一种同步切换式电压转换器，具有电感、第一开关、第二开关、电流比较单元、及时间计算单元。电流比较单元用以判别电感电流是否等于零。时间计算单元用以计算第二开关的导通持续时间，使得在轻载模式时可避免电感电流发生逆流现象，并进而提升功率效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及 一 种同步切换式电压转换器(Synchronous Switching Voltage Converter),尤其涉及一种用于防止电流由输 出端往输入端逆流的同步切换式电压转换器。
技术介绍
图1示出公知的同步切换式电压转换器10的电路图。同步切换 式电压转换器10具有切换控制电路12、电感L1、输出电容Cw、开 关SP1、及开关SN1。输入电压V^耦合到输入端IN1且输出电压V。, 耦合到输出端01。同步切换式电压转换器10属于升压型，亦即将较 低的输入电压Vw转换成较高的输出电压VM。电感Ll耦合到输入端 INI与切换节点N1之间。开关SP1耦合到切换节点N1与输出端Ol 间，而开关SN1则耦合到切换节点N1与地面电位间。此外，输出电 容C。i耦合到输出端01，以便对输出电压L进行滤波。在图l所示 的例子中，开关SP1由PM0S晶体管所实施而开关SN1则由丽0S晶 体管所实施。切换控制电路12施加驱动信号DN1以决定开关SN1的 导通(0N)与不导通(0FF)，且施加驱动信号DPI以决定开关SP1的导 通与不导通。具体而言，切换控制电路12基于输出电压L的反馈而决定驱 动信号DN1及DP1的占空因数，以将输出电压L调节到目标值。当 输出电压V。,低于目标值时，驱动信号DN1及DP1的占空因数将会变 大，以提高输出电压V。,。当输出电压L高于目标值时，驱动信号 DN1及DP1的占空因数将会变小，以降低输出电压L。图2 (a)示出电感Ll的电流Iu在重载(Heavy Loading)时的波形 时序图，而图2(b)则示出电感Ll的电流Iu在轻载(Light Loading) 时的波形时序图。如图2(a)所示，当输出端01处于重载时，电感Ll的电流Iu不会发生逆流的现象。然而，如图2(b)所示，当输出 端01处于轻载时，电感Ll的电流Iu在时间Ta至TB之间会逆转方向 而由输出端01往输入端IN1逆流，因而降低功率效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种逆向电流保护装置，应用于同步切 换式电压转换器，在轻载时可防止电感电流由输出端往输入端逆流， 进而提升功率效率。依据本专利技术的目的，提供一种同步切换式电压转换器将输入电压转换成输出电压，其具有切换电路、电流检测单元、电流比较 单元、以及时间计算单元。切换电路具有第一开关、第二开关、与 电感。该第一开关、该第二开关、与该电感共同耦合到切换节点， 且该电感流过第一电流。电流检测单元用以提供第二电流，该第二 电流正比于该第一电流。电流比较单元通过比较A^2(x+y)与 I2(x+A*y)以判别该第一电流是否在时间x等于零，其中A为常数且 满足不等式0〈A〈1， y表示该第一开关的导通持续时间，L(x+y)表示 该第二电流在时间x+y的电流值，而12"+八*7)表示该第二电流在时 间x+A*y的电流值。时间计算单元利用第三电流与第S周期时该第 二开关的导通持续时间TVs,用以计算出第(S+l)周期时该第二开关的 导通持续时间TPS+1，其中该第三电流正比于该第一电流且S为大于1 的正整数。该电流检测单元、该电流比较单元、及该时间计算单元 用以避免该第一 电流发生逆流现象。附图说明图1示出公知的同步切换式电压转换器的电路图； 图2(a)示出重载时公知的电感电流的波形时序图； 图2(b)示出轻载时公知的电感电流的波形时序图； 图3示出依据本专利技术的同步切换式电压转换器的电路图； 图4(a)示出依据本专利技术的同步切换式电压转换器在重载模式时 的操作方法的波形时序图；图4 (b)示出依据本专利技术的同步切换式电压转换器由重载模式变 为轻载模式时的操作方法的波形时序图。具体实施例下文中的说明与附图将使本专利技术的前述与其他目的、特征、与 优点更明显。这里将参照附图详细说明依据本专利技术的优选实施例。图3示出依据本专利技术的同步切换式电压转换器30的电路图。同 步切换式电压转换器30具有切换控制电路32、电感L、输出电容C。、 开关SP、及开关SN。输入电压Vin耦合到输入端IN且输出电压V。 耦合到输出端O。同步切换式电压转换器30属于升压型，亦即将较 低的输入电压Vi。转换成较高的输出电压V。。电感L耦合到输入端IN 与切换节点N之间，且电感L流过电流I,。开关SP耦合到切换节点 N与输出端0之间，而开关SN则耦合到切换节点N与地面电位之间。 此外，输出电容C。耦合到输出端0，且输出端0耦合到切换控制电 路32。在图3所示的例子中，开关SP由PMOS晶体管所实施而开关 SN则由NMOS晶体管所实施。切换控制电路32施加驱动信号DN以决 定开关SN的导通与不导通，且施加驱动信号DP以决定开关SP的导 通与不导通。图4(a)示出输出端O处于重载时，驱动信号DN、驱动信号DP、 以及电流I,的波形时序图。当驱动信号DN及DP为高电平时，开关 SN导通而开关SP不导通，此时电感L的电流I,会逐渐增加。当驱 动信号DN及DP为低电平时，幵关SN不导通而开关SP导通，此时 电感L的电流L会逐渐减少。在此重载模式操作下电流L不会发生 逆流的现象。图4(b)则示出输出端O由重载变为轻载时，驱动信号DN、驱 动信号DP、以及电流I的波形时序图。请同时参照图3、图4(a)及 图4(b)以便详细说明依据本专利技术的切换控制电路32的操作方式。 如图3所示，切换控制电路32包含电流检测单元34、电流比较单元 36、以及时间计算单元38，用以避免电感L的电流I!发生逆流的现 象。电流检测单元34根据电流L而产生电流l2及l3，其中12二13且电流12正比于电流L，用以提供电流12至电流比较单元36且提供电 流13至时间计算单元38。如图4(a)所示，开关SN在时间x开始导通，此时电流I,为最 小值I^。当经过开关SN导通持续时间y后，电流I,在时间z为最 大值I^且z二x + y。为了避免电感L的电流I,产生逆向电流，首 先必须检测电流I,何时减少至零。电流比较单元36通过比较 A化(x+y)与12(x+A求y)以判别电流I,是否在时间x等于零，其中A 为常数且满足不等式0<A〈1。 12(x+y)表示电流12在时间x+y的电流 值，而I2(x+A*y)表示电流12在时间x+A*y的电流值。因为电流12 正比于电感L的电流L，所以电流比较单元36利用电流12来取代电 流L以作为比较之用，其中LFBH^，B为常数且满足不等式0〈B<1。为了易于实施且便于以下说明，本专利技术选择A = 0. 5。 I2(x+0. 5*y) 表示电流12在时间w的电流值，L(x+0. 5*7)表示电流L在时间w的 电流值，其中Ii(w) = 0. 5水(I^+IJ且w 二 x +0. 5*y。故A*I2(x+y) 二 0. 5*I2(z) = 0.5*B*Imax，且I2(x+A*y) 二 I2(x+0.5*y) 二 I2(w)= 0. 5*B*(U+LX)。当I^大于零，表示12(x+A沐y)大于A*I2(x+y)，电 流比较单元36输出低电平的比较信号CP。当L,n降至零，表示 I2 (x+A*y)等于A*I2 (x+y)，电流比较单元36则输出高电平的比较信 号CP。如图4(b)所示，驱动信号DN及D本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种切换式电压转换器，用以将输入电压转换成输出电压，包括： 切换电路，具有第一开关、第二开关、与电感，其中该第一开关、该第二开关、与该电感共同耦合到切换节点，且该电感流过第一电流； 电流检测单元，用以提供第二电流，所述第二电流正比于所述第一电流；以及 电流比较单元，通过比较Ａ＊Ｉ↓［２］（ｘ＋ｙ）与Ｉ↓［２］（ｘ＋Ａ＊ｙ）以判别所述第一电流是否在时间ｘ等于零，其中Ａ为常数且满足不等式０＜Ａ＜１，Ｙ表示所述第一开关的导通持续时间，Ｉ↓［２］（ｘ＋ｙ）表示所述第二电流在时间ｘ＋ｙ的电流值，而Ｉ↓［２］（ｘ＋Ａ＊ｙ）表示所述第二电流在时间ｘ＋Ａ＊ｙ的电流值。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张简上裕，
申请(专利权)人：致新科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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