[發(fā)明專利]降壓轉(zhuǎn)換控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410088115.0
• 申請(qǐng)日: 2014-03-11
• 公開（公告）號(hào): CN104917370B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李立民;邵超;劉中唯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 登豐微電子股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 湯在彥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種降壓轉(zhuǎn)換控制器，尤指一種預(yù)防過沖的降壓轉(zhuǎn)換控制器。

背景技術(shù)

相對(duì)于恒定頻率的控制架構(gòu)，恒定導(dǎo)通時(shí)間（Constant On-Time,COT）的控制架構(gòu)的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路在輸出電壓的下沖（Undershoot）上得到極大的改善。然而，輸出電壓的過沖（Overshoot）方面卻沒有明顯的提高。

請(qǐng)參見圖1，為美國專利證號(hào)第7274177號(hào)專利所揭露的具有過沖抑制電路的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。在降壓脈寬調(diào)控級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路208和210分別輸出一高端控制信號(hào)UG和一低端控制信號(hào)LG以分別控制一對(duì)功率開關(guān)SW1和SW2。功率開關(guān)SW1和SW2耦接于一輸入電壓Vin及接地以產(chǎn)生一電感電流IL流經(jīng)一電感L。而一電容Co經(jīng)電感電流IL充電后產(chǎn)生一輸出電壓Vout，以供應(yīng)一負(fù)載212。一過沖抑制電路400包含一電感402、一晶體管404，耦接輸出電壓Vout及接地。一操作放大器406作為一電壓檢測(cè)器，檢測(cè)輸出電壓Vout并比較輸出電壓Vout以及一參考電壓Vref而產(chǎn)生一信號(hào)P1，以切換晶體管404。晶體管404一般為關(guān)斷，而當(dāng)輸出電壓Vout高于參考電壓Vref時(shí)，信號(hào)P1導(dǎo)通晶體管404。一二極管D耦接于電感402及一電池408之間。當(dāng)負(fù)載212由重載轉(zhuǎn)為輕載時(shí)，假如輸出電容Co不足以吸收電感L所釋放的能量，輸出電壓Vout將超過參考電壓Vref。這導(dǎo)致操作放大器406輸出信號(hào)P1導(dǎo)通晶體管404。晶體管404導(dǎo)通后，電感L所釋放的能量對(duì)電感402充電，因而拉低輸出電壓Vout。直到輸出電壓Vout降低至參考電壓Vref或更低，操作放大器406關(guān)斷晶體管404，絕大部分因負(fù)載212而額外釋放的能量，由電感402經(jīng)二極管D到電池408。電池408可供電給其他組件，借此此系統(tǒng)無額外的能量耗損。

請(qǐng)參見圖2，為美國專利證號(hào)第8330442號(hào)專利所揭露的電壓模式的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路包含一控制電路610、一柵極驅(qū)動(dòng)電路620及一功率級(jí)電路630。控制電路610包含一誤差放大器612、一調(diào)制器614、一信號(hào)產(chǎn)生器616以及一比較器618。誤差放大器612接收一輸出電壓Vout及一參考電壓Vref，比較輸出電壓Vout及參考電壓Vref以產(chǎn)生一補(bǔ)償信號(hào)Sc至調(diào)制器614。另外，信號(hào)產(chǎn)生器616可選擇地以一第一頻率F1或一第二頻率F2輸出一斜坡信號(hào)Sr至調(diào)制器614，使調(diào)制器614根據(jù)補(bǔ)償信號(hào)Sc及斜坡信號(hào)Sr產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號(hào)Sp。柵極驅(qū)動(dòng)電路620接收脈寬調(diào)制信號(hào)Sp以產(chǎn)生一第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)S1d及一第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)S2d至功率級(jí)電路630，使功率級(jí)電路630提供一輸出電流Iout及輸出電壓Vout。

信號(hào)產(chǎn)生器616不僅能以第一頻率F1及第二頻率F2輸出斜坡信號(hào)Sr，也能以第一頻率F1及第二頻率F2輸出其他波形信號(hào)，諸如：三角波。其中，第一頻率F1低于第二頻率F2。另外，比較器618接收一閾電壓Vth及輸出電壓Vout。當(dāng)輸出電壓Vout低于閾電壓Vth時(shí)，比較器618輸出一第一電平信號(hào)至信號(hào)產(chǎn)生器616，使得信號(hào)產(chǎn)生器616輸出第一頻率F1的斜坡信號(hào)Sr至調(diào)制器614。相對(duì)地，當(dāng)輸出電壓Vout高于閾電壓Vth時(shí)，比較器618輸出一第二電平信號(hào)至信號(hào)產(chǎn)生器616，使得信號(hào)產(chǎn)生器616輸出第二頻率F2的斜坡信號(hào)Sr至調(diào)制器614。

當(dāng)補(bǔ)償信號(hào)Sc高于斜坡信號(hào)Sr時(shí)，脈寬調(diào)制信號(hào)Sp為一高電平。相對(duì)地，當(dāng)補(bǔ)償信號(hào)Sc低于斜坡信號(hào)Sr時(shí)，脈寬調(diào)制信號(hào)Sp為一低電平。明顯地，當(dāng)斜坡信號(hào)Sr改變時(shí)，脈寬調(diào)制信號(hào)Sp隨之改變，另外，當(dāng)斜坡信號(hào)Sr為第一頻率F1時(shí)，脈寬調(diào)制信號(hào)Sp操作在第一頻率F1；當(dāng)斜坡信號(hào)Sr為第二頻率F2時(shí)，脈寬調(diào)制信號(hào)Sp操作在第二頻率F2。借此，當(dāng)輸出電壓Vout高于閾電壓Vth時(shí)，也就是發(fā)生過沖時(shí)，操作頻率增加而使得功率級(jí)電路630的切換速度增加，因而抑制過沖現(xiàn)象。

上述傳統(tǒng)的抑制過沖的技術(shù)手段是通過將輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較，于判斷發(fā)生過沖時(shí)再執(zhí)行抑制過沖的手段。請(qǐng)參見圖3，為傳統(tǒng)以輸出電壓與參考電壓進(jìn)行比較以進(jìn)行抑制過沖的技術(shù)的波形圖。于一時(shí)間點(diǎn)t0檢測(cè)到輸出電壓Vout高于閾電壓Vth。然而因?yàn)殡娐费舆t，延至?xí)r間點(diǎn)t1才進(jìn)行抑制過沖。因此，電路延遲會(huì)削弱過沖的抑制效果。再者，參考電壓的設(shè)置如果太低會(huì)影響反饋控制，使得系統(tǒng)的反饋控制不穩(wěn)定，如果太高則抑制過沖的效果很差。

發(fā)明內(nèi)容