[發明專利]改善交互干擾的降壓式電源轉換器及其方法

有效

• 申請號: 200810185557.1
• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN101753015A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 劉景萌
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10;H02M1/08
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 張恒康

技術領域

本發明涉及一種電源供應器，具體地說，是一種改善電源供應器 輸出端之間交互干擾(cross-interference)的降壓式電源轉換器及其方 法。

背景技術

圖1顯示傳統的降壓式電源轉換器10，其包括一輸入端Vin連接 12V的高壓以及三個輸出端Vout1、Vout2和Vout3分別提供5V、3.3V 和1.8V的電壓。圖2顯示一簡化的電壓轉換電路12，用以說明如何 將輸入電壓Vin轉換為輸出電壓Vout1，在電路12中，上橋開關14 和下橋開關16串聯在輸入電壓Vin和地端GND之間，開關14和16 分別受控于脈寬調變(pulse?width?modulation；PWM)信號18和20 而交互切換，進而產生電感電流IL通過電感L對電容C充電產生輸 出電壓Vout1。輸出電壓Vout2和Vout3也可以用相同的方式得到。 由于輸入電壓Vin為12V的高壓，因此開關14和16必須使用高壓組 件，故開關14和16的切換頻率較低，約為1MHz以下，因此，電感L 和電容C的尺寸也比較大。

圖3顯示已知的兩級式電源轉換器22，其中第一轉換級24將12V 的高壓轉換為5V的低壓，第二轉換器26用以將第一轉換級24所輸 出5V電壓再轉換為3.3V和1.8V的電壓。在轉換器22中，由于第一 轉換級24連接12V的高壓，故其必須使用高壓組件，而第二轉換級 26連接5V的低壓，因此無需使用高壓組件，故切換頻率可以提高到 4MHz以上，因而在第二轉換級24中的電容和電感的尺寸也較小，由 于兩級式電源轉換器22使用較少的高壓組件和尺寸較小的電容和電 感，故在架構上比傳統的電源轉換器10更簡單，而且成本也較低。 然而，兩級式電源轉換器22也衍生了新的問題，即是不同輸出端電 壓的相互干擾(cross-channel-interference)。

一般來說，為了穩定電源轉換器的各輸出端Vout1、Vout2和 Vout3上的電壓，每一輸出端Vout1、Vout2和Vout3都有一PWM控制 回路來監視其上的電壓。圖4顯示傳統的PWM控制回路28，其包括誤 差放大器30根據參考電壓Vref和回授電壓VFB產生誤差信號Vc，PWM 比較器32比較誤差信號Vc和鋸齒波信號34產生PWM信號以切換上 橋和下橋開關，其中回授電壓VFB為輸出電壓Vout1、Vout2和Vout3 的函數。圖5用以說明電源供應器30輸出端之間交互干擾，其中波 形36為輸出端Vout2上的電流IL2，波形38為輸出電壓Vout2，波 形40為對應輸出電壓Vout2的誤差信號Vc2，波形42為輸出端Vout1 上的電流IL1，波形44為輸出電壓Vout1，波形46為對應輸出電壓 Vout1的誤差信號Vc1。參照圖3、圖4和圖5，當兩級式電源轉換器 22的輸出Vout1發生負載瞬時而使輸出電壓Vout1產生漣波時，如果 轉換器22的輸出電壓Vout2和Vout3設計為電流模式控制時，其將 具有快速的線性瞬時響應來避免輸出電壓Vout2和Vout3被影響，然 而，當兩級式電源轉換器22的輸出Vout2發生負載瞬時時，如時間 t1所示，電流IL2上升而輸出電壓Vout2下降，如波形36和38所示， 為了穩定輸出電壓Vout2，誤差信號Vc2的準位也跟著上升，如波形 40所示，然而，轉換級26的輸入端Vin2是連接轉換級24的輸出端 Vout1，因此，當電流IL2上升時，轉換級24的電流IL1也將跟著上 升，如波形42所示，進而使輸出電壓Vout1下降，接著誤差信號Vc1 上升以使輸出電壓Vout1回至原準位。如圖5的波形圖所示，在兩級 式電源轉換器22中，當輸出電壓Vout2因負載發生變化而變化時， 輸出電壓Vout1將受到干擾。

在美國專利號第7,026,800號中提出另一種兩級式電源轉換器， 其同樣包括一第一轉換級將一輸入電壓轉換為一調變電壓作為一第 二轉換級的輸入，只是所述調變電壓并沒作為所述電源轉換器的輸 出，因此所述兩級式電源轉換器沒有輸出端之間交互干擾的問題，但 是，所述電源轉換器的第一轉換級的輸出也等于是浪費掉了，這不符 合經濟效益。

因此已知的電源轉換器輸出端之間消除交互干擾的方法存在著 上述種種不便和問題。

發明內容

本發明的目的，在于提出一種改善交互干擾的降壓式電源轉換器及其 方法。

為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：