM控制器112包括一臨限值產生電路113、一臨限值調節電路114、一第一比較器115、一第二比較器116及一開關控制電路117。
臨限值產生電路113基於輸出電壓VO產生一臨限值訊號THRESH。臨限值訊號THRESH可以藉由多種方式產生，包括但不限於使用將輸出電壓VO之一部分與一參考訊號進行比較之一誤差放大器。在此實例中，臨限值訊號THRESH被提供給第一比較器115及第二比較器116。
如圖8所示，PWM控制器112包括臨限值調節電路114，其用於基於第一飛行電容器電壓VCfly1及輸入電壓VIN調節第一比較器115之比較臨限值。此種調節可以基於第一飛行電容器電壓VCfly1與輸入電壓VIN之一部分之比較。
儘管示出了調節第一比較器115之臨限值之實例，但此處之教導亦適用於調節第二比較器116之臨限值之配置以及分別調節第一比較器115及 第二比較器116之臨限值之配置。例如，第二比較器116之經調節之臨限值可以基於第二飛行電容器電壓VCfly2與輸入電壓VIN之一部分之比較。
第一比較器115將經調節之臨限值與通過第一電感器L1之感測電流進行比較。此外，第二比較器116將臨限值訊號THRESH與通過第二電感器L2之感測電流進行比較。
通過第一電感器L1之電流及通過第二電感器L2之電流可以任何合適之方式感測。在一第一實例中，包括與一電感器串聯之一小電阻器，並且此小電阻器兩端之所檢測之電壓用於感測通過電感器之電流。在一第二實例中，一電感器之DC電阻(DCR)感測用於感測通過電感器之電流。DCR感測可以包括將一電阻器-電容器(RC)網路並聯連接至電感器，以及將RC網路之電阻值與電容值之乘積之大小設計為約等於電感器之電感對電感器之寄生電阻之比率。當以此種方式配置時，RC網路之電容器兩端之一電壓與通過電感器之電流成比例。
儘管提供了兩個電感器電流感測之實例，但可以使用任何合適之用於測量電感器電流之技術。
開關控制電路117產生各種控制訊號(在此實例中為A、A'、B、B'、C及D)，用於導通或關斷混合轉換器111之功率電晶體。基於自第一比較器115及第二比較器116產生之比較結果來控制這些控制訊號之脈寬。
藉由實作具有臨限值調節之PWM控制器112，提供了對第一半功率級與第二半功率級之間不對稱之補償。此種不對稱可以包括Cfly1/Cfly2之間之失配、L1/L2之間之失配及/或第一比較器115及第二比較器116之延遲之失配。
在本文之某些實施例中，一PWM控制器(例如，圖8之PWM控制器112)實作在半導體晶粒上。此外，一混合轉換器(例如，圖8之混合轉換器111)可以部分地使用晶片外組件諸如用於增強功率操作及/或散熱能力之分立功率電晶體來實作。
圖9係根據另一實施例之一混合功率轉換系統150之一示意圖。混合功率轉換系統150包括一混合轉換器121及一PWM控制器122。
除了混合轉換器121進一步包括用於感測通過第一電感器L1之電流之一第一電流感測電路123及用於感測通過電感器L2之電流之一第二電流感測電路124，圖9之混合轉換器121類似於圖2A之混合轉換器111。第一電流感測電路123及第二電流感測電路124可以多種方式提供電流感測，包括但不限於DCR感測及/或藉由感測串聯電阻器兩端之一電壓。
在所示實施例中，PWM控制器122包括一第一電阻器R1、一第二電阻器R2、一誤差放大器EA、一第一半範圍限制器125、一第二半範圍限制器126、一第一受控電壓源127、一第二受控電壓源128、一放大器穩定性網路129、一第一比較器CMP1、一第二比較器CMP2、一第一設定/重設(S/R)鎖存器RS1、一第二S/R鎖存器RS2、一上端分壓器電阻器R5、一底部分壓器電阻器R6、一第一取樣開關131、一第二取樣開關132、一第一取樣電容器C1、一第二取樣電容器C2、一第一增益電路GAIN1及一第二增益電路GAIN2。儘管描述了實作之一PWM控制器122之一個實施例，但本文之教導適用於以多種方式實作之PWM控制器。因此，可能存在其他實作方式。
如圖9所示，上端分壓器電阻器R5及底部分壓器電阻器R6經連接以作為一電阻分壓器，該電阻分壓器產生約等於輸入電壓VIN約一半之一電壓 訊號HALFVIN。因此，R5及R6可以具有標稱相等之電阻值。
在所示實施例中，第一取樣開關131及第二取樣開關132分別連接在中間節點MID與第一取樣電容器C1及第二取樣電容器C2之間。
當功率電晶體Q2由第三PWM控制訊號C導通時(如圖2C及圖2D所示，當C致能時，功率電晶體Q4亦由A'導通)，第一取樣開關131亦被導通，以將第一飛行電容器Cfly1之電壓儲存在第一取樣電容器C1上。此外，第一取樣電容器C1之取樣電壓與電壓訊號HALFVIN之間之差藉由第一增益電路GAIN1被放大。第一半限制器125用於限制第一增益電路GAIN1之輸出。尤其是，當第一增益電路GAIN1之輸出為負時，第一半限制器125之輸出為零。然而，當第一增益電路GAIN1之輸出為正時，第一半限制器125之輸出追蹤第一半限制器125之輸入，直至達到最大允許輸出值為止。第一半限制器125之輸出控制一第一受控電壓源127，以調節誤差放大器EA產生之臨限值ITH。因此，第一受控電壓源127產生約等於ITH減去由第一半限制器125設定之一第一調節電壓之一第一經調節之臨限值ITH1。
對稱地，當功率電晶體Q6由第四PWM控制訊號D導通時(如圖2C及圖2D所示，當D有效時，功率電晶體Q8亦由B'導通)，第二取樣開關132亦被導通，以將第二飛行電容器Cfly2之電壓儲存在第二取樣電容器C2上。此外，第二取樣電容器C2之取樣電壓與電壓訊號HALFVIN之間之差藉由第二增益電路GAIN2被放大。第二半限制器126用於藉由以下方式來限制第二增益電路GAIN2之輸出：當第二增益電路GAIN2之輸出為負時輸出零，而當第二增益電路GAIN2之輸出為正時追蹤第二增益電路GAIN2之輸出直至一最大允許輸出值為止。第二受控電壓源128產生約等於ITH減去由第二半限制器126設 定之一第二調節電壓之一第二經調節之臨限值ITH2。
繼續參考圖9，使用由第一電阻器R1及第二電阻器R2形成之一電阻分壓器，輸出電壓VO被分壓以產生一反饋訊號FB。反饋訊號FB耦合至誤差放大器EA之反相輸入，誤差放大器EA可以實施為一轉導放大器。一參考DC電壓REF耦合至誤差放大器EA之非反相輸入，並且FB與REF之間之誤差被轉換為用於設定臨限值ITH之一電流輸出。放大器穩定性網路129可以多種方式實作，諸如使用一電阻器-電容器(RC)補償網路來提供穩定性補償。
第一比較器CMP1將第一電感器L1之電流之一指示(由第一電流感測電路123提供)與第一經調節之臨限值ITH1進行比較，而第二比較器CMP2將第二電感器L2之電流之一指示(由第二電流感測電路124提供)與第二經調節之臨限值ITH2進行比較。
第一SR鎖存器RS1輸出一第一PWM控制訊號A，其在施加第一時脈訊號CLK1時設定。當第一感測電感器電流訊號高於ITH1時，第一比較器CMP1之輸出重設第一PWM控制訊號A，其係第一功率電晶體Q1及第三功率電晶體Q3之控制訊號。此外，第一PWM控制訊號A可以被邏輯反相以控制第四功率電晶體Q4。
繼續參考圖9，第二SR鎖存器RS2輸出一第二PWM控制訊號B，其在施加第二時脈訊號CLK2時設定。在某些實作方式中，第二時脈訊號CLK2與第一時脈訊號CLK1具有一約180度之相位偏移。當第二感測電感器電流訊號高於ITH2時，第二比較器CMP2之輸出重設第二PWM控制訊號B，其係第五功率電晶體Q5及第七功率電晶體Q7之控制訊號。此外，第二PWM控制訊號B可以被邏輯反相以控制第八功率電晶體Q8。此外，數位邏輯操作(例如， 參見配置圖2B)可以用於產生用於控制第二功率電晶體Q2之一第三PWM控制訊號C及用於控制第六功率電晶體Q6之一第四PWM控制訊號D。
圖10A係用於圖9之混合功率轉換系統150之具有飛行電容器失配之一暫態效能模擬之一個實例。
模擬結果針對CFLY1≠CFLY2之模擬進行描述。如圖10A所示，即使當動態負載施加至混合轉換器121之輸出時，飛行電容器電壓皆很好地鎖定在½VIN，並且電感器電流亦會緊密匹配。
圖10B係用於圖9之混合功率轉換系統150之具有比較器失配之暫態效能模擬之一個實例。
模擬結果針對電流比較器具有失配之輸入偏移之一模擬進行描述。如圖10B所示，PWM控制器122用於調節ITH1及ITH2，以確保Vcfly1=Vcfly2=½VIN，且iL1=iL2。
圖11係用於圖9之混合功率轉換系統150之具有電感器失配之暫態效能模擬之一個實例。
模擬結果針對L1≠L2之模擬進行描述。如圖11所示，即使當施加動態負載時，飛行電容器電壓皆很好地鎖定在½VIN，並且電感器電流亦會緊密匹配。
圖12係根據另一實施例之一混合功率轉換系統160之一示意圖。混合功率轉換系統160包括一混合轉換器121及一PWM控制器152。
除了圖12之實施例示出了第一取樣開關131及第二取樣開關132之一不同實作方式，圖12之PWM控制器152類似於圖9之PWM控制器122。尤其是，第一取樣開關131直接連接在第一飛行電容器Cfly1之一第一端與 第一取樣電容器C1之間，並由控制訊號A'控制，而第二取樣開關132直接連接在第二飛行電容器Cfly2之一第一端與第二取樣電容器C2之間，並由控制訊號B'控制。相對於圖9之PWM控制器122，以此種方式實作圖12之PWM控制器152提供了更長之取樣時間(例如，參見圖2C及圖2D之時序圖)。
圖13係根據另一實施例之一混合功率轉換系統170之一示意圖。混合功率轉換系統170包括一混合轉換器121及一PWM控制器162。
除了圖13之PWM控制器162省略了取樣開關131及132以及取樣電容器C1及C2而包括一第一差動放大器DIFF1及一第二差動放大器DIFF2，圖13之PWM控制器162類似於圖9之PWM控制器122。如圖13所示，第一差動放大器DIFF1具有耦合在第一飛行電容器Cfly1兩端之一差動輸入以及耦合至第一增益電路GAIN1之一非反相輸入之一輸出。此外，第二差動放大器DIFF2具有耦合在第二飛行電容器Cfly2兩端之一差動輸入及耦合至第二增益電路GAIN2之一非反相輸入之一輸出。第一增益電路GAIN1及第二增益電路GAIN2各自包括接收HALFVIN之一反相輸入。
藉由以此種方式實作PWM控制器162，以複雜性增加為代價達成了飛行電容器電壓之增強追蹤。例如，第一差動放大器DIFF1及第二差動放大器DIFF2分別提供第一飛行電容器Cfly1及第二飛行電容器Cfly2兩端之電壓之一連續指示，但以一寬輸入電壓範圍操作。
圖14係根據另一實施例之一混合功率轉換系統180之一示意圖。混合功率轉換系統180包括一混合轉換器121及一PWM控制器172。
除了PWM控制器172省略了第二差動放大器DIFF2、第二增益電路GAIN2、第二半限制器126及第二受控電壓源128，圖14之PWM控制器 172類似於圖13之PWM控制器162。此外，PWM控制器172省略了第一半限制器125，而包括一全限制器173。
藉由使用全限制器173來控制第一受控電壓源127，提供了臨限值電壓ITH1之調節，以保持第一飛行電容器Cfly1兩端之電壓約等於½VIN。
圖15係根據另一實施例之一混合功率轉換系統190之一示意圖。混合功率轉換系統190包括一混合轉換器121及一PWM控制器182。
除了PWM控制器182省略了電阻器R5及R6而包括第二差動放大器DIFF2，圖15之PWM控制器182類似於圖14之PWM控制器172。如圖15所示，第一增益電路GAIN1將第一差動放大器DIFF1之一輸出與第二差動放大器DIFF2之一輸出VFLY2進行比較。
圖16係根據另一實施例之一混合功率轉換系統200之一示意圖。混合功率轉換系統200包括一混合轉換器121及一PWM控制器192。
除了PWM控制器192被實施為使得第一半限制器125控制第二受控電壓源128且第二半限制器126控制第一受控電壓源127，圖16之PWM控制器192類似於圖13之PWM控制器162。
圖17係根據另一實施例之一混合功率轉換系統310之一示意圖。混合功率轉換系統310包括一混合轉換器300、一第一PWM控制器301、一第二PWM控制器302、一第一電阻器R1及一第二電阻器R2。圖17之PWM控制器可以根據本文之任何實施例來實施。
在所示實施例中，混合轉換器300包括一第一半功率級P1及一第二半功率級P2，其以類似於圖2A之混合轉換器111之一方式實作。第一半功率級P1及第二半功率級P2形成一第一功率級。該等半級中亦存在節點SW1、 SW2及MID1以及第一輸出電容器COUT1。第一PWM控制器301為第一半功率級P1及第二半功率級P2產生PWM控制訊號A、A'、B、B'、C及D。儘管圖17中未顯示，但亦可以包括用於第一電感器L1及第二電感器L2之電流感測電路。
混合轉換器310進一步包括一第三半功率級P3及一第四半功率級P4。在此實施例中，第三半功率級P3及第四功率級P4形成一第二功率級，且因此混合轉換器310使用兩個級來實作。
第三半功率級P3包括一第九功率電晶體Q9、一第十功率電晶體Q10、一第十一功率電晶體Q11、一第十二功率電晶體Q12、一第三電感器L3及一第三飛行電容器Cfly3。此外，第四半功率級P4包括一第十三功率電晶體Q13、一第十四功率電晶體Q14、一第十五功率電晶體Q15、一第十六功率電晶體Q16、一第四電感器L4及一第四飛行電容器Cfly4。該等半級中亦存在節點SW3、SW4及MID2以及第二輸出電容器COUT2。第二PWM控制器302為第三半功率級P3及第四半功率級P4產生PWM控制訊號E、E'、F、F'、G及H。儘管圖17中未顯示，但亦可以包括用於第三電感器L3及第四電感器L4之電流感測電路。在此實施例中，所有四個半功率級P1-P4皆以一共享之VIN及一共享之VO操作。
本文之教導適用於不僅包括兩個功率級(例如，圖17之實施例中之兩個功率級)，而且亦包括其他數量之功率級之混合轉換器。
第一PWM控制器301及第二PWM控制器302以一共用ITH(在由臨限值調節電路調節之前)、一共享之軟啟動(SS)訊號以及由電阻器R1及R2形成之輸出分壓器產生之一共享之反饋訊號FB操作。第一PWM控制器301亦自一輸出CLKOUT向第二PWM控制器302之一輸入CLKIN提供一時脈訊號， 以幫助協調PWM訊號之時序並匹配調節器開關頻率。SS訊號可用於提供軟啟動。例如，一電流源可以包括在每個PWM控制器中，並可以連接至一片外電容器，以允許SS訊號電壓平穩斜升。此外，一電壓調節環路將反饋訊號FB調節至SS訊號或一內部參考REF，以較低者為准，使得輸出電壓線性斜升。儘管描述了軟啟動之一個實例，但存在其他實作方式。本文之任何實施例皆可以軟啟動操作。
圖18係用於圖17之混合功率轉換系統310之具有電感器失配、飛行電容器失配、比較器失配及電流感測增益失配之一暫態效能模擬之一個實例。
如圖18所示，混合功率轉換系統310在存在一負載電流階躍之情況下提供穩定調節。
圖19A係根據另一實施例之一混合功率轉換系統420之一示意圖。混合功率轉換系統420包括一混合轉換器411及一PWM控制器112。
除了混合功率轉換系統420示出了一混合轉換器之不同實作方式，圖19A之混合功率轉換系統420類似於圖8之混合功率轉換系統420。特別地，相較於圖8所示之混合轉換器111，圖19A之混合轉換器411進一步包括連接在中間節點MID與接地之間之一電容器COPT。
本文之PWM控制方案適用於以多種方式實作之混合轉換器。
圖19B係根據另一實施例之一混合功率轉換系統430之一示意圖。混合功率轉換系統430包括一混合轉換器421及一PWM控制器112。
相較於圖8之混合轉換器111，圖19B之混合轉換器421包括連接功率電晶體Q2之源極與功率電晶體Q7之汲極之一第一導體MID91以及連接 功率電晶體Q6之源極與功率電晶體Q3之汲極之一第二導體MID92。以此種方式實作混合轉換器421增強了半級之間之轉換器平衡。
圖19C係根據另一實施例之一混合功率轉換系統440之一示意圖。混合功率轉換系統440包括一混合轉換器431及一PWM控制器112。
相較於圖19B之混合轉換器421，圖19C之混合轉換器431包括連接在MID1與接地之間之一第一電容器COPT1以及連接在MID2與接地之間之一第二電容器COPT2。
應用
採用上述方案之裝置可以在廣泛之應用中實作至各種電子裝置中，包括但不限於匯流排轉換器、大電流分佈式電源系統、電訊系統、資料通訊系統、儲存系統及汽車系統。因此，可以用本文之混合功率轉換系統實作之電子裝置之實例包括但不限於通訊系統、消費電子產品、電子測試設備、通訊基礎設施、伺服器、汽車等。
結論
前面之描述可能將元件或特徵稱為「連接」或「耦合」在一起。如本文所用，除非另有明確說明，否則「連接」意指一個元件/特徵直接或間接連接至另一元件/特徵，而不一定係機械連接。類似地，除非另有明確說明，否則「耦合」意指一個元件/特徵直接或間接耦合至另一元件/特徵，而不一定係機械連接。因此，儘管圖中所示之各種示意圖描繪了元件及組件之示例性佈置，但在一實際實施例中可以存在額外之中間元件、裝置、特徵或組件(假設所描繪之電路之功能不會受到不利影響)。
儘管已經描述了某些實施例，但該等實施例僅藉由實例之方式呈 現，並且不旨在限制本揭露之範圍。實際上，本文描述之新穎設備、方法及系統可以各種其他形式來實施；此外，在不脫離本揭露之精神之情況下，可以對本文描述之方法及系統之形式進行各種省略、替換及改變。例如，儘管所揭露之實施例以一給定之佈置呈現，但替代實施例可以用不同之組件及/或電路拓撲來執行類似之功能，並且一些元件可以被刪除、移動、添加、細分、組合及/或修改。該等元件中之每一者皆可以各種不同之方式實作。上述各種實施例之元件及動作之任何合適組合可以經組合以提供進一步之實施例。因此，本發明之範圍僅藉由參考所附請求項來限定。
儘管此處提出之請求項係以單一之從屬形式提交給USPTO，但應當理解，任何請求項皆可以依賴於任何相同類型之在先請求項，除非在技術上明顯不可行。
111:混合轉換器
A:第一PWM控制訊號
A':控制訊號
B:下端控制訊號/第二PWM控制訊號
B':控制訊號
C:第三PWM控制訊號
Cfly1:第一開關電容器
Cfly2:第二飛行電容器
COUT:輸出電容器
D:第四PWM控制訊號
d:工作週期
L1:第一電感器
L2:第二電感器
MID:中間節點
P1:第一半功率級
P2:第二半功率級
Q1:第一功率電晶體
Q2:第二功率電晶體
Q3:第三功率電晶體
Q4:第四功率電晶體
Q5:第五功率電晶體
Q6:第六功率電晶體
Q7:第七功率電晶體
Q8:第八功率電晶體
SW1:第一開關節點
SW2:第二開關節點
VIN:輸入電壓
VO:輸出電壓

Claims (20)

  1. 一種功率轉換系統，包含：一功率轉換器，被配置為基於一輸入電壓產生一經調節之輸出電壓，其中該功率轉換器包含：一第一電感器、一第一電容器、以及被配置為控制該第一電感器與該第一電容器之電性連接性之一第一組開關，其中，該第一電感器、該第一電容器、以及該第一組開關被配置為一第一半功率級；以及被配置為一第二半功率級之一第二電感器、一第二電容器、以及一第二組開關；以及一脈寬調變(PWM)控制器，包含：一臨限值產生電路，其被配置為基於該經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；一第一臨限值調節電路，其被配置為藉由基於該輸入電壓以及該第一電容器之一電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；一第一比較器，其被配置為將通過該第一電感器之一電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；以及一開關控制電路，其被配置為基於該第一比較器之一輸出產生用於控制該第一組開關之至少一個控制訊號；其中，該第一臨限值調節電路係可操作來補償該第一半功率級與該第二半功率級之間之失配。
  2. 如請求項1之功率轉換系統，其中，其中，該PWM控制器進一步包含一第二比較器，並且該開關控制電路進一步被配置為基於該第二比較器之一輸出來控制該第二組開關。
  3. 如請求項2之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路係可操作來補償該第一比較器與該第二比較器之間之失配。
  4. 如請求項2之功率轉換系統，進一步包含一第二臨限值調節電路，該第二臨限值調節電路被配置為藉由基於該輸入電壓及該第二電容器之一電壓調節該臨限值訊號來產生一第二經調節之臨限值訊號，其中，該第二比較器被配置為將通過該第二電感器之一電流與該第二經調節之臨限值訊號進行比較。
  5. 如請求項4之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路包括被配置為放大該第一電容器之該電壓與該輸入電壓之一部分之間之一差之一第一增益電路，並且該第二臨限值調節電路包括被配置為放大該第二電容器之該電壓與該輸入電壓之該部分之間之一差之一第二增益電路。
  6. 如請求項5之功率轉換系統，其中，該輸入電壓之該部分對應於該輸入電壓之約一半。
  7. 如請求項1至6中任一項之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路包括：一第一增益電路，其被配置為放大該第一電容器之該電壓與該輸入電壓之一部分之間之一差；以及一第一限制器，其被配置為基於該第一增益電路之一輸出調節該臨限值訊號。
  8. 如請求項7之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路進一步包括一第一取樣電容器及一第一取樣開關，該第一取樣開關被配置為在一取樣階段期間向該取樣電容器提供該第一電容器之該電壓。
  9. 如請求項7之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路進一步包括一第一差動放大器，該第一差動放大器包括耦合在該第一電容器兩端之一差動輸入及耦合至該第一增益電路之一第一輸入之一輸出。
  10. 如請求項9之功率轉換系統，其中，該第一臨限值調節電路進 一步包括一分壓器，該分壓器連接在該輸入電壓與一接地電壓之間，並且被配置為向該第一增益電路之一第二輸入提供一經分壓之輸入電壓。
  11. 如請求項1至6中任一項之功率轉換系統，其中，該臨限值產生電路包括：一分壓器，其被配置為基於該經調節之輸出電壓產生一反饋電壓；以及一轉導放大器，其被配置為基於該反饋電壓與一參考電壓之間之一差產生該臨限值訊號。
  12. 如請求項1至6中任一項之功率轉換系統，其中，該第一組開關包括一第一功率電晶體、一第二功率電晶體、一第三功率電晶體、以及及一第四功率電晶體，其中，該第一功率電晶體、該第二功率電晶體、以及該第三功率電晶體串聯連接在該輸入電壓與一開關節點之間，該第四功率電晶體連接在該開關節點與一接地電壓之間，該第一電容器連接在該第一功率電晶體之一源極與該開關節點之間，並且該第一電感器連接在該開關節點與該經調節之輸出電壓之間。
  13. 一種功率轉換方法，包含：使用一功率轉換器基於一輸入電壓產生一經調節之輸出電壓，該功率轉換器包括一第一電感器、一第一電容器、以及用於控制該第一電感器與該第一電容器之電性連接性之一第一組開關；使用一臨限值產生電路基於該經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；使用一第一臨限值調節電路藉由基於該輸入電壓以及該第一電容器之一電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；基於該輸入電壓以及該功率轉換器之一第二電容器之一電壓產生一第二經調節之臨限值訊號； 使用一第一比較器將通過該第一電感器之一電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；使用一第二比較器將通過該功率轉換器之一第二電感器之一電流與該第二經調節之臨限值訊號進行比較；基於該第一比較器之一輸出控制該第一組開關；以及基於該第二比較器之一輸出控制該功率轉換器之一第二組開關。
  14. 如請求項13之功率轉換方法，其中，產生該第一經調節之臨限值訊號包括放大該第一電容器之該電壓與該輸入電壓之一部分之間之一差，以及使用一限制器限制經放大之該差。
  15. 一種脈寬調變(PWM)控制器，包含：一臨限值產生電路，被配置為基於一功率轉換器之一經調節之輸出電壓產生一臨限值訊號；一第一臨限值調節電路，被配置為藉由基於該功率轉換器之一輸入電壓以及該功率轉換器之一第一電容器電壓調節該臨限值訊號來產生一第一經調節之臨限值訊號；一第二臨限值調節電路，被配置為藉由基於該輸入電壓及該功率轉換器之一第二電容器電壓調節該臨限值訊號來產生一第二經調節之臨限值訊號；一第一比較器，被配置為將該功率轉換器之一第一電感器電流與該第一經調節之臨限值訊號進行比較；一第二比較器，被配置為將該功率轉換器之一第二電感器電流與該第二經調節之臨限值訊號進行比較；以及一開關控制電路，被配置為：基於該第一比較器之一輸出為該功率轉換器產生至少一個開關控制訊 號；以及基於該第二比較器之一輸出來產生該至少一個開關控制訊號。
  16. 如請求項15之PWM控制器，其中，該第一臨限值調節電路包括被配置為放大該第一電容器之該電壓與該輸入電壓之一部分之間之一差之一第一增益電路，並且該第二臨限值調節電路包括被配置為放大該第二電容器電壓與該輸入電壓之該部分之間之一差之一第二增益電路。
  17. 如請求項15或16之PWM控制器，其中，該第一臨限值調節電路包括：一第一增益電路，其被配置為放大該第一電容器電壓與該輸入電壓之一部分之間之一差；以及一第一限制器，其被配置為基於該第一增益電路之一輸出調節該臨限值訊號。
  18. 如請求項15之PWM控制器，其中，該第一臨限值調節電路進一步包括第一增益電路以及一第一差動放大器，該第一差動放大器包括耦合在該第一電容器兩端之一差動輸入及耦合至該第一增益電路之一第一輸入之一輸出。
  19. 如請求項15之PWM控制器，其中，該第一臨限值調節電路進一步包括第一增益電路以及一分壓器，該分壓器連接在該輸入電壓與一接地電壓之間，並且被配置為向該第一增益電路之一第二輸入提供一經分壓之輸入電壓。
  20. 如請求項15之PWM控制器，其中，該臨限值產生電路包括：一分壓器，其被配置為基於該經調節之輸出電壓產生一反饋電壓；以及一轉導放大器，其被配置為基於該反饋電壓與一參考電壓之間之一差產生該臨限值訊號。
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