基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置，能够侦测电压转换器的瞬态事件，包括比较器、逻辑电路和控制器。比较器根据控制器的两个合成信号产生逻辑控制信号至逻辑电路。逻辑电路产生具有导通时间脉冲宽度的脉冲控制信号，以根据逻辑控制信号给电压转换器的输出级电路的输出电容充电。控制器耦通过产生斜坡电压信号的方式，以及基于参考电压放大输出电压纹波信号的方式产生所述两个合成信号至比较器，以及，用于根据被放大后的输出电压纹波信号侦测瞬态事件并动态地调整脉冲控制信号的导通时间脉冲宽度。本发明专利技术还提供了一种相关的方法。采用本发明专利技术，能够侦测瞬态事件，且侦测到瞬态事件时能够适应性地调整导通时间脉冲宽度。

Device and method based on constant conduction time pulse width control

The invention provides a device based on constant conduction time pulse width control, which can detect transient events of voltage converter. The comparator generates a logic control signal to the logic circuit according to the two synthetic signals of the controller. The logic circuit generates a pulse control signal having a turn-on time pulse width to charge the output capacitor of the output stage circuit of the voltage converter according to the logic control signal. The controller generates a ramp voltage signal through the coupling way, and generate the two synthetic signal to the comparator reference voltage amplifier output voltage ripple signal based on the way and, according to the output voltage ripple signal detection of transient events is amplified and dynamically adjust the pulse control signal conduction time pulse width. The invention also provides a relative method. By adopting the invention, the transient events can be detected, and the turn-on time pulse width can be adjusted adaptively when the transient events are detected.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电压转换器(voltageconverter)方案，更特别地，涉及一种在电压转换器中使用的基于恒定导通时间(on-time)脉冲宽度控制的装置及方法，且具有快速瞬态响应能力和响应瞬态事件的发生而自适应调整所述导通时间脉冲宽度的灵活性。
技术介绍
通常来讲，传统的恒定导通时间控制器往往受其输出电容的小等效串联电阻(equivalentseriesresistor，ESR)的限制。由于ESR太小，因此传统的控制器不能够有效地反映/侦测输出电压的纹波(ripple)而难以侦测或响应瞬态事件的发生。为改善此问题，一些传统方案被提出。然而，这些传统方案中的一部分仍然不能够有效地侦测或响应瞬态事件的发生。此外，所述传统方案中的另一部分会采用某些(certain)固定值来设置所述导通时间脉冲宽度。然而，由于瞬态变化的事件并不往往是相同的，因此，采用所述固定值来设置所述导通时间脉冲宽度是不灵活的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置及方法，以解决上述问题。根据本专利技术的实施例，公开了一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置，能够侦测电压转换器的瞬态事件。该装置包括比较器、逻辑电路和控制器。比较器用于根据控制器的两个合成信号产生逻辑控制信号至所述逻辑电路。逻辑电路耦接于所述比较器，且用于产生具有导通时间脉冲宽度的脉冲控制信号，以根据所述逻辑控制信号给所述电压转换器的输出级电路的输出电容充电。控制器耦接于所述比较器和所述逻辑电路，且用于通过产生斜坡电压信号的方式，以及基于参考电压放大输出电压纹波信号的方式产生所述两个合成信号至所述比较器，以及，用于根据被放大后的输出电压纹波信号侦测所述瞬态事件并适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。根据本专利技术实施例，公开了一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的方法，能够侦测电压转换器的瞬态事件。该包括：利用比较器根据两个合成信号产生逻辑控制信号至逻辑电路；根据所述逻辑控制信号产生具有导通时间脉冲宽度的脉冲控制信号，以给所述电压转换器的输出电容充电；通过产生电压斜波信号的方式，以及基于参考电压放大输出电压纹波信号的方式产生所述两个合成信号至所述比较器；以及根据被放大后的输出电压纹波信号侦测所述瞬态事件，并适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。采用上述基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置或方法能够侦测电压转换器的瞬态事件，具有快速瞬态响应能力以及具有响应瞬态事件的发生而适应性调整所述导通时间脉冲宽度的灵活性。本领域技术人员在阅读附图所示优选实施例的下述详细描述之后，可以毫无疑义地理解本专利技术的这些目的及其它目的。附图说明图1是根据本专利技术实施例的一种电压转换器的示意图；图2A是根据本专利技术第一实施例说明图1所示的估计电路的示意图；图2B是说明图2A所示的信号VC、VCH、VCL、VCTRL1和VCTRL2的一种示例的示意图；图3A是根据本专利技术第二实施例说明图1所示的估计电路和产生器的示意图；图3B是说明图3A和图1所示的部分信号VC1、VCH、IL、Ton和Vton的一种示例的示意图；图4A是根据本专利技术第三实施例说明图1所示的估计电路和产生器的示意图；图4B是说明图4A和图1所示的部分信号VC1、VCH、IL、Ton和Vton的一种示例的示意图；图5是根据本专利技术第四实施例示出图1所示的估计电路和产生器的电路元件的示意图；图6是根据本专利技术第五实施例示出图1所示的估计电路和产生器的电路元件的示意图；图7A是根据本专利技术第六实施例说明图1所示的估计电路和产生器的电路元件的示意图；图7B是说明图7A和图1所示的部分信号VC1、VCL、IL、Ton和Vton的一种示例的示意图；图8A是根据本专利技术第七实施例说明图1所示的估计电路和产生器的示意图；图8B是说明图8A和图1所示的部分信号VC1、VCTL、IL、Ton和Vton的一种示例的示意图。具体实施方式以下描述为本专利技术实施的较佳实施例。以下实施例仅用来例举阐释本专利技术的技术特征，并非用来限制本专利技术的范畴。在通篇说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的元件。所属领域技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的元件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区别元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区别的基准。本专利技术中使用的术语“元件”、“系统”和“装置”可以是与计算机相关的实体，其中，该计算机可以是硬件、软件、或硬件和软件的结合。在以下描述和权利要求书当中所提及的术语“包含”和“包括”为开放式用语，故应解释成“包含，但不限定于…”的意思。此外，术语“耦接”意指间接或直接的电气连接。因此，若文中描述一个装置耦接于另一装置，则代表该装置可直接电气连接于该另一装置，或者透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该另一装置。请参照图1，图1是根据本专利技术实施例的一种电压转换器100的示意图。本实施例中的电压转换器100可以是直流(DC)至直流(DC)降压(buck)转换器(但不限于此)，以及，电压转换器100可包括装置(apparatus)103和输出级电路(outputstagecircuit)120，其中，装置103可包括控制器105、比较器110和逻辑电路(logiccircuit)115。控制器105包括误差放大器(erroramplifier)1051、斜坡电压产生器(voltagerampgenerator)1057和估计电路(estimationcircuit)1052。逻辑电路115可包括脉冲控制信号产生器(generator)1151和控制逻辑(controllogic)1153。输出级电路120可包括两个开关晶体管HSFET、LSFET、输出电感(inductor)Lout和输出电容Cout，其中，负载电流IL流经输出电感Lout。电压转换器100(如直流至直流降压转换器)用于接收直流(DC)输入电压VIN，以产生并输出具有直流输出电压的输出电压信号Vout，其中，输出电压信号Vout上可能会出现电压纹波。装置103产生脉冲控制信号Ton，以控制开关晶体管HSFET、LSFET的通/断(ON/OFF)，从而在脉冲控制信号Ton的导通时间脉冲宽度期间给电容Cout充电，以及，在脉冲控制信号Ton的断开时间(off-time)脉冲宽度期间控制电容Cout是放电的。装置103包括基于恒定导通时间脉冲宽度控制的操作，以及可被视作基于恒定导通时间脉冲宽度控制的控制器。所述基于恒定导通时间脉冲宽度控制的操作(或控制器)意味着装置103被设置为：在正常(normal)的负载条件下，于每个周期期间采用固定/恒定的导通时间脉冲宽度去控制开关晶体管HSFET、LSFET的通/断状态；若所述负载条件改变(即发生瞬态事件)，则装置103适应性地延长(extend)或减小(decrease)/缩短(shorten)所述导通时间脉冲宽度。传统的恒定接通时间控制器会受到输出电容的小等效串联电阻(ESR)的限制；由于ESR太小，传统的控制器不能够有效地反映/侦测到输出电压纹波。这导致了传统的恒定接通时间控制器的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置，能够侦测电压转换器的瞬态事件，其特征在于，包括：比较器、逻辑电路和控制器；所述比较器用于根据所述控制器的两个合成信号产生逻辑控制信号至所述逻辑电路；所述逻辑电路耦接于所述比较器，用于根据所述逻辑控制信号产生具有导通时间脉冲宽度的脉冲控制信号，以给所述电压转换器的输出级电路的输出电容充电；以及所述控制器耦接于所述比较器和所述逻辑电路，用于通过产生斜坡电压信号，以及基于参考电压和所述输出级电路的输出电压信号产生输出电压纹波信号并对所述输出电压纹波信号进行放大来产生所述两个合成信号至所述比较器，以及，用于根据被放大后的输出电压纹波信号侦测所述瞬态事件并适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。

【技术特征摘要】
2015.07.23 US 62/195,927;2016.01.28 US 15/009,8061.一种基于恒定导通时间脉冲宽度控制的装置，能够侦测电压转换器的瞬态事件，其特征在于，包括：比较器、逻辑电路和控制器；所述比较器用于根据所述控制器的两个合成信号产生逻辑控制信号至所述逻辑电路；所述逻辑电路耦接于所述比较器，用于根据所述逻辑控制信号产生具有导通时间脉冲宽度的脉冲控制信号，以给所述电压转换器的输出级电路的输出电容充电；以及所述控制器耦接于所述比较器和所述逻辑电路，用于通过产生斜坡电压信号，以及基于参考电压和所述输出级电路的输出电压信号产生输出电压纹波信号并对所述输出电压纹波信号进行放大来产生所述两个合成信号至所述比较器，以及，用于根据被放大后的输出电压纹波信号侦测所述瞬态事件并适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器包括：斜坡电压产生器，用于产生所述斜坡电压信号；其中，所述斜坡电压信号被作为所述两个合成信号的其中一个合成信号；误差放大器，耦接于所述比较器的输入端，用于接收所述参考电压和所述输出电压信号，以根据所述参考电压和所述输出电压信号的差异产生所述输出电压纹波信号并对所述输出电压纹波信号进行放大；其中，所述被放大后的输出电压纹波信号被作为所述两个合成信号的其中另一个合成信号；以及估计电路，耦接于所述误差放大器，用于根据所述被放大后的输出电压纹波信号侦测所述瞬态事件，以适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述估计电路包括：阈值电压产生器，用于给所述被放大后的输出电压纹波信号产生特定的阈值电压；以及比较电路，耦接于所述阈值电压产生器，用于比较所述被放大后的输出电
\t压纹波信号和所述特定的阈值电压，以产生控制信号去适应性地调整所述脉冲控制信号的所述导通时间脉冲宽度。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述阈值电压产生器包括：电流源；电阻，耦接在所述电流源和所述被放大后的输出电压纹波信号之间；以及电容，具有耦接于接地电平的第一端和耦接于所述电流源和所述电阻之间的节点的第二端，且所述第二端耦接至所述比较电路的输入；其中，所述特定的阈值电压是根据所述电流源和所述电阻在所述电容的第二端上产生的。5.如权利要求3或4所述的装置，其特征在于，若所述特定的阈值电压是高阈值电压，则当所述被放大后的输出电压纹波信号高于所述特定的阈值电压时，所述估计电路确定出所述瞬态事件发生；或者，若所述特定的阈值电压是低阈值电压，则当所述被放大后的输出电压纹波信号低于所述特定的阈值电压时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华强，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71