提供给切换式调节器的精准平均电流限制电路及方法技术

一种提供给切换式调节器的精准平均电流限制电路和方法，所述切换式调节器藉一电感将一输入电压转换为一电感电流，其特征在于，包括：适于感测所述电感电流并相应地产生第一讯号的感测组件；适于比较所述输入电压与所述第一讯号并相应地决定过载讯号的电流过载比较器；适于将所述第一讯号滤波并相应地产生第二讯号的滤波电路；适于将所述输入电压偏移一电压并相应产生第三讯号的偏移电路；和适于根据所述第二讯号及所述第三讯号之间的差值并相应地产生补偿讯号给所述电流过载比较器的电流过载误差放大器；其中，所述电流过载比较器由所述补偿讯号相应地调整其产生所述过载讯号的条件。采用本发明专利技术的电路和方法能够精准调控电感电流平均值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关一种切换式调节器，特别是关于一种提供给切换式调 节器的精准平均电流限制电路及方法。
技术介绍
通用序列总线(Universal Serial Bus; USB)的规范规定，USB在中 止(suspend)模式下只能从上游处抽取500ix A，配置模式下为500mA， 而未配置模式下则是lOOmA，且中止模式下的消耗电流不能超过 500mA。这些规范是非常重要的特性，因此，提供电流给USB的供电 装置必须要能提供稳定的输出电流。切换式调节器(Switching Regulator)是直流对直流(DC/DC)转换器 中电源转换率最高，但电源洁净度也最难掌控的一种。熟悉电源转换 技术的人员熟知，切换式调节器是由一控制电路控制其功率级中开关 的切换，将输入电压转换为一电感电流，对输出电容充电以产生输出 电压。例如，图1显示一种固定时脉切换式调节器的电感电流的波形， 当时脉周期CLK切换到低准位时，功率级被切换使得电感电流下降， 直到时脉周期CLK切换到高准位，才又切换功率级使电感电流上升， 并配合电流过载(Over Current; OC)电路，在电感电流达到临界值时强 迫切换功率级使电感电流下降。然而，切换式调节器的电感电流与输 入电压和输出电压间的关系相关，例如将切换式调节器做为充电器来 说，在一开始充电时，被充电端的电压低，对充电器而言即为其输出 电压低，此时输入电压与输出电压的间的差异大，电感电流大，但充 电一段时间后，被充电端的电压会上升，对充电器而言即为其输出电 压变高，换言的，输入电压和输出电压变得接近，使得电感电流降低。 因此在输入和输出电压之间的关系不固定的情况下，即使以峰值电流(peak current)做电流过载触发控制，切换式调节器输出的平均电感电 流仍难固定。图2显示一种藉由上、下缘触发控制的切换式调节器的电感电流 波形，电感电流上升到上缘时触发电流限制使得功率级切换，电感电 流下降到下缘时，电流限制释放，电感电流再次上升，如此重复使得 电感电流在一范围内变动，但仍无法精准地控制电感电流的平均值。因此，一种可以精准调控电感电流平均值的切换式调节器及其方 法极为人们所期待。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种为切换式调节器提供精准平均 电流限制的电路。本专利技术的另一个目的在于提供一种为切换式调节器提供精准平 均电流限制的方法。本专利技术的又一个目的在于提供一种可精准调控平均电感电流的 切换式调节器。实现上述专利技术的技术解决方案是一种提供给切换式调节器的精准平均电流限制电路，所述切换式调节器 藉一电感将一输入电压转换为一电感电流，其特征在于，包括适于感测所述电感电流并相应地产生第一讯号的感测组件；适于比较所述 输入电压与所述第一讯号并相应地决定过载讯号的电流过载比较器； 适于将所述第一讯号滤波并相应地产生第二讯号的滤波电路；适于将 所述输入电压偏移一电压并相应产生第三讯号的偏移电路；和适于根 据所述第二讯号及所述第三讯号之间的差值并相应地产生补偿讯号给所述电流过载比较器的电流过载误差放大器；其中，所述电流过载 比较器由所述补偿讯号相应地调整其产生所述过载讯号的条件；所述 感测组件包括一电阻且与所述电感串联；所述感测组件包括一 MOS 且与所述电感串联；所述滤波电路包括一电阻电容电路；所述补偿讯 号是使所述电流过载比较器的临界值改变；所述补偿讯号是改变所述电流过载比较器产生所述过载讯号的延迟时间。采用本专利技术所述的精准平均电流限制电路的提供给切换式调节器的 精准平均电流限制的方法，包括下列具体步骤-1:产生一与所述电感电流相关的第一讯号；2:比较所述第一讯号与所述输入电压并相应地决定一过载讯号， 用来决定所述电感电流的峰值；3:对所述第一讯号滤波并相应地产生第二讯号； 4:将该输入电压偏移并相应地产生第三讯号；5:根据所述第二及第三讯号的间的差值相应地产生一补偿讯号；和6:由所述补偿讯号改变触发所述过载讯号的条件；其特征在于， 所述产生一与所述电感电流相关的第一讯号的步骤包括让所述电感 电流一电阻性组件产生正比于所述电感电流的电压；由所述补偿讯号 改变触发所述过载讯号的条件的步骤包括改所述触发所述过载讯号 的延迟时间；由所述补偿讯号改变触发所述过载讯号的条件的步骤包 括改变触发所述过载讯号的一临界值。一种精准调控电感电流的切换式调节器，其特征在于，包括适 于具有一电感，藉以将一输入电压转换为一电感电流的功率级，所述 电感电流对一输出电容充电并相应地产生一输出电压；适于用以监视 所述电感电流及所述输出电压并相应地切换所述功率级的控制电路； 适于用来感测所述电感电流并相应地产生第一讯号的感测组件；适于 用来比较所述输入电压与所述第一讯号并相应地决定一过载讯号给 所述控制电路的电流过载比较器；适于对所述第一讯号滤波并相应地 产生第二讯号的滤波电路；适于用偏移所述输入电压并相应地产生第 三讯号的偏移电路；和适于根据所述第二及第三讯号的时间的差值产 生补偿讯号给所述电流过载比较器的电流过载误差放大器，以调整其 产生所述过载讯号的条件；所述感测组件包括一电阻且与所述电感串 联；所述感测组件包括一 MOS且与所述电感串联；所述滤波电路包 括一电阻电容电路；所述补偿讯号是使所述电流过载比较器的临界值改变；所述补偿讯号是改变所述电流过载比较器产生所述过载讯号的 延迟时间。本专利技术的构思是藉由设置一感测组件感测切换式调节器的电感 电流而产生与其相关的第一讯号， 一电流过载比较器在比较该第一讯 号与一输入电压而决定一过载讯号， 一滤波电路对该第一讯号滤波产 生一第二讯号， 一偏移电路偏移该输入电压而产生一第三讯号， 一电 流过载误差放大器根据该第二讯号及该第三讯号的间的差值回授一 补偿讯号给该电流过载比较器，使该电流过载比较器由该补偿讯号调 整其产生该过载讯号的条件。本专利技术的 一 种的重 要意义在于能够精准调控电感电流平均值。附图说明图1是一种已知的固定时脉切换式调节器的电感电流波形图； 图2是一种已知的上、下缘触发控制的切换式调节器的电感电流 波形图3是根据本专利技术的第一实施例；图4是示出图3中各讯号的波形；图5是根据本专利技术的第二实施例；图6是根据本专利技术降低电感电流的波形图7是根据本专利技术升高电感电流的波形图。具体实施例方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作更进一步说明。请参阅图3，图3是本专利技术的第一实施例，显示一个升压(Boost) 的切换式调节器，芯片20中的逻辑及驱动电路24提供驱动讯号给 MOSSp使MOSS,导通或截止，输入电压V^被转换成电感电流IL 对输出电容CouT充电以产生输出电压VOUT，电阻RF1和RF2串联组 成一分压电路，提供一回授讯号给比较器28与参考电压VREF相比较以供逻辑及驱动电路26做回授控制，OC比较器24则用来侦测是 否发生电流过载。本实施例在输入电压V^和电感Ll的间插入一感 测电阻Rs，以产生与电感电流IL相关的讯号VA， VA=VIN-ILXRS。 在本实施例中，当电感电流IL高时，讯号VA低，因此，OC比较器 24根据讯号VA是否低于一临界值而判断是否发生电流过载，并据以 提供过载讯号给逻辑及驱动电路26，以强迫MOSS,关闭，降低电感 电流IL。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供给切换式调节器的精准平均电流限制电路，所述切换式调节器藉一电感将一输入电压转换为一电感电流，其特征在于，包括：　适于感测所述电感电流并相应地产生第一讯号的感测组件；　适于比较所述输入电压与所述第一讯号并相应地决定过载讯号 的电流过载比较器；　适于将所述第一讯号滤波并相应地产生第二讯号的滤波电路；　适于将所述输入电压偏移一电压并相应地产生第三讯号的偏移电路；和　适于根据所述第二讯号及所述第三讯号之间的差值并相应地产生补偿讯号给所述电流过载比较 器的电流过载误差放大器；　其中，所述电流过载比较器由所述补偿讯号相应地调整其产生所述过载讯号的条件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邱子寰，朱冠任，吕建平，龚能辉，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]