改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法
2023-04-30 04:19:11
改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法
【專利摘要】一種改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法，該固定工作時間模式電源供應器包括：回授電路，檢測固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號；補償器，根據回授信號與一參考電壓的差值產生誤差信號；鋸齒波產生器，提供鋸齒波信號；比較器，比較誤差信號及鋸齒波信號產生比較信號；工作時間產生器，根據比較信號觸發具有第一脈寬的第一調節信號供調節輸出電壓；負載暫態改善電路，根據鋸齒波信號及誤差信號其中至少一個及比較信號判斷負載狀態，在負載變化使輸出電壓下降期間產生具第二脈寬的第二調節信號供調節輸出電壓。在負載變化使輸出電壓下降時，增加提供至輸出端的能量以防止輸出電壓過低，並縮短輸出電壓的趨穩時間。
【專利說明】改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關一種固定工作時間模式電源供應器，特別是關於一種改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法。
【背景技術】
[0002]現行的固定工作時間(Constant On Time;COT)模式電源供應器有非常多種形式，圖1顯示其中一種較常見的COT電源供應器，其中回授電路18檢測COT電源供應器的輸出電壓Vo產生回授信號Vfb，補償器12根據回授信號Vfb與參考電壓Vrefl的差值產生誤差信號Vcomp，圖1的補償器12使用轉導放大器，在其他應用中，也可以使用運算放大器，串聯的電阻Re及電容Ce作為補償器元件連接在補償器12的輸出端，鋸齒波產生器10提供鋸齒波信號Vramp，鋸齒波產生器10除了可以根據輸入電壓Vin或輸出電壓No決定鋸齒波信號Vramp之外，也可以根據開關Ml的導通(on)或關閉(off)而產生如電感電流IL的鋸齒波信號Vramp,比較器14比較誤差信號Vcomp及鋸齒波信號Vramp產生比較信號Scmpl,工作時間產生器(on time generator) 16根據比較信號Scmpl觸發具有固定脈寬Tonl的調節信號Scotl，工作時間產生器16的設計方式有很多種，其中最常見的方式就是擷取輸入電壓Vin及輸出電壓Vo來決定調節信號Scotl的脈寬Tonl,以達成固定頻率(ConstantFrequency;CF)或固定電流鏈波(Constant Current Ripple;CCR)的COT架構，閘極驅動器20根據調節信號Scotl控制開關Ml及M2以調節輸出電壓Vo。
[0003]圖1的COT電源供應器是將誤差信號Vcomp及鋸齒波信號Vramp相切，進而產生比較信號Scmpl觸發調節信號Scotl，其中鋸齒波信號Vramp除了可以增加COT電源供應器的抗雜訊(noise immunity)能力之外,還能夠降低誤差信號Vcomp出現抖動(jitter)的情況。然而，圖1的COT電源供應器有補償器12，在不同的補償器設計下會直接影響COT電源供應器的暫態響應，例如當補償器12的直流增益比較低時，暫態響應較慢，在負載Ro由輕載變成重載時，輸出電壓Vo可能出現過低(undershoot)情況,造成無法符合電器規範的需求。為了避免輸出電壓Vo出現過低情況，傳統的方法是增加輸出端上的電容Co的電容值，但此方法將使成本上升。
[0004]因此，一種不論補償器設計的優劣皆能防止輸出電壓過低且能降低成本的固定工作時間模式電源供應器，乃為所冀。
【發明內容】
[0005]本發明的目的之一，在於提出一種改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器及其方法。
[0006]本發明的目的之一，在於提出一種防止輸出電壓過低且能降低成本的固定工作時間模式電源供應器及其方法。
[0007]本發明的目的之一,在於提出一種縮短輸出電壓的趨穩時間的固定工作時間模式電源供應器及其方法。[0008]根據本發明，一種固定工作時間模式電源供應器包括回授電路檢測該固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號，補償器根據該回授信號與一參考電壓的差值產生誤差信號，鋸齒波產生器提供鋸齒波信號，比較器比較該誤差信號及該鋸齒波信號產生比較信號，以及工作時間產生器根據該比較信號觸發具有第一脈寬的第一調節信號供調節該輸出電壓。該固定工作時間模式電源供應器根據該鋸齒波信號及該誤差信號其中至少一個以及該比較信號判斷負載狀態，在負載變化使該輸出電壓下降期間，該固定工作時間模式電源供應器產生具有第二脈寬的第二調節信號或者增加該第一調節信號的第一脈寬以增加提供至該固定工作時間模式電源供應器的輸出端的能量，進而防止該輸出電壓過低，同時縮短該輸出電壓的趨穩時間。與現有增加輸出電容的固定工作時間模式電源供應器相比，本發明的固定工作時間電源供應器的成本較低。
[0009]根據本發明，一種固定工作時間模式電源供應器的負載暫態改善方法包括檢測該固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號，根據參考電壓及該回授信號的差值產生誤差信號，比較該誤差信號及一鋸齒波信號產生比較信號，根據該比較信號觸發具有第一脈寬的第一調節信號供調節該輸出電壓，以及根據該鋸齒波信號及該誤差信號其中至少一個以及該比較信號判斷負載狀態。在負載變化使該輸出電壓下降期間，藉由產生具有第二脈寬的第二調節信號或者增加該第一調節信號的第一脈寬以增加提供至該固定工作時間模式電源供應器的輸出端的能量，進而防止該輸出電壓過低，同時縮短該輸出電壓的趨穩時間。
[0010]本發明的固定工作時間電源供應器不但可以防止輸出電壓過低以及縮短輸出電壓的趨穩時間，而且相對於現有增加輸出電容Co的方法，本發明的固定工作時間電源供應器的成本也比較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1顯示現有的固定工作時間電源供應器；
[0012]圖2顯示本發明固定工作時間電源供應器的第一實施例；
[0013]圖3顯示圖2中負載暫態改善電路的第一實施例；
[0014]圖4顯示圖3中信號的時序圖；
[0015]圖5顯示用以達成固定頻率的工作時間產生器及快速響應電路的實施例；
[0016]圖6顯示用以達成固定頻率的快速響應電路的第二實施例；
[0017]圖7顯示用以達成固定電流漣波的工作時間產生器及快速響應電路的實施例；
[0018]圖8顯示用以達成固定電流漣波的快速響應電路的第二實施例；
[0019]圖9顯示本發明固定工作時間電源供應器的第二實施例；
[0020]圖10顯示圖9中負載暫態改善電路的實施例；
[0021]圖11顯示本發明固定工作時間電源供應器的第三實施例；
[0022]圖12顯不圖11中工作時間產生器的第一實施例；
[0023]圖13顯示圖12中時間控制器在固定頻率模式的實施例；
[0024]圖14顯示圖12中時間控制器在固定電流漣波模式的實施例；
[0025]圖15顯示本發明固定工作時間電源供應器的第四實施例；
[0026]圖16顯不圖15中工作時間產生器的實施例；[0027]圖17是根據本發明固定工作時間電源供應器的模擬圖；
[0028]圖18是現有固定工作時間電源供應器的模擬圖；以及
[0029]圖19顯示本發明及現有的固定工作時間電源供應器在負載暫態時的模擬圖。
[0030]附圖標號:
[0031]10鋸齒波產生器
[0032]12補償器
[0033]14比較器
[0034]16工作時間產生器
[0035]18回授電路
[0036]20閘極驅動器
[0037]22負載暫態改善電路
[0038]24取樣及維持電路
[0039]26負載檢測器
[0040]28快速響應電路
.[0041]30鋸齒波信號Vramp
[0042]32取樣信號 Vramp_sh
[0043]34誤差信號 Vcomp
[0044]36比較信號 Scmpl
[0045]38檢測信號 Scmp2
[0046]40電流轉換器
[0047]42比較器
[0048]44與門(and gate)
[0049]46電流轉換器
[0050]48比較器
[0051]50加法器
[0052]52加法器50的輸入端
[0053]54加法器50的輸入端
[0054]56時間控制器
[0055]60輸出電壓Vo
[0056]62輸出電壓Vo
【具體實施方式】
[0057]圖2顯示本發明固定工作時間電源供應器的第一實施例，其除了圖1的電路所示的元件之外，還包括負載暫態改善電路22，負載暫態改善電路22根據鋸齒波信號Vramp、誤差信號Vcomp及比較信號Scmpl判斷負載Ro的狀態,並在負載Ro變化使輸出電壓Vo下降時，產生調節信號Scot2至工作時間產生器16，以使工作時間產生器16產生脈寬較大的調節信號Scotl，調節信號Scotl的脈寬增加表示開關Ml的導通(on)時間增加，輸入端Vin因而可以多輸出一些能量至輸出端Vo以防止輸出電壓Vo過低，同時也可以縮短從負載變化至輸出電壓Vo穩定的趨穩時間(settling time)。[0058]圖3顯示圖2中負載暫態改善電路22的第一實施例，其包括取樣及維持電路24、負載檢測器26及快速響應電路28。圖4顯示圖3中信號的時序圖，其中波形30為鋸齒波信號Vramp,波形32為取樣信號Vramp_sh,波形34為誤差信號Vcomp,波形36為比較信號Scmpl,波形38為檢測信號Scmp2。參照圖2、圖3及圖4,當誤差信號Vcomp等於鋸齒波信號Vramp時，比較器14產生比較信號Scmpl給取樣及維持電路24，如波形30、34及36以及時間tl所示，取樣及維持電路24根據比較信號Scmpl對鋸齒波信號Vramp取樣產生取樣信號Vramp_sh,如波形32所示，取樣信號Vramp_sh可以藉由小電容儲存並於下個周期送出給負載檢測器26，負載檢測器26藉由取樣信號Vramp_sh及誤差信號Vcomp判斷負載Ro的狀態。在正常操作下，誤差信號Vcomp小於或等於取樣信號Vramp_sh,負載檢測器26不會觸發檢測信號Scmp2。當負載Ro變化使輸出電壓Vo下降時，誤差信號Vcomp將大於取樣信號Vramp_sh，如時間t2所示，負載檢測器26因而送出檢測信號Scmp2，快速響應電路28根據檢測信號Scmp2產生調節信號Scot2。鋸齒波信號Vramp的動態谷值是由誤差信號Vcomp決定，因此不論是負載Ro變動或是輸入電壓Vin及輸出電壓No改變，負載暫態改善電路22皆可以防止輸出電壓Vo過低。
[0059]在圖2中，補償器12的反相輸入端及非反相輸入端也可以分別接收參考電壓Vrefl及回授信號Vfb，在這種狀況下，比較器14的反相輸入端及非反相輸入端將分別接收誤差信號Vcomp及鋸齒波信號Vramp,負載檢測器26則在誤差信號Vcomp小於取樣信號Vramp_sh時送出檢測信號Scmp2。
[0060]圖5顯示用以達成固定頻率(Constant Frequency ；CF)的工作時間產生器16及快速響應電路28的實施例。在快速響應電路28中，電流轉換器46根據電流Iinl=Vin/Rl提供與輸入電壓Vin相關的電流Iq對電容Cq充電，開關SWq與電容Cq並聯，比較器48比較輸出電壓Vo及電容Cq的電壓Vcq產生具有脈寬Ton2的調節信號Scot2。在工作時間產生器16中，電流轉換器40根據電流Iinl提供與輸入電壓Vin相關的電流Il對電容Cl充電，開關SWl與電容Cl並聯，比較器42比較輸出電壓No及電容Cl的電壓Vcl產生具有脈寬Tonl的調節信號Scot3，與門44根據調節信號Scot2及Scot3產生調節信號Scotl，其中脈寬Ton2大於脈寬Tonl。當比較器14送出比較信號Scmpl時，工作時間產生器16的開關SWl被導通(turn on)使電容Cl放電，電壓Vcl因而低於輸出電壓Vo而觸發調節信號Scot3，在開關SWl關閉(turn off)後，電流Il對電容Cl充電而使電壓Vcl上升，當電壓Vcl大於輸出電壓Vo時，結束調節信號Scot3。在非負載暫態的情況下，快速響應電路28中的開關SWq保持關閉狀態，電容Cq持續被充電使得電壓Vcq高於輸出電壓No，故此時工作時間產生器16產生脈寬等於Tonl的調節信號Scotl。當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vramp_sh時,負載檢測器26提供檢測信號Scmp2導通快速響應電路28中的開關SWq以使電容Cq放電，電壓Vcq因而低於輸出電壓Vo以觸發調節信號Scot2，在開關SWq關閉(turn off)後，電流Iq對電容Cq充電，當電壓Vcq大於輸出電壓Vo時，結束調節信號Scot2，因此工作時間產生器16產生脈寬Ton2的調節信號Scotl，以使開關Ml導通較長時間，進而防止輸出電壓Vo過低。
[0061]圖6顯示用以達成CF的快速響應電路28的第二實施例，其與圖5的電路同樣包括電流轉換器46、開關SWq、電容Cq及比較器48，但是開關SWq是受控於比較信號ScmpI，此外，圖6的快速響應電路28還包括加法器50、電壓源Vrefq及開關SW2，加法器50結合其輸入端52及54上的電壓產生總和電壓Vsum至比較器48的非反相輸入端，加法器50的輸入端52接收輸出電壓No，電壓源Vrefq連接在加法器50的輸入端54及接地端之間，開關SW2與電壓源Vrefq並聯，而且受控於檢測信號Scmp2。在非負載暫態期間，開關SW2導通使加法器50的輸入端54連接至接地端，故總和電壓Vsum=Vo,當比較器14送出比較信號Scmpl時,開關SWq被導通使電容Cq放電，電壓Vcq因而低於總和電壓Vsum而觸發調節信號Scot2,在開關SWq關閉(turn off)後，電流Iq對電容Cq充電而使電壓Vcq上升，當電壓Vcq大於總和電壓Vsum時,結束調節信號Scot2,藉由設定電流Iq及電容Cq其中至少一個，使得此時的調節信號Scot2的脈寬Ton2小於或等於Toni。當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vramp_sh時,開關SW2被檢測信號Scmpl關閉(turn off),此時總和電壓Vsum=Vo+Vrefq，因此調節信號Scot2的脈寬Ton2增加並且大於Toni。
[0062]圖7顯示用以達成固定電流鏈波(Constant Current Ripple ;CCR)的工作時間產生器16及快速響應電路28的實施例。圖7的工作時間產生器16與圖5的電路同樣包括電流轉換器40、開關SWl、電容Cl、比較器42跟與門44，但是電流轉換器40是根據電流Iin2= (Vin-Vo)/Rl提供與輸入電壓Vin及輸出電壓Vo之間的差值相關的電流II，比較器42是比較參考電壓Vref2及電容Cl的電壓Vcl產生調節信號Scot3。圖7的快速響應電路28與圖5的電路同樣包括電流轉換器46、開關SWq、電容Cq及比較器48，但是電流轉換器46是根據電流Iin2提供與輸入電壓Vin及輸出電壓No之間的差值相關的電流Iq，比較器48是比較參考電壓Vrefq及電容Cq的電壓Vcq產生調節信號Scot2。調節信號Scot2的脈寬Ton2大於調節信號Scot3的脈寬Toni。
[0063]圖8顯示用以達成CCR的快速響應電路28的第二實施例，其與圖7的電路同樣包括電流轉換器46、開關SWq、電容Cq及比較器48,但是開關SWq是受控於比較信號ScmpI,此外圖8的快速響應電路28還包括電壓源Vrefql、電壓源Vrefq2及開關SW2，電壓源Vrefql及Vrefq2串聯在比較器48的非反相輸入端及接地端之間，開關SW2與電壓源Vrefq2並聯。在非負載暫態期間，開關SW2導通，比較器48的非反相輸入端的電壓Vrefq=Vrefql,當比較器14送出比較信號Scmpl時,開關SWq被導通使電容Cq放電，電壓Vcq因而低於電壓Vrefq而觸發調節信號Scot2，在開關SWq關閉(turn off)後，電流Iq對電容Cq充電而使電壓Vcq上升，當電壓Vcq大於電壓Vrefq時,結束調節信號Scot2,藉由設定電流Iq、電容Cq及電壓源Vrefql其中至少一個，使得此時的調節信號Scot2的脈寬Ton2小於或等於Toni。當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vramp_sh時,開關SW2被檢測信號Scmp2關閉(trun off),此時比較器48的非反相輸入端的電壓Vrefq=Vrefql+Vrefq2,因此調節信號Scot2的脈寬Ton2增加並且大於Toni。
[0064]圖9顯示本發明固定工作時間電源供應器的第二實施例，其與圖2的電路具有相同的元件，但是負載暫態改善電路22是根據誤差信號Vcomp及比較信號Scmpl產生調節信號Scot2。圖10顯示圖9中負載暫態改善電路22的實施例，其與圖3的電路同樣具有取樣及維持電路24、負載檢測器26及快速響應電路28，但是取樣及維持電路24是根據比較信號Scmpl對誤差信號Vcomp取樣產生取樣信號Vc0mp_sh，而且負載檢測器26是根據取樣信號Vc0mp_sh及誤差信號Vcomp產生檢測信號Scmp2。當負載Ro變化使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vc0mp_sh時，負載檢測器26產生檢測信號使快速響應電路28產生調節信號Scot2，進而讓開關Ml導通較長的時間以防止輸出電壓Vo過低，以及縮短輸出電壓Vo的趨穩時間。圖10的快速響應電路28的架構可以參考圖5至圖8所示的實施例。
[0065]圖2及圖9中的負載暫態改善電路22也可以與工作時間產生器16結合。圖11顯示本發明固定工作時間電源供應器的第三實施例，其與圖1的電路具有相同的元件，但是工作時間產生器16除了根據比較信號Scmpl觸發調節信號Scotl之外，還根據鋸齒波信號Vramp、誤差信號Vcomp及比較信號Scmpl判斷負載Ro是否變化。當負載Ro變化使輸出電壓Vo下降時，圖11的工作時間產生器16將增加調節信號Scotl的脈寬Tonl，以防止輸出電壓Vo過低，同時也可以縮短輸出電壓No的趨穩時間。
[0066]圖12顯不圖11中工作時間產生器16的實施例,其包括取樣及維持電路24、負載檢測器26及時間控制器56，圖12的取樣及維持電路24及負載檢測器26的操作與圖3的電路相同，時間控制器56根據比較信號Scmpl觸發調節信號Scotl，並且在負載Ro變化使輸出電壓Vo下降時，根據來自負載檢測器26的檢測信號Scmp2增加調節信號Scotl的脈寬 Tonl。
[0067]圖13顯示圖12中時間控制器56在CF模式的實施例，其中電流轉換器40根據電流Iinl提供與輸入電壓Vin相關的電流Il對電容Cl充電，開關SWl與電容Cl並聯，加法器50將其輸入端52及54的電壓結合產生總和電壓Vsum，加法器50的輸入端52接收輸出電壓Vo，電壓源Vref3連接在加法器50的輸入端54及接地端之間，開關SW2與電壓源Vref3並聯，比較器42比較總和電壓Vsum及電容Cl的電壓Vcl產生調節信號Scotl。在非負載暫態期間，開關SW2導通使加法器50的輸入端54連接至接地端，故總和電壓Vsum=Vo,當比較器14送出比較信號Scmpl時，開關SWl被導通使電容Cl放電，電壓Vcl因而低於總和電壓Vsum而觸發調節信號Scotl，在開關SWl關閉(turn off)後，電流Il對電容Cl充電而使電壓Vcl上升，當電壓Vcl大於總和電壓Vsum時，結束調節信號Scotl。當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vramp_sh時，開關SW2被檢測信號Scmp2關閉，此時總和電壓，Vsum = Vo+Vref3,因此電容Cl的電壓Vcl需要較長的時間才能達到總和電壓Vsum，故調節信號Scotl的脈寬Tonl增加。在此實施例中，檢測信號Scmp2調整比較器42的非反相輸入端的電壓Vsum使脈寬Tonl增加,在其他實施例中,檢測信號Scmp2也可以調整電流I1、電容Cl及電壓Vsum其中至少一個來增加脈寬Tonl。
[0068]圖14顯示圖12中時間控制器56在CCR模式的實施例，其中電流轉換器40根據電流Iin2提供與輸入電壓Vin及輸出電壓No之間的差值相關的電流Il對電容Cl充電，開關SWl與電容Cl並聯，電壓源Vref 3及Vref4串聯在比較器42的非反相輸入端及接地端之間，開關SW2與電壓源Vref3並聯，電容Cl提供電壓Vcl至比較器42的反相輸入端，比較器42比較其兩輸入端的電壓產生調節信號Scotl。在非負載暫態期間，開關SW2導通，比較器42的非反相輸入端的電壓Vref2=Vref4，當比較器14送出比較信號Scmpl時，開關SWl被導通使電容Cl放電，電壓Vcl因而低於電壓Vref2而觸發調節信號Scotl，在開關SWl關閉(turn off)後，電流Il對電容Cl充電而使電壓Vcl上升，當電壓Vcl大於電壓Vref2時，結束調節信號Scotl。當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vramp_sh時,開關SW2被檢測信號Scmp2關閉，此時比較器42的非反相輸入端的電壓Vref2=Vref3+Vref4，因此電容Cl的電壓Vcl需要較長的時間才能達到電壓Vref2，故調節信號Scotl的脈寬Tonl增加。在此實施例中，檢測信號Scmp2調整比較器42的非反相輸入端的電壓Vref2使脈寬Tonl增加，在其他實施例中，檢測信號Scmp2也可以調整電流I1、電容Cl及電壓Vref2其中至少一個來增加脈寬Toni。
[0069]圖15顯示本發明固定工作時間電源供應器的第四實施例，其與圖1的電路具有相同的元件，但是工作時間產生器16除了根據比較信號Scmpl觸發調節信號Scotl之外，還根據誤差信號Vcomp及比較信號Scmpl判斷負載Ro是否變化。當負載Ro變化使輸出電壓Vo下降時，圖15的工作時間產生器16將增加調節信號Scotl的脈寬Tonl，以防止輸出電壓Vo過低以及縮短輸出電壓Vo的趨穩時間。
[0070]圖16顯不圖15中工作時間產生器16的實施例,其包括取樣及維持電路24、負載檢測器26及時間控制器56，其中時間控制器56根據比較信號Scmpl觸發調節信號Scotl，取樣及維持電路24根據比較信號Scmpl對誤差信號Vcomp取樣產生取樣信號Vc0mp_sh，負載檢測器26根據取樣信號Vcomp_sh及誤差信號Vcomp判斷負載Ro狀態，當發生負載暫態使誤差信號Vcomp大於取樣信號Vc0mp_sh時，負載檢測器26產生檢測信號Scmp2給時間控制器56以增加調節信號Scotl的脈寬Tonl。圖16的時間控制器56的架構如圖13及圖14所示。
[0071]圖17是根據本發明固定工作時間電源供應器的模擬圖，圖18是現有固定工作時間電源供應器的模擬圖，圖17及圖18的模擬參數是相同的。參照圖17，本發明的固定工作時間電源供應器在負載暫態期間，可以增加調節信號Scotl的脈寬，因此輸出電壓Vo的最低點大約為1.035V。參照圖18，現有的固定工作時間電源供應器在負載暫態期間，調節信號Scotl的脈寬保持不變，使得輸出電壓Vo的最低點約為1.025V，故本發明確實可以防止輸出電壓Vo過低。
[0072]圖19顯示本發明及現有的固定工作時間電源供應器在負載暫態時的模擬圖，其中波形60為本發明固定工作時間電源供應器的輸出電壓Vo，波形62為現有固定工作時間電源供應器的輸出電壓No，從圖19可知，在相同模擬參數下，本發明不論是在輕載轉重載還是重載轉輕載都可以減少輸出電壓Vo的壓降(droop voltage),同時可以使輸出電壓Vo更快恢復穩定。
[0073]本發明的固定工作時間電源供應器不但可以防止輸出電壓過低以及縮短輸出電壓的趨穩時間，而且相對於現有增加輸出電容Co的方法，本發明的固定工作時間電源供應器的成本也比較低。
【權利要求】
1.一種改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的固定工作時間模式電源供應器包括: 回授電路，檢測所述固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號； 補償器，連接所述回授電路，根據所述回授信號與一參考電壓的差值產生誤差信號； 鋸齒波產生器，提供鋸齒波信號； 比較器，連接所述補償器及所述鋸齒波產生器，比較所述誤差信號及所述鋸齒波信號產生比較信號； 工作時間產生器，連接所述比較器，根據所述比較信號觸發具有第一脈寬的第一調節信號供調節所述輸出電壓；以及 負載暫態改善電路，連接所述比較器，根據所述鋸齒波信號及所述誤差信號其中至少一個以及所述比較信號判斷負載狀態，並在負載變化使所述輸出電壓下降期間產生具有第二脈寬的第二調節信號供調節所述輸出電壓以防止所述輸出電壓過低。
2.如權利要求1所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述第二脈寬大於所述第一脈寬。
3.如權利要求1所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述負載暫態改善電路包括: 取樣及維持電路，連接所述鋸齒波產生器及所述比較器，根據所述比較信號對所述鋸齒波信號取樣產生取樣信號； 負載檢測器，連接所述取樣及維持電路及所述補償器，比較所述取樣信號及所述誤差信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及快速響應電路，連接所 述負載檢測器，根據所述檢測信號產生所述第二調節信號。
4.如權利要求1所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述負載暫態改善電路包括: 取樣及維持電路，連接所述補償器及所述比較器，根據所述比較信號對所述誤差信號取樣產生取樣信號； 負載檢測器，連接所述取樣及維持電路及所述補償器，比較所述取樣信號及所述誤差信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及快速響應電路，連接所述負載檢測器，根據所述檢測信號產生所述第二調節信號。
5.如權利要求3或4所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述快速響應電路包括: 電容； 開關，與所述電容並聯，根據所述檢測信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電；以及 第二比較器，連接所述電容，比較所述電容的電壓及所述輸出電壓產生所述第二調節信號。
6.如權利要求3或4所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的快速響應電路包括: 電容；第一開關，與所述電容並聯，根據所述比較信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電； 加法器，結合其輸入端的電壓產生總和電壓，其中所述加法器的第一輸入端接收所述輸出電壓； 電壓源，連接在所述加法器的第二輸入端及接地端之間； 第二開關，與所述電壓源並聯，根據所述檢測信號而關閉；以及第二比較器，連接所述電容及所述加法器，比較所述電容的電壓及所述總和電壓產生所述第二調節信號。
7.如權利要求3或4所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的快速響應電路包括: 電容； 開關，與所述電容並聯，根據所述檢測信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電；以及 第二比較器，連接所述電容，比較所述電容的電壓及一第二參考電壓產生所述第二調節信號。
8.如權利要求3或4所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的快速響應電路包括: 電容； 第一開關，與所述電容並聯，根據所述比較信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電； 第二比較器，具有第一輸入端及第二輸入端，比較所述第一及第二輸入端的電壓產生所述第二調節信號，其中所述第一輸入端連接所述電容； 二電壓源，串聯在所述第二比較器的第二輸入端及一接地端之間；以及 第二開關，與所述二電壓源的其中之一併聯，根據所述檢測信號而關閉。
9.一種改善負載暫態的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的固定工作時間模式電源供應器包括: 回授電路，檢測所述固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號； 補償器，連接所述回授電路，根據參考電壓及所述回授信號的差值產生誤差信號； 鋸齒波產生器，提供鋸齒波信號； 比較器，連接所述補償器及所述鋸齒波產生器，比較所述誤差信號及所述鋸齒波信號產生比較信號；以及 工作時間產生器，連接所述比較器，根據所述比較信號觸發調節信號供調節所述輸出電壓，並且根據所述鋸齒波信號及所述誤差信號其中至少一個以及所述比較信號判斷負載狀態，在負載變化使所述輸出電壓下降期間調整所述調節信號的脈寬以防止所述輸出電壓過低。
10.如權利要求9所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述工作時間產生器包括: 取樣及維持電路，連接所述鋸齒波產生器及所述比較器，根據所述比較信號對所述鋸齒波信號取樣產生取樣信號； 負載檢測器，連接所述取樣及維持電路及所述補償器，比較所述取樣信號及所述誤差信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 時間控制器，連接所述負載檢測器及所述比較器，根據所述比較信號觸發所述調節信號，以及根據所述檢測信號調整所述調節信號的脈寬。
11.如權利要求9所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的工作時間產生器包括: 取樣及維持電路，連接所述補償器及所述比較器，根據所述比較信號對所述誤差信號取樣產生取樣信號； 負載檢測器，連接所述取樣及維持電路及所述補償器，比較所述取樣信號及所述誤差信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 時間控制器，連接所述負載檢測器及所述比較器，根據所述比較信號觸發所述調節信號，以及根據所述檢測信號調整所述調節信號的脈寬。
12.如權利要求10或11所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述時間控制器包括: 電容； 第一開關，與所述電容並聯，根據所述比較信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電； 加法器，結合其輸入端的電壓產生總和電壓，其中所述加法器的第一輸入端接收所述輸出電壓； 電壓源，連接在所述加法器的第二輸入端及接地端之間； 第二開關，與所述電壓源並聯，根據所述檢測信號而關閉；以及 第二比較器，連接所述電容，比較所述電容的電壓及所述總和電壓產生所述調節信號。
13.如權利要求10或11所述的固定工作時間模式電源供應器，其特徵在於，所述的時間控制器包括: 電容； 第一開關，與所述電容並聯，根據所述比較信號而導通使所述電容放電； 電流轉換器，連接所述電容，提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電； 第二比較器，具有第一輸入端及第二輸入端，比較所述第一及第二輸入端的電壓產生所述調節信號，其中所述第一輸入端連接所述電容； 二電壓源，串聯在所述第二比較器的第二輸入端及接地端之間；以及 第二開關，與所述二電壓源的其中之一併聯，根據所述檢測信號而關閉。
14.一種固定工作時間模式電源供應器的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的負載暫態改善方法包括下列步驟: (A)檢測所述固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號；(B)根據參考電壓及所述回授信號的差值產生誤差信號； (C)比較所述誤差信號及一鋸齒波信號產生比較信號； (D)根據所述比較信號觸發具有第一脈寬的第一調節信號供調節所述輸出電壓；以及 (E)根據所述鋸齒波信號及所述誤差信號其中至少一個以及所述比較信號判斷負載狀態，並在負載變化使所述輸出電壓下降期間產生具有第二脈寬的第二調節信號供調節所述輸出電壓以防止所述輸出電壓過低。
15.如權利要求14所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述第二脈寬大於所述第一脈寬。
16.如權利要求14所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述鋸齒波信號取樣產生取樣信號； 比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號產生所述第二調節信號。
17.如權利要求14所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述誤差信號取樣產生取樣信號； 比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號產 生所述第二調節信號。
18.如權利要求16或17所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述根據所述檢測信號產生所述第二調節信號的步驟包括: 根據所述檢測信號使電容放電； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電；以及 比較所述電容的電壓及所述輸出電壓產生所述第二調節信號。
19.如權利要求16或17所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述根據所述檢測信號產生所述第二調節信號的步驟包括: 根據所述比較信號使所述電容放電； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電；比較所述電容的電壓及所述輸出電壓產生所述第二調節信號；以及根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述輸出電壓其中至少一個以使所述第二調節信號具有所述第二脈寬。
20.如權利要求16或17所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述根據所述檢測信號產生所述第二調節信號的步驟包括: 根據所述檢測信號使電容放電； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電；以及 比較所述電容的電壓及一第二參考電壓產生所述第二調節信號。
21.如權利要求16或17所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述根據所述檢測信號產生所述第二調節信號的步驟包括:根據所述比較信號使電容放電； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電； 比較所述電容的電壓及一第二參考電壓產生所述第二調節信號；以及根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述第二參考電壓其中至少一個以使所述第二調節信號具有所述第二脈寬。
22.一種固定工作時間模式電源供應器的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的負載暫態改善方法包括下列步驟: (A)檢測所述固定工作時間模式電源供應器的輸出電壓產生回授信號； (B)根據參考電壓及所述回授信號的差值產生誤差信號； (C)比較所述誤差信號及一鋸齒波信號產生比較信號； (D)根據所述比較信號觸發調節信號供調節所述輸出電壓；以及 (E)根據所述鋸齒波信號及所述誤差信號其中至少一個以及所述比較信號判斷負載狀態，並在負載變化使所述輸出電壓下降時調整所述調節信號的脈寬以防止所述輸出電壓過低。
23.如權利要求22所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟D包括: 根據所述比較信號使電容放電 ； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓相關的電流對所述電容充電；以及 比較所述電容的電壓及所述輸出電壓產生所述調節信號。
24.如權利要求23所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述鋸齒波信號取樣產生取樣信號； 比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述輸出電壓其中至少一個以調整所述調節信號的脈寬。
25.如權利要求23所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述誤差信號取樣產生取樣信號； 比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述輸出電壓其中至少一個以調整所述調節信號的脈寬。
26.如權利要求22所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟D包括: 根據所述比較信號使電容放電； 提供與所述固定工作時間模式電源供應器的輸入電壓及所述輸出電壓之間的差值相關的電流對所述電容充電；以及 比較所述電容的電壓及一第二參考電壓產生所述調節信號。
27.如權利要求26所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述鋸齒波信號取樣產生取樣信號；比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述第二參考電壓其中至少一個以調整所述調節信號的脈寬。
28.如權利要求26所述的負載暫態改善方法，其特徵在於，所述的步驟E包括: 根據所述比較信號對所述誤差信號取樣產生取樣信號； 比較所述誤差信號及所述取樣信號以判斷負載狀態，並在所述誤差信號大於所述取樣信號時產生檢測信號；以及 根據所述檢測信號調整所述電容、所述電流及所述第二參考電壓其中至少一個以調整所述調節信號的脈寬。·
【文檔編號】H02M3/10GK103427634SQ201210187809
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年6月8日 優先權日:2012年5月24日
【發明者】陳文瑋 申請人:立錡科技股份有限公司