[發(fā)明專利]電壓轉(zhuǎn)換控制器、電壓轉(zhuǎn)換電路以及電壓轉(zhuǎn)換控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410274279.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN104167902B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊慶;唐健夫;黃俊獅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/00
• 分類號(hào): H02M1/00;H02M5/22
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司44202
• 代理人: 鄭裕涵

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明有關(guān)于一種電壓轉(zhuǎn)換控制器、電壓轉(zhuǎn)換電路以及電壓轉(zhuǎn)換控制方法，特別是一種在重載(heavy?load)與輕載(light?load)頻繁地交替出現(xiàn)時(shí)，能減緩輸出電壓的上沖(overshoot)以及下沖(undershoot)，并同時(shí)能具有良好的功率轉(zhuǎn)換效率的電壓轉(zhuǎn)換控制器、電壓轉(zhuǎn)換電路以及電壓轉(zhuǎn)換控制方法。

【背景技術(shù)】

開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路(switching?voltage?converting?circuit)是為電壓轉(zhuǎn)換電路的一種，利用切換功率開關(guān)的方式，調(diào)節(jié)儲(chǔ)存在一電感性的組件(例如變壓器)上的能量以供給至輸出負(fù)載，并將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓于一輸出端，以維持固定的輸出電壓值，并提供輸出負(fù)載所需的負(fù)載電流。其優(yōu)點(diǎn)為轉(zhuǎn)換效率高，因此能減少不必要的發(fā)熱，進(jìn)而降低散熱設(shè)計(jì)上的復(fù)雜度。

然而在許多的電子應(yīng)用裝置上，例如在手機(jī)中，電壓轉(zhuǎn)換電路所供應(yīng)的負(fù)載電流，常常會(huì)有重載與輕載頻繁地交替出現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景。這是因?yàn)槟壳半娮討?yīng)用裝置的整合度愈來愈高，功能也愈來愈復(fù)雜，但另一方面對(duì)于系統(tǒng)電量續(xù)航力的要求也愈來愈高，所以電子系統(tǒng)中的許多功能方塊，往往在其需要時(shí)快速地啟動(dòng)并執(zhí)行功能，并且在功能執(zhí)行完畢后，又切斷其電力供應(yīng)以求省電。因此在電子裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，對(duì)于電力供應(yīng)單元的重載/輕載頻繁切換測(cè)試，也愈來愈重要，成為評(píng)估電力供應(yīng)單元表現(xiàn)良窳的一個(gè)重要指標(biāo)。

進(jìn)一步說明，目前許多開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)上，其操作頻率與負(fù)載電流大小有正相關(guān)的關(guān)系存在，亦即當(dāng)負(fù)載電流增加，操作電流也隨之增加，而當(dāng)負(fù)載電流減少，其操作電流也隨之減少。這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載電流較少，而利用輸出端的穩(wěn)壓電容來維持輸出電壓時(shí)，其掉電的速度較慢，因此可以使用較低的操作頻率，而不致使輸出電壓過低，同時(shí)又可以減少切換損耗(switching?loss)，有助提升其功率轉(zhuǎn)換效率，也就是能夠提升電池的續(xù)航力。然而，當(dāng)操作頻率較低，而負(fù)載電流又瞬間從輕載轉(zhuǎn)為重載時(shí)，負(fù)載所需的電荷瞬間只能由輸出端的穩(wěn)壓電容供應(yīng)，直到下一個(gè)操作頻率的周期開始，因此輸出電壓可能造成嚴(yán)重的下沖，甚至導(dǎo)致電路的不正常工作。

請(qǐng)參考美國專利US8,259,472(以下簡(jiǎn)稱前案472)。前案472揭露了一種開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路，其操作頻率即與負(fù)載電流大小為正相關(guān)。前案472的技術(shù)方案中更包括了一最小瞬時(shí)頻率，當(dāng)負(fù)載電流大小由重載轉(zhuǎn)為輕載時(shí)，操作頻率亦漸漸降低。然而，在操作頻率降低的過程中，當(dāng)操作頻率的頻率已經(jīng)等于最小瞬時(shí)頻率時(shí)，前案472所揭露的開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路會(huì)將操作頻率的頻率固定在最小瞬時(shí)頻率一定時(shí)間，在此期間若負(fù)載電流由輕載轉(zhuǎn)為重載，則由于操作頻率的頻率夠高，故可使輸出電壓的下沖不致于太嚴(yán)重。承前所述，在操作頻率的頻率固定在最小瞬時(shí)頻率一定時(shí)間之后，若未發(fā)生負(fù)載電流由輕載轉(zhuǎn)為重載的情形，則操作頻率不再維持于最小瞬時(shí)頻率，將回復(fù)原先的機(jī)制而繼續(xù)往對(duì)應(yīng)于輕載的頻率變化。

然而，在前案472中，當(dāng)重載與輕載頻繁地交替出現(xiàn)，操作頻率的頻率將維持在最小瞬時(shí)頻率以上，對(duì)于功率轉(zhuǎn)換效率將造成犧牲。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了解決上述問題，本發(fā)明主要是提供一種在重載與輕載頻繁地交替出現(xiàn)時(shí)，能減緩輸出電壓的上沖以及下沖，并同時(shí)能具有良好的功率轉(zhuǎn)換效率的電壓轉(zhuǎn)換控制器、電壓轉(zhuǎn)換電路以及電壓轉(zhuǎn)換控制方法。

本發(fā)明提出一種電壓轉(zhuǎn)換控制器，應(yīng)用于一開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路，以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為受調(diào)節(jié)的一二次側(cè)輸出電壓。開關(guān)電壓轉(zhuǎn)換電路更包括一一次側(cè)線圈、一二次側(cè)線圈、以及一開關(guān)。一次側(cè)線圈耦接至一輸入端并接收輸入電壓。二次側(cè)線圈耦接至一二次側(cè)輸出端并輸出二次側(cè)輸出電壓，二次側(cè)輸出端上具有一輸出電流。開關(guān)耦接至一次側(cè)線圈，并且當(dāng)開關(guān)為導(dǎo)通時(shí)，一次側(cè)線圈上產(chǎn)生電流，而當(dāng)開關(guān)為截止時(shí)，一次側(cè)線圈上不產(chǎn)生電流。電壓轉(zhuǎn)換控制器產(chǎn)生一控制訊號(hào)，控制訊號(hào)具有可變的一控制頻率，以周期性地以一第一狀態(tài)以及一第二狀態(tài)分別控制開關(guān)為導(dǎo)通或截止，且控制頻率正相關(guān)于輸出電流。其中，當(dāng)輸出電流由一第一電流值增加為一第二電流值，電壓轉(zhuǎn)換控制器開始一瞬時(shí)反應(yīng)期間，并設(shè)定控制頻率為一頻率最大值。當(dāng)瞬時(shí)反應(yīng)期間結(jié)束，電壓轉(zhuǎn)換控制器設(shè)定控制頻率為對(duì)應(yīng)于第二電流值的一目標(biāo)控制頻率。