一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路的製作方法
2023-04-26 16:23:46 2
一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路的製作方法
【專利摘要】一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路，這裡展示了一個脈寬調製的壓控振蕩器的輸出，而不引入任何振蕩器頻率或振幅(坡度)調製的電路。一個加法電路連接到一個比較器，並且提供差分和/差輸入、一個誤差輸入和一個來自振蕩器或者其他來源的斜坡輸入。斜坡和誤差信號分別被連接，來調製比較器的輸出的脈寬，並且通過微分關係下的和/差輸入，能夠得到脈寬調製。
【專利說明】—種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路
【技術領域】
[0001]本發明與開關穩壓器有關，其中一個開關佔空比控制電源的能量轉移。
【背景技術】
[0002]開關穩壓器的輸出電壓由脈寬調製電路的佔空比決定。
【發明內容】
[0003]本發明的一個目的是提供一種脈寬調製器，其中由壓控振蕩器產生的斜坡信號與誤差電壓相比較，來產生一個擁有等于振蕩器和取決於比較結果的佔空比的頻率。
[0004]本發明的另一個目的是產生一個恆定斜率的斜坡信號，它與誤差電壓比較產生一個擁有調製過的佔空比的脈衝。
[0005]本發明的另一個目的是在一個和/差控制電壓的響應下調製脈衝的寬度，其中一個由壓控振蕩器提供的恆定斜率的電壓與一個誤差電壓相比較，來產生一個脈寬調製的輸出脈衝。
[0006]本發明的技術解決方案是:
一個壓控振蕩器(K⑶)能夠成為鎖相環(Z^Z)的一部分，並且被配置來產生一個提供到求和電路的輸出斜坡信號。求和電路同樣有一個誤差信號被提供到輸入端，還有一個差分和/差輸入。求和電路反過來提供輸入到有一個脈寬調製(/W)輸出的比較器。/W輸出的佔空比與誤差電壓和和/差電壓相關。這意味著斜坡電壓能夠有一定的斜率，這樣的工作就僅僅與它決定頻率的元件相關了。
[0007]在一個首選的例子中，求和電路包括一對差分工作的電流組合器。接收誤差、斜坡和和/差電壓的輸入端耦合到壓控恆流裝置。求和電流被負載元件檢測到，它產生電壓，並且提供到常見的比較器。
[0008]和/差輸入可以被增加或者減去斜坡或者誤差電壓。在許多應用中，這是十分有用的，如前饋，電流模式反饋(斜坡補償)，自適應啟動等等。
[0009]對比專利文獻:CN2882100Y開關電源裝置200620200258.7。
[0010]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1是先前技術常用的脈寬調製電路的模塊圖；
圖2是圖1電路的波形圖；
圖3是本發明電路的模塊圖；
圖4是圖3電路的波形圖；
圖5是圖3中模塊20求和電路的原理圖。
[0011]【具體實施方式】:
圖1是一個先前技術常用的脈寬調製電路的模塊圖。一個壓控振蕩器(Km) 10擁有一個電阻11和一個電容12。它在線路13處產生一個斜坡(或者鋸齒)信號輸出。KO?有一對壓敏頻率控制輸入。端子14是輸入端，通常連接到鎖相環GdZZ)的濾波器，端子15提供一個同步的輸出。因此雖然KO? 10是電壓響應，它基本頻率還是取決於阻容連接。端子16處另一個輸入端提供前饋輸入，允許在外加電壓下進行快速振蕩器振幅(坡)調製。(前饋輸入是用來提供一個初始開環補償輸入電壓的變化。)在線路13的鋸齒波可以調幅，而沒有任何頻率的變化，並且在端子16處作為一個電壓的函數。注意，斜率不是恆定的。
[0012]線路13的鋸齒波和在終端17的一個誤差輸入電壓都提供到了比較器18。圖2顯示了圖1電路的相關的波形。在端子19的比較器的輸出是波形C。這是一個寬度隨一個誤差電壓的函數變化的脈衝。波形A代表斜坡電壓。隨著誤差電壓上升，圖示電路的脈衝寬度變窄。虛線輪廓中的波形B，顯示了一個更高的振幅或坡度坡道。效果顯示在虛線輪廓中的輸出波形D，作為擴寬了的輸出脈衝。因此，輸出脈衝寬度可以被誤差電壓和前饋電壓共同調節。有了這個系統，隨著頻率升高，它變得非常難以保持頻率恆定，因為坡道跳變點必須隨著坡道坡度改變，以保持一個恆定頻率。
[0013]在理想系統中，工作頻率是固定的，並且只有由電阻11和電容12還有在端子14的直流輸入決定。其實每當KO?被調幅，其頻率就會轉變。這是由於這樣的事實:即反激時間不能為零。此外溫度響應分量的變化將通常使振蕩頻率對溫度敏感。
[0014] 一個避免了前饋電壓引起的頻移的方法就是將K⑶和斜坡發生器動作分開，並且只有當斜坡發生器有前饋電壓時才調製。這種方法需要一個雙匹配組電阻器和電容器元件。
[0015]另一個問題涉及到前饋檢測。一旦該系統建立後如圖所示的前饋調製的K⑶是朝著一個方向的。如圖所示，增加了輸出脈衝幅度，擴大了坡道(波形D)。如果需要前饋檢測翻轉，必須插入一個反相緩衝到線路16。
[0016]圖3是本發明電路的模塊圖。其中的同樣編號的部分與圖1中有著同樣的功能。圖4是圖3電路的波形圖。主要的區別包括一個在比較器18的輸入端的求和模塊20。一對加法電路21和22共同連接到比較器的輸入端和一對和/差輸入端23和24。加法電路21將KO?斜坡和端子23處的同相(和)輸入合併。加法電路22將端子17處的誤差輸入和端子24處的反相(差)輸入合併。圖4展示了圖3電路的基本波形。可以看出，當誤差電壓上升，輸出脈衝會變窄。斜坡波形會是恆定的幅度，但是在比較器18的同相輸入端的它的電平將會取決於端子23處的電勢。當斜坡電平提高了，可以看到輸出脈衝變寬了。因此輸出脈衝寬度正比於同相輸入。
[0017]端子24處的反相電勢會上升，更低的誤差電壓加到比較器18的反相輸入端。因此，當這個電勢上升，脈衝寬度會變窄。這意味著和/差動作的靈敏度可以被選擇，而不需要依靠一個反相緩衝器。
[0018]圖5是一個求和電路的原理圖，它適合於IC構造，可以被用來實現圖3中模塊20的功能。加法電路21可以通過電流模式組合電晶體28的輸出和電阻30的輸出。四個電晶體25，26，28，29有四個電流吸收器31-34。電阻35-38衰減並且限制四個電晶體發射極的電路。電阻39差動互聯電晶體25和28,而電阻40差動互聯電晶體26和29。電阻41和42分別返回電晶體26和29的基極到一個偏置電壓源43。
[0019]輸入端17，24，13和23處的電壓分別偏置電晶體25，26，28和29。因為負載電阻27和30集中了電晶體的電流，比較器的輸入是輸入端電壓的電壓副本。電阻39使電晶體25和28差動工作，這樣誤差和斜坡電壓能夠被差動比較。電阻40使電晶體26和29差動工作，這樣和/差輸入也工作在不同方式下。在缺少任何和/差信號的時候，端子23和24將會是電壓源43的電平。
[0020]本領域技術人員也會理解，本發明可以不同於上述的實例，所描述的實例僅為了說明的目的，而不是限制性的，並且本發明僅由權利要求限定範圍。
【權利要求】
1.一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路，其特徵是:一個脈寬調製電路接收到一個輸入控制電壓和一個誤差電壓，並且有一個輸出端來提供一個被所述誤差電壓脈寬調製的輸出脈衝的電路包括:一個壓控振蕩器來使得斜坡電壓獲得取決於輸入控制電壓和一個預定的斜率的頻率；一個加法模塊，它有一個耦合到接收所述斜坡電壓的斜坡輸入端，有一個耦合到接收所述誤差電壓的誤差電壓輸入端，有差分求和還有差分輸入端和一對輸入端；有一個比較器，它有一對耦合到所述求和模塊輸出端的輸入端，還有一個來提供所述輸出脈衝的輸出端，其中輸出脈衝是可以被誤差電壓還有提供到和差輸入端脈寬調製的，而不需要影響斜坡電壓的頻率或者斜率。
2.根據權利要求1所述的一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路，其特徵是:其中求和模塊包括第一和第二個獨立的加法器，每一個都有一個輸出端耦合到比較器的輸入端之一，第一加法器的輸入端稱合到提供斜坡電壓的裝置和一個和/差輸入端，第二加法器的輸入端耦合到另一個和/差輸入端還有所述誤差輸入端。
3.根據權利要求1所述的一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路，其特徵是:其中每個加法器包括:共集電極連接到一個第一負載元件的第一和第二電晶體，來提供它的輸出，第一和第二恆定電流吸收器分別串聯耦合到它們的發射極，提供電流控制信號的裝置連接到它們的基極。
4.根據權利要求1所述的一種用於開關穩壓器的脈寬調製器電路，其特徵是:其中進一步包括串聯耦合到第一和第二電晶體的發射極負反饋電阻，其中電壓響應電流轉移函數是線性化的。
【文檔編號】G05F1/56GK103543780SQ201310509791
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】不公告發明人 申請人:蘇州貝克微電子有限公司