[發明專利]電源轉換器的混合式補償電路及方法

有效

• 申請號: 201110384178.7
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103095120A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 唐健夫;潘均宏;陳曜洲
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明系有關一種電源轉換器，特別是關于一種電源轉換器的補償電路及方法。

背景技術

在電源轉換器的反饋回路中，需要補償電路對相位邊限(phase?margin)進行補償以使回路穩定。傳統的類比式補償電路包括如圖1所示的EA型補償電路10或圖2所示的gm型補償電路14。參照圖1，EA型補償電路10包括誤差放大器12，電容C1及電阻R3串聯在誤差放大器12的反相輸入端及輸出端之間，電阻R4與電容C1及電阻R3并聯，誤差放大器12放大反饋信號Vfb及參考值Vref之間的差值產生信號Vcomp以供電源轉換器穩定輸出電壓Vo，電阻R3、R4及電容C1用以補償信號Vcomp。在某些應用中，圖1的電阻R4可以省略。參照圖2，gm型補償電路14包括轉導放大器16，電阻R3及電容C1串聯在轉導放大器16的輸出端及地端GND之間，電容C2與電阻R3及電容C1并聯，轉導放大器將反饋信號Vfb與參考值Vref之間的差值轉換為電流Icomp，電阻R3及電容C1、C2根據電流Icomp產生補償的信號Vcomp。使用外接式補償電路需要占用控制IC的一支接腳，為了減少接腳數量，有越來越多的方案將補償電路整合到IC中，例如美國專利號7,504,888。一般而言，gm型補償電路14較容易整合在集成電路(IC)中，但是這些方案也有許多限制，一般來說，高切換頻率直流對直流電源轉換器的控制IC由于極點及零點大于10KHz，因此較容易將補償電路整合到IC中。而在低頻寬應用中，例如功率因數修正(Power?Factor?Correction；PFC)電源轉換器或是其他類似PFC的控制IC或電源轉換器，補償電路14需要大電容C1及C2，但是因為成本及面積的考量，大電容C1及C2很難全部整合到IC中。更具體而言，PFC電源轉換器的輸入電壓為具有60Hz交流頻率的交流電壓，因此其控制IC需要低增益及低頻的極點及零點來達成低頻寬回路以濾除交流頻率，因此補償電路14需要大電容C1及C2來進行補償，使信號Vcomp的變化較緩慢，才能濾除該交流頻率。然而在IC中無法實現符合需求的大電容C1及C2，因此需要使用一支接腳外接大電容C1及C2，若想要縮小電容C1及C2使其可以整合到IC中，則需要將電流Icomp降到奈(nano)安培等級或皮(pico)安培等級，但是如此小的電流很容易受到制程影響而無法準確控制，因此難以實現。

由于類比式補償電路不易整合，因此有不少數字式補償電路被提出，例如美國專利號7,743,266及7,894,218，這些數字式補償電路雖然可以整合在PFC電源轉換器的控制IC中，但是通常需要復雜的數字信號處理(Digital?Signal?Processing；DSP)演算法，因而需要占用較大的晶片面積，導致成本上升及晶片尺寸增加。另一方面，變化緩慢的信號Vcomp會造成電源轉換器無法快速反應負載暫態，導致輸出電壓Vo發生大的電壓落差(drop)或過沖(overshoot)。

發明內容

本發明的目的之一，在于提出一種結合類比及數字電路的混合式補償電路及方法。

本發明的目的之一，在于提出一種整合在IC中以減少接腳的混合式補償電路及方法。

本發明的目的之一，在于提出一種減少晶片面積及成本的混合式補償電路。

本發明的目的之一，在于提出一種改善負載暫態的混合式補償電路及方法。

本發明的目的之一，在于提出一種具有二極點及一零點的混合式補償電路。

根據本發明，一種電源轉換器的混合式補償電路包括數字信號產生器根據與該電源轉換器的輸出電壓相關的反饋信號及參考值產生數字信號，數字類比轉換器將該數字信號轉換為類比的第一信號，注入偏移器根據可變偏移值偏移該第一信號產生第二信號，以及低通濾波器濾除該第二信號的高頻成分產生第三信號供該電源轉換器穩定該輸出電壓。

根據本發明，一種電源轉換器的混合式補償方法包括根據與該電源轉換器的輸出電壓相關的反饋信號及參考值產生數字信號，將該數字信號轉換為類比的第一信號，提供隨該反饋信號與該參考值之間的差值改變的可變偏移值，根據該可變偏移值偏移該第一信號產生第二信號，以及濾除該第二信號的高頻成分產生第三信號供該電源轉換器穩定該輸出電壓。

藉該數字信號產生器及該數字類比轉換器提供第一極點，該注入偏移器提供零點，該低通濾波器提供第二極點，該混合式補償電路可以模擬類比式補償電路的功能，因此可以取代類比式補償電路，而且不需要大電容，可以輕易地整合到電源轉換器的控制IC中，減少控制IC的接腳數量。