TWI815573B - 展頻切換式轉換器及其中之展頻控制方法 - Google Patents

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Abstract

一種展頻切換式轉換器，用以轉換輸入電源而產生輸出電源，包括：脈寬調變電路以及脈衝省略控制電路。脈寬調變電路用以根據相關於輸出電源的回授訊號而進行脈寬調變以產生初始脈寬調變訊號，用以控制至少一開關，以切換電感而產生輸出電源。脈衝省略控制電路用以產生脈衝省略控制訊號，並且根據脈衝省略控制訊號而遮罩初始脈寬調變訊號的部分脈衝而產生調整後脈寬調變訊號；其中脈衝省略控制電路根據隨機控制訊號以隨機調整脈衝省略控制訊號之脈衝寬度，藉此使得調整後脈寬調變訊號具有展頻特性。

Description

展頻切換式轉換器及其中之展頻控制方法
本發明係有關一種切換式轉換器，特別是指一種具有展頻功能的展頻切換式轉換器。本發明也有關於用以控制展頻切換式轉換器的展頻控制方法。
請參閱圖1A，圖1A顯示先前技術之切換式轉換器(切換式轉換器1000)。圖1A中，切換式轉換器1000藉由切換電感L1而轉換輸入電源VIN，以產生輸出電源VOUT供應負載ILOAD。放大級電路10根據參考訊號VR1與相關於輸出電源VOUT的回授訊號VF1而產生誤差放大訊號VEA。比較器20用以比較斜坡訊號VRA與誤差放大訊號VEA而產生初始訊號VCO。於輕負載之操作狀態中，比較器30用以比較誤差放大訊號VEA與省略參考訊號VRP而產生省略控制訊號VPS，省略控制電路40根據省略控制訊號VPS而省略初始訊號VCO的部分脈衝，以產生調變訊號VPW。驅動器50根據調變訊號VPW而產生驅動訊號HS及驅動訊號LS，驅動訊號HS及驅動訊號LS分別控制開關SWH及開關SWL，藉此切換電感L1。
請參閱圖1B，圖1B顯示對應於圖1A先前技術之操作波形圖。圖1B中，初始訊號VCO為週期性脈波，省略參考訊號VRP為一定值，比較器30所產生的省略控制訊號VPS為週期性脈波。初始訊號VCO於省略控制訊號VPS的導通時段(即省略時段TS1)中被週期性地省略而產生調變訊號VPW，因此調變訊號VPW亦為週期性脈波，藉由驅動訊號HS及驅動訊號LS切換電感L1而產生的輸出電源VOUT亦為週期性脈波。
上述先前技術的缺點在於，由於誤差放大訊號VEA、省略參考訊號VRP均為週期性脈波，經由比較器30所產生的省略控制訊號VPS亦為週期性脈波，因此輸出電源VOUT同樣為週期性脈波。於輕負載之操作狀態中，省略控制電路40省略初始訊號VCO的部分脈衝後所產生的調變訊號VPW，雖能改善功率效率，然而，也將使得調變訊號VPW、輸出電源VOUT之頻譜具有顯著的主頻，且主頻週期性地產生，此顯著的週期性主頻對於負載ILOAD而言即為明顯的雜訊，將對負載ILOAD造成雜訊干擾。
相較於上述之先前技術，本發明的展頻切換式轉換器可於輕負載狀態中，隨機調整誤差放大訊號、省略參考訊號或省略控制訊號之延遲時間，藉此隨機調整省略控制訊號之脈衝寬度，使得調變訊號、輸出電源均具有展頻特性，亦即使得調變訊號、輸出電源於頻譜上的頻寬增加、週期性主頻大幅降低，進而大幅改善先前技術因省略脈波而造成的雜訊干擾、電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)、電磁輻射(Electromagnetic Radiation, EMR)等問題。此外，本發明係根據調變訊號的反相訊號進行隨機調整，因此對於調變訊號可不造成其他形式之干擾。
就其中一個觀點言，本發明提供了一種展頻切換式轉換器，用以根據一控制訊號切換其中至少一開關而轉換一輸入電源而產生一輸出電源，該展頻切換式轉換器包含：一脈寬調變電路，用以根據相關於該輸出電源的一回授訊號而進行脈寬調變以產生一初始脈寬調變訊號；以及一脈衝省略控制電路，用以產生一脈衝省略控制訊號，並且根據該脈衝省略控制訊號而遮罩該初始脈寬調變訊號的部分脈衝，進而產生一調整後脈寬調變訊號，以產生該控制訊號；其中該脈衝省略控制電路根據一隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度，藉此使得該調整後脈寬調變訊號具有展頻特性。
在一較佳實施例中，該脈衝省略控制電路包括一比較器，用以比較一誤差放大電路根據該回授訊號所產生之一誤差放大訊號與一脈衝省略參考訊號而產生該脈衝省略控制訊號，其中該初始脈寬調變訊號根據該誤差放大訊號而產生；其中該隨機控制訊號用以隨機調整該誤差放大訊號之位準、該脈衝省略參考訊號之位準或該脈衝省略控制訊號之一延遲時間，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
在一較佳實施例中，該誤差放大訊號之位準相關於該輸出電源的一輸出電流，其中當該輸出電流低於一電流閾值時，該脈衝省略控制訊號開始產生省略脈衝，以控制該初始脈寬調變訊號的部分脈衝被遮罩，其中該脈衝省略參考訊號相關於該電流閾值。
在一較佳實施例中，該脈寬調變電路用以比較一斜坡訊號與該誤差放大訊號以產生該初始脈寬調變訊號，其中該斜坡訊號根據該輸出電流而產生。
在一較佳實施例中，該脈衝省略控制電路更包括一隨機訊號產生電路，其中該隨機訊號產生電路用以根據該調整後脈寬調變訊號的一反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
在一較佳實施例中，該隨機訊號產生電路包括一線性反饋移位暫存器(linear feedback shift register, LFSR)，其中該線性反饋移位暫存器用以根據該調整後脈寬調變訊號的該反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
在一較佳實施例中，該脈衝省略控制電路更包括一調整式電流源電路，其中該調整式電流源電路用以根據該隨機控制訊號而產生一隨機電流，藉由該隨機電流而隨機調整該誤差放大訊號之位準或該脈衝省略參考訊號之位準，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
在一較佳實施例中，該脈衝省略控制電路更包括具有一可調整延遲時間的一可調整延遲電路，其中該可調整延遲電路用以根據該隨機控制訊號而隨機調整該可調整延遲時間，藉此調整該脈衝省略控制訊號的脈衝寬度。
在一較佳實施例中，該展頻切換式轉換器更包含一功率級電路，該功率級電路包括彼此耦接之該至少一開關與一電感，其中該至少一開關根據該控制訊號而切換該電感，以將該輸入電源轉換為該輸出電源。
在一較佳實施例中，該功率級電路包括一升壓(boost)轉換器，且該反相訊號係對該調整後脈寬調變訊號執行一反相操作而產生，其中該調整後脈寬調變訊號用以產生該控制訊號而操作該至少一開關中之一上橋開關。
就另一個觀點言，本發明也提供了一種展頻控制方法，用以控制一展頻切換式轉換器，該展頻切換式轉換器用以根據一控制訊號切換其中至少一開關而轉換一輸入電源而產生一輸出電源，其中該展頻控制方法包含：根據相關於該輸出電源的一回授訊號而進行脈寬調變以產生一初始脈寬調變訊號，用以控制至少一開關，以切換一電感而產生該輸出電源；產生一脈衝省略控制訊號，用以根據該脈衝省略控制訊號而遮罩該初始脈寬調變訊號的部分脈衝，進而產生一調整後脈寬調變訊號；以及根據一隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度，藉此使得該調整後脈寬調變訊號具有展頻特性。
在一較佳實施例中，產生該脈衝省略控制訊號之步驟，包括：比較根據該回授訊號所產生之一誤差放大訊號與一脈衝省略參考訊號而產生該脈衝省略控制訊號，其中該初始脈寬調變訊號根據該誤差放大訊號而產生；其中該隨機控制訊號用以隨機調整該誤差放大訊號之位準、該脈衝省略參考訊號之位準或該脈衝省略控制訊號之一延遲時間，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
在一較佳實施例中，該誤差放大訊號之位準相關於該輸出電源的一輸出電流，其中當該輸出電流低於一電流閾值時，該脈衝省略控制訊號開始產生省略脈衝，以控制該初始脈寬調變訊號的部分脈衝被遮罩，其中該脈衝省略參考訊號相關於該電流閾值。
在一較佳實施例中，產生該初始脈寬調變訊號之步驟，包括：比較一斜坡訊號與該誤差放大訊號以產生該初始脈寬調變訊號，其中該斜坡訊號根據該輸出電流而產生。
在一較佳實施例中，該展頻控制方法更包含：根據該調整後脈寬調變訊號的一反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
在一較佳實施例中，根據該隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度之步驟，包括：根據該隨機控制訊號而產生一隨機電流，藉由該隨機電流而隨機調整該誤差放大訊號之位準或該脈衝省略參考訊號之位準，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。
本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示各電路間之耦接關係，以及各訊號波形之間之關係，至於電路、訊號波形與頻率則並未依照比例繪製。
請參閱圖2，圖2顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例 (展頻切換式轉換器2002)。展頻切換式轉換器2002用以轉換輸入電源VI而產生輸出電源VO，在一實施例中，展頻切換式轉換器2002包含：功率級電路102、脈寬調變電路202以及脈衝省略控制電路302。在一實施例中，脈寬調變電路202用以根據相關於輸出電源VO的回授訊號VFB而進行脈寬調變，以產生初始脈寬調變訊號SPWM’。在一實施例中，脈寬調變電路202包括分壓電路35、誤差放大電路12、斜坡產生電路22以及比較器32。在一實施例中，輸出電源VO經由分壓電路35而產生回授訊號VFB，誤差放大電路12用以根據參考訊號VREF及回授訊號VFB而產生誤差放大訊號EAO，比較器32用以比較斜坡產生電路22所產生的斜坡訊號VRAMP以及誤差放大訊號EAO而產生初始脈寬調變訊號SPWM’。
在一實施例中，初始脈寬調變訊號SPWM’經由脈衝省略控制電路302而產生調整後脈寬調變訊號SPWM，驅動電路72根據調整後脈寬調變訊號SPWM而產生控制訊號S1及控制訊號S2，控制訊號S1及控制訊號S2分別控制開關SW1’及開關SW2’，以切換電感L而產生輸出電源VO，進而供應負載IL。
在一實施例中，如圖2所示，脈衝省略控制電路302包括比較器42以及遮罩電路52。在一實施例中，於輕負載之操作狀態中，比較器42用以比較誤差放大訊號EAO與脈衝省略參考訊號VPSM而產生脈衝省略控制訊號dPSM，遮罩電路52根據脈衝省略控制訊號dPSM而遮罩初始脈寬調變訊號SPWM’的部分脈衝而產生調整後脈寬調變訊號SPWM。在一實施例中，脈衝省略控制電路302更包括隨機訊號產生電路62，用以觸發隨機控制訊號SRDM，以隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度，藉此使得調整後脈寬調變訊號SPWM具有展頻特性，進而避免對輸出電源VO之負載IL造成雜訊干擾。
請同時參閱圖2至圖4，圖3顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例方塊圖(展頻切換式轉換器2003)，圖4顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例方塊圖(展頻切換式轉換器2004)。圖3之展頻切換式轉換器2003與圖4之展頻切換式轉換器2004相似於圖2之展頻切換式轉換器2002，在一實施例中，隨機訊號產生電路62所產生的隨機控制訊號SRDM可藉由以下三種方式之一，隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度：
(1) 如圖2所示，隨機控制訊號SRDM隨機調整脈衝省略參考訊號VPSM之位準，進而使得脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度被隨機調整；
(2) 如圖3所示，圖3之脈衝省略控制電路303中，隨機控制訊號SRDM隨機調整誤差放大訊號EAO之位準，進而使得脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度被隨機調整；
(3) 如圖4所示，圖4之脈衝省略控制電路304更包括具有可調整延遲時間的可調整延遲電路84，可調整延遲電路84用以根據隨機控制訊號SRDM而隨機調整可調整延遲時間，藉此隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度，以產生調整後脈衝省略控制訊號dPSM’。
以下以圖2實施例之波形圖為例進行說明，圖3與圖4實施例之波形圖當可由此推知，故不贅述。
請同時參閱圖2與圖5，圖5顯示對應於圖2本發明之展頻切換式轉換器之實施例的操作波形圖。如圖5所示，初始脈寬調變訊號SPWM’為週期性脈波，誤差放大訊號EAO如圖5第三波形圖中的實線所示意，脈衝省略參考訊號VPSM如圖5第三波形圖中的虛線所示意，在一實施例中，當比較器42之比較結果為誤差放大訊號EAO小於脈衝省略參考訊號VPSM時(例如圖5之遮罩時段TM1)，脈衝省略控制訊號dPSM產生省略脈衝，以控制初始脈寬調變訊號SPWM’的脈衝被遮罩，由於脈衝省略參考訊號VPSM根據隨機控制訊號SRDM而隨機調整，因此脈衝省略控制訊號dPSM的省略脈衝亦隨機產生，使得初始脈寬調變訊號SPWM’的脈衝被隨機遮罩，進而使得調整後脈寬調變訊號SPWM之脈波不具有固定頻率的週期性，輸出電源VO之波形亦隨之不具有固定頻率的週期性，且調整後脈寬調變訊號SPWM、輸出電源VO之頻譜均具有展頻特性，此特性將能避免對輸出電源VO之負載IL造成雜訊干擾。
請參閱圖6，圖6顯示經本發明之展頻切換式轉換器轉換及未經本發明之展頻切換式轉換器轉換之輸出電源頻譜比較圖。如圖6下方頻譜所示，在未經本發明之展頻切換式轉換器轉換之前，輸出電源之頻譜具有明顯之主頻，因此將對負載造成較大的雜訊干擾。如圖6上方頻譜所示，經本發明之展頻切換式轉換器轉換之後，輸出電源之頻譜具有展頻特性，原本明顯的主頻已大幅散開，因此能避免對負載造成雜訊干擾。
請參閱圖7，圖7顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖(展頻切換式轉換器2007)。圖7之展頻切換式轉換器2007相似於圖2之展頻切換式轉換器2002。相較於圖2所示的實施例，在本實施例中，斜坡產生電路22包括電流感測電路221及斜坡補償電路222，誤差放大電路12包括放大器127，脈衝省略控制電路307更包括調整式電流源電路407，隨機訊號產生電路62包括及閘621以及線性反饋移位暫存器(linear feedback shift register, LFSR)622。
如圖7所示，在一實施例中，電流感測電路221根據輸出電源VO的輸出電流IO而產生電流感測訊號VCS，斜坡補償電路222用以產生斜坡補償訊號VRC，電流感測訊號VCS與斜坡補償訊號VRC線性相加而產生斜坡訊號VRAMP。請同時參閱圖5，在本實施例中，誤差放大訊號EAO之位準相關於輸出電流IO，其中當輸出電流IO低於電流閾值時，脈衝省略控制訊號dPSM開始產生省略脈衝，以控制初始脈寬調變訊號SPWM’的部分脈衝被遮罩，其中脈衝省略參考訊號VPSM相關於上述電流閾值。
請繼續參閱圖7及圖5，在一實施例中，及閘621根據時脈訊號CLK與調整後脈寬調變訊號SPWM的反相訊號SPWMI而產生觸發訊號STG，線性反饋移位暫存器622根據觸發訊號STG而觸發隨機控制訊號SRDM，在一實施例中，斜坡訊號VRAMP更根據時脈訊號CLK而產生，使得初始脈寬調變訊號SPWM’的切換頻率受時脈訊號CLK控制並與時脈訊號CLK同步。在一實施例中，調整式電流源電路407包括電阻R1、電阻RS、偏置電流源Ib、數個調整電流源(I1, I2, I3…In)，以及分別與數個調整電流源(I1, I2, I3…In)對應耦接的數個調整開關(SW1, SW2, SW3…SWn)，其中數個調整電流源(I1, I2, I3…In)具有相同或不同之權重(weighting)，數個調整開關(SW1, SW2, SW3…SWn)根據隨機控制訊號SRDM而隨機切換，藉此產生隨機電流Ir1。本實施例中，調整式電流源電路407藉由隨機電流Ir1而隨機調整脈衝省略參考訊號VPSM之位準，進而隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM的省略脈衝之脈衝寬度。
請參閱圖8，圖8顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖(展頻切換式轉換器2008)。圖8之展頻切換式轉換器2008相似於圖7之展頻切換式轉換器2007，在一實施例中，脈衝省略控制電路308中的調整式電流源電路408用以根據隨機控制訊號SRDM而隨機調整誤差放大訊號EAO之位準，以產生調整後誤差放大訊號EAO’。在一實施例中，調整式電流源電路408包括電阻ROS、數個調整電流源(I1, I2, I3…In)，以及分別與數個調整電流源(I1, I2, I3…In)對應耦接的數個調整開關(SW1, SW2, SW3…SWn)，其中電阻ROS具有跨壓VOS，其中數個調整電流源(I1, I2, I3…In)具有相同或不同之權重，數個調整開關(SW1, SW2, SW3…SWn)根據隨機控制訊號SRDM而隨機切換，藉此產生隨機電流Ir2。本實施例中，調整式電流源電路408藉由隨機電流Ir2而隨機調整誤差放大訊號EAO之位準，以產生調整後誤差放大訊號EAO’，進而隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM的省略脈衝之脈衝寬度。
請參閱圖9，圖9顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖(展頻切換式轉換器2009)。圖9之展頻切換式轉換器2009中的脈衝省略控制電路309相似於圖4之展頻切換式轉換器2004中的脈衝省略控制電路304。相較於圖4所示之實施例，在本實施例中，脈衝省略控制電路309中的隨機訊號產生電路62更包括及閘621以及線性反饋移位暫存器622，及閘621根據時脈訊號CLK與調整後脈寬調變訊號SPWM的反相訊號SPWMI而產生觸發訊號STG，線性反饋移位暫存器622根據觸發訊號STG而觸發隨機控制訊號SRDM，可調整延遲電路84用以根據隨機控制訊號SRDM而隨機調整可調整延遲時間，藉此隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度，以產生調整後脈衝省略控制訊號dPSM’。
請參閱圖10A至圖10L，圖10A至圖10L顯示本發明之展頻切換式轉換器之功率級電路的多種實施例。功率級電路包括彼此耦接之至少一開關與一電感，其中至少一開關根據控制訊號而切換該電感，以將輸入電源轉換為輸出電源。如圖10A~圖10M所示，功率級電路包括例如但不限於升壓(boost)轉換器、降壓(buck)轉換器、升降壓(buck-boost)轉換器或切換式諧振槽轉換器(STC, switched tank converter)。
在一種較佳的實施例中， 功率級電路包括前述升壓(boost)轉換器，且調整後脈寬調變訊號的反相訊號係對調整後脈寬調變訊號執行一反相操作而產生，其中的調整後脈寬調變訊號特別指用以產生控制訊號而操作升壓轉換器的至少一開關中之上橋開關。
值得說明的是，本發明之展頻切換式轉換器可於輕負載狀態中，藉由隨機調整誤差放大訊號EAO、脈衝省略參考訊號VPSM或脈衝省略控制訊號dPSM之延遲時間，而隨機調整脈衝省略控制訊號dPSM之脈衝寬度，藉此使得調整後脈寬調變訊號SPWM、輸出電源VO之頻譜具有展頻特性，進而避免對輸出電源VO之負載IL造成雜訊干擾、電磁干擾、電磁輻射等問題。此外，由於本發明之展頻切換式轉換器係根據調整後脈寬調變訊號SPWM的反相訊號SPWMI進行隨機調整，因此對於調整後脈寬調變訊號SPWM可不造成其他形式之干擾。
以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。所說明之各個實施例，並不限於單獨應用，亦可以組合應用，舉例而言，兩個或以上之實施例可以組合運用，而一實施例中之部分組成亦可用以取代另一實施例中對應之組成部件。此外，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，舉例而言，本發明所稱「根據某訊號進行處理或運算或產生某輸出結果」，不限於根據該訊號的本身，亦包含於必要時，將該訊號進行電壓電流轉換、電流電壓轉換、及／或比例轉換等，之後根據轉換後的訊號進行處理或運算產生某輸出結果。由此可知，在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化以及各種組合，其組合方式甚多，在此不一一列舉說明。因此，本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。
10:放大級電路 12:誤差放大電路 102:功率級電路 127:放大器 1000:切換式轉換器 20:比較器 22:斜坡產生電路 202:脈寬調變電路 221:電流感測電路 222:斜坡補償電路 2002, 2003, 2004, 2007, 2008, 2009:展頻切換式轉換器 30:比較器 32:比較器 35:分壓電路 302, 303, 304:脈衝省略控制電路 307:脈衝省略控制電路 308:脈衝省略控制電路 309:脈衝省略控制電路 40:省略控制電路 42:比較器 407:調整式電流源電路 408:調整式電流源電路 50:驅動器 52:遮罩電路 62:隨機訊號產生電路 621:及閘 622:線性反饋移位暫存器 72:驅動電路 84:可調整延遲電路 CLK:時脈訊號 dPSM:脈衝省略控制訊號 dPSM’:調整後脈衝省略控制訊號 EAO:誤差放大訊號 EAO’:調整後誤差放大訊號 HS:驅動訊號 I1, I2, I3, In:調整電流源 Ib:偏置電流源 IL:負載 ILOAD:負載 IO:輸出電流 Ir1:隨機電流 Ir2:隨機電流 L:電感 L1:電感 LS:驅動訊號 R1, RS:電阻 ROS:電阻 S1:控制訊號 S2:控制訊號 SPWM:調整後脈寬調變訊號 SPWM’:初始脈寬調變訊號 SPWMI:反相訊號 SRDM:隨機控制訊號 STG:觸發訊號 SW1, SW2, SW3, SWn:調整開關 SW1’:開關 SW2’:開關 SWH, SWL:開關 TM1:遮罩時段 TS1:省略時段 VCO:初始訊號 VCS:電流感測訊號 VEA:誤差放大訊號 VF1:回授訊號 VFB:回授訊號 VI:輸入電源 VIN:輸入電源 VO:輸出電源 VOS:跨壓 VOUT:輸出電源 VPS:省略控制訊號 VPSM:脈衝省略參考訊號 VPW:調變訊號 VR1:參考訊號 VRA:斜坡訊號 VRAMP:斜坡訊號 VRC:斜坡補償訊號 VREF:參考訊號 VRP:省略參考訊號
圖1A顯示先前技術之切換式轉換器。
圖1B顯示對應於圖1A先前技術之操作波形圖。
圖2顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例。
圖3顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例。
圖4顯示本發明之展頻切換式轉換器之一實施例。
圖5顯示對應於圖2本發明之展頻切換式轉換器之實施例的操作波形圖。
圖6顯示經本發明之展頻切換式轉換器轉換及未經本發明之展頻切換式轉換器轉換之輸出電源頻譜比較圖。
圖7顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖。
圖8顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖。
圖9顯示本發明之展頻切換式轉換器之一具體實施例示意圖。
圖10A-10L顯示示本發明之展頻切換式轉換器之功率級電路的多種實施例。
無
12:誤差放大電路 102:功率級電路 22:斜坡產生電路 202:脈寬調變電路 2002:展頻切換式轉換器 32:比較器 35:分壓電路 302:脈衝省略控制電路 42:比較器 52:遮罩電路 62:隨機訊號產生電路 72:驅動電路 dPSM:脈衝省略控制訊號 EAO:誤差放大訊號 IL:負載 L:電感 S1:控制訊號 S2:控制訊號 SPWM:調整後脈寬調變訊號 SPWM’:初始脈寬調變訊號 SRDM:隨機控制訊號 SW1’:開關 SW2’:開關 VFB:回授訊號 VI:輸入電源 VO:輸出電源 VPSM:脈衝省略參考訊號 VRAMP:斜坡訊號 VREF:參考訊號

Claims (16)

  1. 一種展頻切換式轉換器，用以根據一控制訊號切換其中至少一開關而轉換一輸入電源而產生一輸出電源，該展頻切換式轉換器包含： 一脈寬調變電路，用以根據相關於該輸出電源的一回授訊號而進行脈寬調變以產生一初始脈寬調變訊號；以及 一脈衝省略控制電路，用以產生一脈衝省略控制訊號，並且根據該脈衝省略控制訊號而遮罩該初始脈寬調變訊號的部分脈衝，進而產生一調整後脈寬調變訊號，以產生該控制訊號； 其中該脈衝省略控制電路根據一隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度，藉此使得該調整後脈寬調變訊號具有展頻特性。
  2. 如請求項1所述之展頻切換式轉換器，其中該脈衝省略控制電路包括一比較器，用以比較一誤差放大電路根據該回授訊號所產生之一誤差放大訊號與一脈衝省略參考訊號而產生該脈衝省略控制訊號，其中該初始脈寬調變訊號根據該誤差放大訊號而產生； 其中該隨機控制訊號用以隨機調整該誤差放大訊號之位準、該脈衝省略參考訊號之位準或該脈衝省略控制訊號之一延遲時間，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
  3. 如請求項2所述之展頻切換式轉換器，其中該誤差放大訊號之位準相關於該輸出電源的一輸出電流，其中當該輸出電流低於一電流閾值時，該脈衝省略控制訊號開始產生一省略脈衝，以控制該初始脈寬調變訊號的部分脈衝被遮罩，其中該脈衝省略參考訊號相關於該電流閾值。
  4. 如請求項3所述之展頻切換式轉換器，其中該脈寬調變電路用以比較一斜坡訊號與該誤差放大訊號以產生該初始脈寬調變訊號，其中該斜坡訊號根據該輸出電流而產生。
  5. 如請求項2所述之展頻切換式轉換器，其中該脈衝省略控制電路更包括一隨機訊號產生電路，其中該隨機訊號產生電路用以根據該調整後脈寬調變訊號的一反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
  6. 如請求項5所述之展頻切換式轉換器，其中該隨機訊號產生電路包括一線性反饋移位暫存器(linear feedback shift register, LFSR)，其中該線性反饋移位暫存器用以根據該調整後脈寬調變訊號的該反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
  7. 如請求項5所述之展頻切換式轉換器，其中該脈衝省略控制電路更包括一調整式電流源電路，其中該調整式電流源電路用以根據該隨機控制訊號而產生一隨機電流，藉由該隨機電流而隨機調整該誤差放大訊號之位準或該脈衝省略參考訊號之位準，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
  8. 如請求項7所述之展頻切換式轉換器，其中該脈衝省略控制電路更包括具有一可調整延遲時間的一可調整延遲電路，其中該可調整延遲電路用以根據該隨機控制訊號而隨機調整該可調整延遲時間，藉此調整該脈衝省略控制訊號的脈衝寬度。
  9. 如請求項5所述之展頻切換式轉換器，更包含一功率級電路，該功率級電路包括彼此耦接之該至少一開關與一電感，其中該至少一開關根據該控制訊號而切換該電感，以將該輸入電源轉換為該輸出電源。
  10. 如請求項9所述之展頻切換式轉換器，其中該功率級電路包括一升壓(boost)轉換器，且該反相訊號係對該調整後脈寬調變訊號執行一反相操作而產生，其中該調整後脈寬調變訊號用以產生該控制訊號而操作該至少一開關中之一上橋開關。
  11. 一種展頻控制方法，用以控制一展頻切換式轉換器，該展頻切換式轉換器用以根據一控制訊號切換其中至少一開關而轉換一輸入電源而產生一輸出電源，其中該展頻控制方法包含： 根據相關於該輸出電源的一回授訊號而進行脈寬調變以產生一初始脈寬調變訊號，用以控制至少一開關，以切換一電感而產生該輸出電源； 產生一脈衝省略控制訊號，用以根據該脈衝省略控制訊號而遮罩該初始脈寬調變訊號的部分脈衝，進而產生一調整後脈寬調變訊號；以及 根據一隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度，藉此使得該調整後脈寬調變訊號具有展頻特性。
  12. 如請求項11所述之展頻控制方法，其中該產生該脈衝省略控制訊號之步驟，包括：比較根據該回授訊號所產生之一誤差放大訊號與一脈衝省略參考訊號而產生該脈衝省略控制訊號，其中該初始脈寬調變訊號根據該誤差放大訊號而產生； 其中該隨機控制訊號用以隨機調整該誤差放大訊號之位準、該脈衝省略參考訊號之位準或該脈衝省略控制訊號之一延遲時間，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
  13. 如請求項12所述之展頻控制方法，其中該誤差放大訊號之位準相關於該輸出電源的一輸出電流，其中當該輸出電流低於一電流閾值時，該脈衝省略控制訊號開始產生省略脈衝，以控制該初始脈寬調變訊號的部分脈衝被遮罩，其中該脈衝省略參考訊號相關於該電流閾值。
  14. 如請求項13所述之展頻控制方法，其中該產生該初始脈寬調變訊號之步驟，包括：比較一斜坡訊號與該誤差放大訊號以產生該初始脈寬調變訊號，其中該斜坡訊號根據該輸出電流而產生。
  15. 如請求項12所述之展頻控制方法，更包含：根據該調整後脈寬調變訊號的一反相訊號而觸發該隨機控制訊號。
  16. 如請求項15所述之展頻控制方法，其中該根據該隨機控制訊號以隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度之步驟，包括：根據該隨機控制訊號而產生一隨機電流，藉由該隨機電流而隨機調整該誤差放大訊號之位準或該脈衝省略參考訊號之位準，進而隨機調整該脈衝省略控制訊號之脈衝寬度。
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