[發(fā)明專利]電源轉(zhuǎn)換器及其操作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310401756.2
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN104167917B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蕭智文;張志廉
• 申請（專利權(quán)）人: 力智電子股份有限公司
• 主分類號: H02M3/10
• 分類號: H02M3/10
• 代理公司: 中國商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司11234
• 代理人: 宋義興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與電源轉(zhuǎn)換器(power converter)有關(guān)，特別是關(guān)于一種能自動(dòng)延伸導(dǎo)通時(shí)間(on-time)以增進(jìn)其暫態(tài)反應(yīng)速度(transient response)的電源轉(zhuǎn)換器及其操作方法。

背景技術(shù)

近年來，電源供應(yīng)電路已廣泛使用在不同電子產(chǎn)品上，例如可攜式電子產(chǎn)品、電腦產(chǎn)品等。電源供應(yīng)電路可提供電壓或電流轉(zhuǎn)換或是提供具有固定電壓或電流的電力以供電子產(chǎn)品使用。在電源供應(yīng)電路中，電源集成電路(Power integrated circuit,Power IC)為必要的主動(dòng)元件之一。

請參照圖1及圖2，圖1圖示傳統(tǒng)具有恒定導(dǎo)通時(shí)間(Constant On-Time,COT)的系統(tǒng)架構(gòu)的電源轉(zhuǎn)換器的示意圖；圖2圖示圖1的電源轉(zhuǎn)換器進(jìn)行抽載時(shí)的輸出波形時(shí)序圖。如圖1及圖2所示，在傳統(tǒng)的恒定導(dǎo)通時(shí)間的系統(tǒng)架構(gòu)下，電源轉(zhuǎn)換器1的每一個(gè)輸出周期皆由固定的導(dǎo)通時(shí)間(on-time)加上可變的關(guān)閉時(shí)間(off-time)構(gòu)成，由于關(guān)閉時(shí)間不會為零，所以會有一最小關(guān)閉時(shí)間(minimum off-time)△T_off(min)的設(shè)計(jì)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載變大時(shí)，導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算器14所輸出的脈寬調(diào)變信號PWM的頻率將會升高以提供更快的暫態(tài)反應(yīng)速度(transient response)。

然而，由于有最小關(guān)閉時(shí)間△T_off(min)的設(shè)計(jì)，使得脈寬調(diào)變信號PWM無法一直維持在高準(zhǔn)位，故無法連續(xù)輸出電感電流I_L，導(dǎo)致需耗費(fèi)較長的時(shí)間才能提供足夠的能量將輸出電壓V_OUT拉回，因而造成下沖(under shoot)現(xiàn)象及輸出電壓穩(wěn)定性等問題。雖然可通過跳過關(guān)閉時(shí)間(skip off-time)等技術(shù)來加以改善，但卻也相對應(yīng)地增加電源轉(zhuǎn)換器1的電路復(fù)雜度及制造成本。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明提出一種電源轉(zhuǎn)換器及其操作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)所遭遇到的上述問題。

根據(jù)本發(fā)明的一具體實(shí)施例為一種電源轉(zhuǎn)換器。于此實(shí)施例中，電源轉(zhuǎn)換器包括比較器及導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器。比較器比較第一輸入信號及第二輸入信號以提供控制信號。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器耦接比較器。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器包括多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元、邏輯單元及計(jì)算單元。導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生器根據(jù)控制信號通過該些導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元及邏輯單元產(chǎn)生多個(gè)導(dǎo)通時(shí)間信號，并由計(jì)算單元根據(jù)該些導(dǎo)通時(shí)間信號形成脈寬調(diào)變信號。該些導(dǎo)通時(shí)間信號的導(dǎo)通時(shí)間的工作周期至少部分交迭，致使脈寬調(diào)變信號的導(dǎo)通時(shí)間的工作周期增大。

于一實(shí)施例中，計(jì)算單元耦接邏輯單元，用以自邏輯單元接收該些導(dǎo)通時(shí)間信號，并將該些導(dǎo)通時(shí)間信號相加，以形成脈寬調(diào)變信號。

于一實(shí)施例中，該些導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元至少包括第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元及第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元。第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元耦接比較器，用以根據(jù)控制信號開始進(jìn)行第一導(dǎo)通時(shí)間的第一階段的計(jì)算。第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元耦接至第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元與邏輯單元之間。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元完成第一導(dǎo)通時(shí)間的第一階段的計(jì)算時(shí)，第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元開始進(jìn)行第一導(dǎo)通時(shí)間的第二階段的計(jì)算且第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元開始進(jìn)行第二導(dǎo)通時(shí)間的第一階段的計(jì)算。

于一實(shí)施例中，邏輯單元包括多個(gè)正反器、設(shè)定單元及重新設(shè)定單元。該些正反器分別耦接至計(jì)算單元，用以輸出該些導(dǎo)通時(shí)間信號至計(jì)算單元。設(shè)定單元分別耦接第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元及該些正反器，用以選擇性地于該些正反器之間進(jìn)行切換。重新設(shè)定單元分別耦接第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元及該些正反器，用以選擇性地于該些正反器之間進(jìn)行切換。

于一實(shí)施例中，計(jì)算單元耦接該些導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元，用以自該些導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元接收該些導(dǎo)通時(shí)間信號，并將該些導(dǎo)通時(shí)間信號相加，以形成脈寬調(diào)變信號。

于一實(shí)施例中，該些導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元至少包括第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元及第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元。第一導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元耦接于邏輯單元與計(jì)算單元之間，用以于第一時(shí)間根據(jù)控制信號開始進(jìn)行第一導(dǎo)通時(shí)間的計(jì)算。第二導(dǎo)通時(shí)間產(chǎn)生單元耦接于邏輯單元與計(jì)算單元之間，用以于第二時(shí)間根據(jù)控制信號開始進(jìn)行第二導(dǎo)通時(shí)間的計(jì)算，其中第一時(shí)間與第二時(shí)間的間隔為延遲時(shí)間。