电源转换器及其操作方法技术

本发明专利技术公开一种电源转换器。电源转换器包括比较器及导通时间产生器。比较器比较第一输入信号及第二输入信号以提供控制信号。导通时间产生器耦接比较器。导通时间产生器包括多个导通时间产生单元、逻辑单元及计算单元。导通时间产生器根据控制信号通过该些导通时间产生单元及逻辑单元产生多个导通时间信号，并由计算单元根据该些导通时间信号形成脉宽调变信号。该些导通时间信号的导通时间的工作周期至少部分交迭，致使脉宽调变信号的导通时间的工作周期增大。

【技术实现步骤摘要】
电源转换器及其操作方法
本专利技术与电源转换器(powerconverter)有关，特别是关于一种能自动延伸导通时间(on-time)以增进其暂态反应速度(transientresponse)的电源转换器及其操作方法。
技术介绍
近年来，电源供应电路已广泛使用在不同电子产品上，例如可携式电子产品、电脑产品等。电源供应电路可提供电压或电流转换或是提供具有固定电压或电流的电力以供电子产品使用。在电源供应电路中，电源集成电路(Powerintegratedcircuit,PowerIC)为必要的主动元件之一。请参照图1及图2，图1图示传统具有恒定导通时间(ConstantOn-Time,COT)的系统架构的电源转换器的示意图；图2图示图1的电源转换器进行抽载时的输出波形时序图。如图1及图2所示，在传统的恒定导通时间的系统架构下，电源转换器1的每一个输出周期皆由固定的导通时间(on-time)加上可变的关闭时间(off-time)构成，由于关闭时间不会为零，所以会有一最小关闭时间(minimumoff-time)△Toff(min)的设计。当系统负载变大时，导通时间计算器14所输出的脉宽调变信号PWM的频率将会升高以提供更快的暂态反应速度(transientresponse)。然而，由于有最小关闭时间△Toff(min)的设计，使得脉宽调变信号PWM无法一直维持在高准位，故无法连续输出电感电流IL，导致需耗费较长的时间才能提供足够的能量将输出电压VOUT拉回，因而造成下冲(undershoot)现象及输出电压稳定性等问题。虽然可通过跳过关闭时间(skipoff-time)等技术来加以改善，但却也相对应地增加电源转换器1的电路复杂度及制造成本。
技术实现思路
因此，本专利技术提出一种电源转换器及其操作方法，以解决现有技术所遭遇到的上述问题。根据本专利技术的一具体实施例为一种电源转换器。于此实施例中，电源转换器包括比较器及导通时间产生器。比较器比较第一输入信号及第二输入信号以提供控制信号。导通时间产生器耦接比较器。导通时间产生器包括多个导通时间产生单元、逻辑单元及计算单元。导通时间产生器根据控制信号通过该些导通时间产生单元及逻辑单元产生多个导通时间信号，并由计算单元根据该些导通时间信号形成脉宽调变信号。该些导通时间信号的导通时间的工作周期至少部分交迭，致使脉宽调变信号的导通时间的工作周期增大。于一实施例中，计算单元耦接逻辑单元，用以自逻辑单元接收该些导通时间信号，并将该些导通时间信号相加，以形成脉宽调变信号。于一实施例中，该些导通时间产生单元至少包括第一导通时间产生单元及第二导通时间产生单元。第一导通时间产生单元耦接比较器，用以根据控制信号开始进行第一导通时间的第一阶段的计算。第二导通时间产生单元耦接至第一导通时间产生单元与逻辑单元之间。当第一导通时间产生单元完成第一导通时间的第一阶段的计算时，第二导通时间产生单元开始进行第一导通时间的第二阶段的计算且第一导通时间产生单元开始进行第二导通时间的第一阶段的计算。于一实施例中，逻辑单元包括多个正反器、设定单元及重新设定单元。该些正反器分别耦接至计算单元，用以输出该些导通时间信号至计算单元。设定单元分别耦接第一导通时间产生单元及该些正反器，用以选择性地于该些正反器之间进行切换。重新设定单元分别耦接第二导通时间产生单元及该些正反器，用以选择性地于该些正反器之间进行切换。于一实施例中，计算单元耦接该些导通时间产生单元，用以自该些导通时间产生单元接收该些导通时间信号，并将该些导通时间信号相加，以形成脉宽调变信号。于一实施例中，该些导通时间产生单元至少包括第一导通时间产生单元及第二导通时间产生单元。第一导通时间产生单元耦接于逻辑单元与计算单元之间，用以于第一时间根据控制信号开始进行第一导通时间的计算。第二导通时间产生单元耦接于逻辑单元与计算单元之间，用以于第二时间根据控制信号开始进行第二导通时间的计算，其中第一时间与第二时间的间隔为延迟时间。于一实施例中，逻辑单元包括多个正反器及延迟单元。该些正反器至少包括第一正反器及第二正反器，第一正反器耦接于比较器与第一导通时间产生单元之间，第二正反器耦接于比较器与第二导通时间产生单元之间，第一正反器及第二正反器分别输出控制信号至第一导通时间产生单元及第二导通时间产生单元。延迟单元分别耦接至该些正反器与该些导通时间产生单元之间，用以根据控制信号产生延迟时间至第一导通时间产生单元或第二导通时间产生单元。根据本专利技术的另一具体实施例为一种电源转换器操作方法。于此实施例中，电源转换器操作方法用以操作电源转换器。电源转换器包括比较器及导通时间产生器。电源转换器操作方法包括下列步骤：(a)通过比较器比较第一输入信号及第二输入信号，以提供控制信号；(b)通过导通时间产生器根据控制信号产生多个导通时间信号并根据该些导通时间信号形成脉宽调变信号。其中，该些导通时间信号的导通时间的工作周期至少部分交迭，致使脉宽调变信号的导通时间的工作周期增大。相较于现有技术，本专利技术所提出的电源转换器及其操作方法具有下列优点：(1)利用多段式的导通时间计算搭配多相迭加运算实现根据抽载自动延伸导通时间(on-timeextension)的功能，以提供足够能量将电源转换器的输出电压快速拉回；(2)能够提升电源转换器于重载发生时的暂态反应速度(transientresponse)；(3)电路架构简单，不需额外增加电路复杂度及成本；(4)当多相电路要转换为单相电路时，仅需利用既有电路即可实现自动延伸导通时间的功能。关于本专利技术的优点与精神可以通过以下的专利技术详述及附图得到进一步的了解。附图说明图1图示传统具有恒定导通时间的系统架构的电源转换器。图2图示图1中的电源转换器进行抽载时的输出波形时序图。图3图示根据本专利技术的一实施例的电源转换器的示意图。图4图示图3中的导通时间产生器的一实施例。图5图示具有图4中的导通时间产生器的电源转换器进行抽载时的输出波形时序图。图6图示图3中的导通时间产生器的另一实施例。图7图示具有图6中的导通时间产生器的电源转换器进行抽载时的输出波形时序图。图8图示根据本专利技术的另一具体实施例的电源转换器操作方法的流程图。主要元件符号说明：S10～S14：流程步骤1、3：电源转换器10、30：斜波产生器12、32：误差放大器14、34、34’：导通时间产生器LU：逻辑单元TG1：第一导通时间产生单元TG2：第二导通时间产生单元16、36：脉宽调变驱动器18、38：输出级OR：计算单元SET：设定单元RESET：重新设定单元FF1：第一正反器FF2：第二正反器ST：控制信号P1：第一相导通时间P2：第二相导通时间PWM：脉宽调变信号L：输出电感C：输出电容R：回馈电阻VIN：输入电压VREF：参考电压COMP：误差放大信号RAMP：斜波信号VOUT：输出电压IL：输出电感电流UG：第一开关控制信号LG：第二开关控制信号SW1：第一开关SW2：第二开关△Toff(min)：最小关闭时间t1～tn：第一时间～第n时间△Td：延迟时间DELAY：延迟单元具体实施方式根据本专利技术的一较佳具体实施例为一种电源转换器。于此实施例中，本专利技术提出的电源转换器应用于电源集成电路(PowerIC)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源转换器，其特征在于包括：一比较器，用以比较一第一输入信号及一第二输入信号，以提供一控制信号；以及一导通时间产生器，耦接上述比较器，上述导通时间产生器包括多个导通时间产生单元、一逻辑单元及一计算单元，上述导通时间产生器根据上述控制信号通过该些导通时间产生单元及上述逻辑单元产生多个导通时间信号，并由上述计算单元根据该些导通时间信号形成一脉宽调变信号，其中，该些导通时间信号的导通时间的工作周期至少部分交迭，致使上述脉宽调变信号的导通时间的工作周期增大。

【技术特征摘要】
2013.05.17 TW 1021175421.一种电源转换器，其特征在于包括：一比较器，用以比较一第一输入信号及一第二输入信号，以提供一控制信号；以及一导通时间产生器，耦接上述比较器，上述导通时间产生器包括多个导通时间产生单元、一逻辑单元及一计算单元，上述导通时间产生器根据上述控制信号通过该些导通时间产生单元及上述逻辑单元产生多个导通时间信号，并由上述计算单元根据该些导通时间信号形成一脉宽调变信号，其中，该些导通时间信号的导通时间的工作周期至少部分交迭，致使上述脉宽调变信号的导通时间的工作周期增大，该些导通时间产生单元至少包括：一第一导通时间产生单元，耦接上述比较器，用以根据上述控制信号开始进行一第一导通时间的一第一阶段的计算；以及一第二导通时间产生单元，耦接至上述第一导通时间产生单元与上述逻辑单元之间，当上述第一导通时间产生单元完成上述第一导通时间的上述第一阶段的计算时，上述第二导通时间产生单元开始进行上述第一导通时间的一第二阶段的计算且上述第一导通时间产生单元开始进行第二导通时间的一第一阶段的计算。2.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，上述计算单元耦接上述逻辑单元，用以自上述逻辑单元接收该些导通时间信号，并将该些导通时间信号相加，以形成上述脉宽调变信号。3.如权利要求2所述的电源转换器，其特征在于，上述逻辑单元包括：多个正反器，分别耦接至上述计算单元，用以输出该些导通时间信号至上述计算单元；一设定单元，分别耦接上述第一导通时间产生单元及该些正反器，用以选择性地于该些正反器之间进行切换；以及一重新设定单元，分别耦接上述第二导通时间产生单元及该些正反器，用以选择性地于该些正反器之间进行切换。4.如权利要求1所述的电源转换器，其特征在于，上述计算单元耦接该些导通时间产生单元，用以自该些导通时间产生单元接收该些导通时间信号，并将该些导通时间信号相加，以形成上述脉宽调变信号。5.一种电源转换器操作方法，用以操作一电源转换器，上述电源转换器包括一比较器及一导通时间产生器，其特征在于，上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：萧智文，张志廉，
申请(专利权)人：力智电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71