直流轉直流降壓轉換控制器的製作方法
2023-09-22 21:32:10
專利名稱：直流轉直流降壓轉換控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種直流轉直流降壓轉換控制器，尤其涉及一種輸出電壓可調的直流轉直流降壓轉換控制器。
背景技術：
請參見圖1，為已知的直流轉直流降壓轉換電路的電路示意圖。直流轉直流降壓轉換電路包含一控制器10、兩切換開關M1、M2、一電感L、一電容C、一自舉電路(BootstrapCircuit)BS以及一分壓電路VD。分壓電路VD檢測降壓轉換電路的一輸出電壓Vout，以產生一反饋信號FB。控制器10根據反饋信號FB控制切換開關M1、M2的導通與截止，使轉換電路將一輸入電壓Vin轉換成輸出電壓Vout並穩定於一預定輸出電壓。控制器10包含一比較器12、一固定導通時間電路14及一邏輯控制電路16及兩閘 極驅動單元18、20。比較器12接收反饋信號FB及一參考電壓Vref，以據此產生一反饋控制信號。固定導通時間電路14根據輸入電壓Vin及輸出電壓Vout確定一導通時間周期，並同時根據反饋控制信號產生一固定導通信號。邏輯控制電路16根據固定導通信號確定切換開關Ml、M2的導通與截止時間點，並通過閘極驅動單元18、20分別導通或截止切換開關Ml、M2。而由於切換開關M2為N型金氧半場效電晶體開關，而為避免切換開關M2導通時，控制器10中的閘極驅動單元20無法提供足夠高的信號準位，而無法確保導通切換開關M2。故通過自舉電路BS可確保閘極驅動單元20提供足夠高的信號準位使切換開關M2導通。通過固定導通時間電路14隨輸入電壓Vin及輸出電壓Vout來調整固定導通時間周期，可使直流轉直流降壓轉換電路不論實際上輸入電壓Vin及輸出電壓Vout的高低，均可大致等效操作於固定的頻率，使電路更容易濾除切換開關Ml、M2所造成的電磁幹擾(EMI)。然而，面對當今系統的節能的要求，直流轉直流降壓轉換電路也須支持節能模式，直流轉直流降壓轉換電路的輸出電壓能隨節能模式進行調整。因此，如何支持節能模式為直流轉直流降壓轉換電路的控制器所待解決的課題。
發明內容
本發明利用一額外設定信號來設定輸出電壓的高低，以配合操作模式的需求調整輸出電壓的高低，藉此達到節能模式的要求。為達上述目的，本發明提供了一種直流轉直流降壓轉換控制器，用以控制一直流轉直流降壓轉換電路以將一輸入電壓降壓成一輸出電壓，而一電壓檢測電路根據輸出電壓產生一反饋信號。直流轉直流降壓轉換控制器包含一反饋電路及一驅動電路。反饋電路根據一參考電壓及反饋信號產生一反饋控制信號。驅動電路根據反饋控制信號產生至少一控制信號以控制直流轉直流降壓轉換電路，驅動電路包含一固定導通時間單元，固定導通時間單元根據參考電壓的準位設定一固定導通時間長度，使驅動電路據此確定直流轉直流降壓轉換電路的一工作周期。其中，參考電壓的準位是根據輸出電壓而設定。以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。
圖I為已知的直流轉直流降壓轉換電路的電路示意圖。圖2為根據本發明的一較佳實施例的直流轉直流降壓轉換電路的電路示意圖。圖3為圖2所示實施例中的固定導通時間電路的電路示意圖。附圖標記現有技術 10 :控制器Ml、M2:切換開關L:電感C:電容BS:自舉電路VD:分壓電路Vout:輸出電壓FB:反饋信號Vin:輸入電壓Vref:參考電壓12:比較器14:固定導通時間電路16:邏輯控制電路18、20:閘極驅動單元本發明100 :控制器112:反饋電路114:固定導通時間電路115 參考電壓產生電路116:邏輯控制電路118、120 :閘極驅動單元1141:比較器1142 :SR 正反器1143:反相器M1、M2:切換開關L 電感C :電容BS:自舉電路VD:分壓電路
Vout:輸出電壓FB :反饋信號Vin:輸入電壓Vr:參考電壓Sfb :反饋控制信號Sto:固定導通信號VrO :參考基準電壓RV1、RV2:電阻 I:電流源Cton:時間電容MI 電流鏡Rton:導通時間電阻Vset:初始電壓S :設定端R :重設端Q :輸出端SWd:放電單元
具體實施例方式請參見圖2，為根據本發明的一較佳實施例的直流轉直流降壓轉換電路的電路示意圖。直流轉直流降壓轉換電路包含一控制器100、兩切換開關Ml、M2、一電感L、一電容C、一自舉電路BS以及一分壓電路VD。分壓電路VD檢測降壓轉換電路的一輸出電壓Vout，以產生一反饋信號FB。控制器100根據反饋信號FB控制切換開關Ml、M2的導通與截止，使轉換電路將一輸入電壓Vin轉換成輸出電壓Vout並穩定於一預定電壓。控制器100包含一反饋電路112、一驅動電路,其中驅動電路包含一固定導通時間電路114、一邏輯控制電路116及兩閘極驅動單元118、120。反饋電路112包含一比較器，其反相輸入端接收反饋信號FB而非反相輸入端接收一參考電壓Vr，並據此輸出一反饋控制信號Sfb。固定導通時間電路114接收反饋控制信號Sfb及參考電壓Vr並產生一固定導通信號Sto，其中固定導通信號Sto的脈寬(即固定導通時間長度)根據參考電壓Vr的準位高低而確定，而固定導通信號Sto的產生時間根據反饋控制信號Sfb而確定。邏輯控制電路116耦接兩切換開關Ml、M2的連接點以檢測電感L的電流，並根據反饋控制信號Sfb以據此判斷切換開關M1、M2的導通及截止時序。閘極驅動單元118、120則根據邏輯控制電路116的判斷結果分別控制切換開關Ml、M2的導通與截止。在本實施例中，直流轉直流降壓轉換電路的一工作周期，即輸入電壓Vin通過切換開關Ml傳送電力至直流轉直流降壓轉換電路的時間比例，是由切換開關Ml的導通時間來確定。也就是，於每一個周期開始(反饋信號FB的準位低於參考電壓Vr的準位時)，反饋電路112產生反饋控制信號Sfb，使固定導通時間電路114產生固定脈寬的固定導通信號Sto，邏輯控制電路116將根據固定導通信號Sto導通切換開關Ml。經上述固定時間長度後，邏輯控制電路116截止切換開關Ml並導通切換開關M2，使電感L的電流可通過切換開關M2續流。當電感L的電流因釋能而降至零時，切換開關M2被截止。參考電壓Vr可以為外部的一控制信號，由外部電路或使用者根據預定輸出電壓的高低確定此參考電壓Vr的準位。在本實施例中，控制器100還包含一參考電壓產生電路115。參考電壓產生電路115產生一參考基準電壓VrO。使用者則通過一分壓電路將參考基準電壓VrO分壓成所需的參考電壓Vr，並傳送至反饋電路112及固定導通時間電路114。分壓電路包含電阻RV1、RV2，其分壓值則根據輸入電壓及預定輸出電壓來設定。另外，分壓電路VD的分壓比也會影響輸出電壓Vout和反饋信號FB之間的比例關係，因此，電阻RV1、RV2的分壓比設定也會隨著分壓電路VD的分壓來調整。請參見圖3，為圖2所示實施例中的固定導通時間電路的電路示意圖。固定導通時間電路114包含一電流源I、一時間電容Cton及一比較器1141。電流源I的電流則通過一電流鏡MI及一導通時間電阻Rton來設定。導通時間電阻Rton稱接輸入電壓Vin,使導通時間電阻Rton的電流會輸入電壓Vin的高低調整。此電流並經電流鏡MI鏡射至電流源I。於每次周期一開始，電流源I對時間電容Cton充電，使時間電容Cton的電壓由零開始上升。比較器1141比較時間電容Cton的電壓及初始電壓Vset及參考電壓Vr其中之一 以產生固定導通信號Sto，其中初始電壓Vset高於參考電壓Vr。在電路啟動之初，比較器1141比較時間電容Cton的電壓及初始電壓Vset，如此導通時間變長而使輸出電壓Vout可以快速上升。當輸出電壓Vout將(或已)到達預定輸出電壓時，比較器1141比較時間電容Cton的電壓及參考電壓Vr，使輸出電壓Vout穩定於預定輸出電壓。固定導通時間電路114還包含一 SR正反器1142及一反相器1143，SR正反器1142設定端S經反相器1143耦接比較器1141的輸出端，重設端R耦接反饋電路112，而輸出端Q耦接一放電單元SWd。放電單元Swd耦接時間電容Cton的兩端，以根據SR正反器1142的控制對時間電容Cton放電。當時間電容Cton的電壓高於參考電壓Vr時，固定導通信號Sto變為低準位並經反相器1143反相後觸發SR正反器1142，使放電單元SWd對時間電容Cton放電。當輸出電壓Vout小於預定輸出電壓時，反饋控制信號Sfb為高準位，使SR正反器1142重設以停止放電單兀SWd的放電。因此，於每一周期的開始，輸出電壓Vout小於預定輸出電壓時，時間電容Cton進入充電狀態，電流源I開始對時間電容Cton充電。而當時間電容Cton的電壓高於參考電壓Vr，時間電容Cton進入放電狀態，使時間電容Cton的電壓歸零以等待下一個周期重新計時。本發明在上文中已以較佳實施例揭示，然所屬技術領域中的普通技術人員應理解的是，該實施例僅用於描述本發明，而不應解讀為限制本發明的範圍。應注意的是，舉凡與該實施例等效的變化與置換，均應是涵蓋於本發明的範疇內。
權利要求
1.一種直流轉直流降壓轉換控制器，用以控制一直流轉直流降壓轉換電路以將一輸入電壓降壓成一輸出電壓，而一電壓檢測電路根據該輸出電壓產生一反饋信號，該直流轉直流降壓轉換控制器包含 一反饋電路，根據一參考電壓及該反饋信號產生一反饋控制信號；以及 一驅動電路，根據該反饋控制信號產生至少一控制信號以控制該直流轉直流降壓轉換電路，該驅動電路包含一固定導通時間單元，該固定導通時間單元根據該參考電壓的準位設定一固定導通時間長度，使驅動電路據此確定該直流轉直流降壓轉換電路的一工作周期； 其中，該參考電壓的準位是根據一預定輸出電壓而設定。
2.根據權利要求I所述的直流轉直流降壓轉換控制器，其中還包含一參考電壓產生電路以產生一參考基準電壓，而該參考電壓是由一分壓電路根據該參考基準電壓而產生，其中該分壓電路的一分壓值是根據該輸入電壓及該預定輸出電壓而定。
3.根據權利要求2所述的直流轉直流降壓轉換控制器，其中該反饋電路包含一比較器，該比較器根據該參考電壓及該反饋信號產生該反饋控制信號。
4.根據權利要求2所述的直流轉直流降壓轉換控制器，其中該固定導通時間單元包含一電流源、一時間電容及一比較器，該電流源提供一充電電流對該時間電容充電，其中該充電電流的電流大小是依該輸入電壓而定，該比較器根據該時間電容的電壓及該參考電壓設定該固定導通時間長度。
5.根據權利要求4所述的直流轉直流降壓轉換控制器，其中該固定導通時間單元還包含一放電單元，根據該比較器的比較結果及該反饋控制信號確定該放電單元對該時間電容放電的時序。
全文摘要
本發明的直流轉直流降壓轉換控制器包含一反饋電路及一驅動電路；反饋電路根據參考電壓及反饋信號產生一反饋控制信號；驅動電路根據該反饋控制信號產生至少一控制信號以控制直流轉直流降壓轉換電路，該驅動電路包含一固定導通時間單元，該固定導通時間單元根據該參考電壓的準位設定一固定導通時間長度，使驅動電路據此確定該直流轉直流降壓轉換電路的一工作周期；其中，該參考電壓的準位是根據一預定輸出電壓而設定。直流轉直流降壓轉換控制器根據預定輸出電壓的高低調整固定導通時間的周期長度，藉此可配合不同的輸出電壓需求及配合不同操作模式調整輸出電壓。
文檔編號H02M3/157GK102751870SQ201110100828
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者餘仲哲, 徐獻松, 李立民, 邵超 申請人:登豐微電子股份有限公司