[發明專利]具有緩啟動電路的電壓轉換器

有效

• 申請號: 201210236826.9
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN103546031A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 游東明
• 申請（專利權）人: 晶豪科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155;H02M1/36
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明涉及一種具有緩啟動電路的電壓轉換器。

背景技術

直流至直流電壓轉換器可用以將一輸入電壓調節成一穩定的輸出電壓，藉以供應負載所需的電流。一般而言，直流至直流電壓轉換器根據輸入電壓和輸出電壓值的大小分為升壓式電壓轉換器(boost?converter)、降壓式電壓轉換器(buck?converter)和升降壓式電壓轉換器(buck-boost?converter)。圖1繪示一典型的升壓式電壓轉換器10的架構示意圖。參照圖1，該升壓式電壓轉換器10包含一輸入電容C_IN、一電感L、兩功率開關元件SW₁和SW₂、一輸出電容C_OUT及一控制電路12，其中該控制電路28和功率開關元件SW_A及SW_B以集成電路(integrated?circuit)的方式實施。該控制電路12用以提供控制兩功率開關元件SW₁和SW₂的兩驅動信號D₁和D₂，使得功率開關元件SW₁和SW₂能被交替地導通及關閉。

參照圖1，該控制電路12包含一誤差放大器122、一補償網絡124、一比較器126、一振蕩電路128以及一脈沖寬度調制(Pulse?Width?Modulation，PWM)電路130。該補償網絡124用以補償該誤差放大器122的穩定度。該振蕩電路128用以產生一時鐘信號osc至該脈沖寬度調制電路130和產生一鋸齒波信號saw至該比較器126。該時鐘信號osc用以提供該控制電路12的切換時序，該時鐘信號osc的升緣會使得功率開關元件SW₁導通和使得另一功率開關元件SW₂截止。該升壓式電壓轉換器10還包含一分壓電路14，其用以檢測輸出電壓V_OUT的變化。該分壓電路14通過兩串聯電阻R₁和R₂將輸出電壓V_OUT進行分壓以產生相對應的反饋電壓V_FB。根據參考電壓V_REF和反饋電壓V_FB之間的電壓差值，該誤差放大器122產生一相對應的輸出電壓V_E。該比較器126在比較誤差放大器10傳來的輸出電壓V_E和該鋸齒波信號V_SAW后，產生一脈沖信號。該脈沖信號傳送至該脈沖寬度調制電路130以產生相對應的驅動信號D₁和D₂。通過驅動信號D₁和D₂交替地開啟或關閉功率開關元件SW₁和SW₂而對電感L進行充電或放電，該升壓式電壓轉換器10可產生所需要的負載電流及穩定的輸出電壓。

參照圖1，在已知架構中，該升壓式電壓轉換器10還包含一緩啟動(soft-start)墊132以提供一緩啟動功能。在系統啟動初期時，由于輸出電壓V_OUT的起始值會遠低于穩定時的電壓值，因此功率開關元件SW₁的導通時間會很高。在此狀況下電感電流的上升幅度會在短時間內超過其平衡值，導致系統啟動初期時的過大涌入電流(inrush?current)和輸出電壓過沖(overshoot)狀況。為了改善此一狀況，圖1中的該控制電路12包含一內部電流源I_S，其連接至一外部電容C_SS，以提供一緩啟動時間間隔。在該緩啟動時間間隔內，緩啟動墊132上的電壓會緩慢地線性上升直到該電壓大于參考電壓V_REF。因此，該控制電路12可控制開關SW₁的導通時間，使得輸出電壓V_OUT會逐漸增加，進而達到緩啟動的功能。

然而，已知架構中需要額外的緩啟動墊以連接外部的電容，而外部電容的設置亦增加了電路板的整體面積和成本。因此，有必要提出一種改良的控制電路以支持緩啟動功能，藉以改善系統啟動初期時電壓過沖和涌流的狀況。

發明內容

本發明的目的是提供一種可改善系統啟動初期時的過大涌入電流和輸出電壓過沖狀況的電壓轉換器。該電壓轉換器系接收一輸入電壓并藉以調節產生一輸出電壓。