用于电压转换器的控制方法及其相关电压转换器技术

本发明专利技术涉及一种用于一电压转换器的控制方法及其电压转换器，该控制方法包含有提供一设定，用于一省电模式；进入该省电模式，依照该设定，使该电压转换器输出一预设能量；进入一正常模式，辨识该电压转换器是否应进入该省电模式，并侦测该电压转换器的一输出反应；以及以该输出反应来调整该设定，以使该输出反应大约地维持于一预设范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是指一种可供电压转换器使用的控制方法及其相关电压转换器，尤指一种 可以在一省电模式操作中，维持操作频率大约为一定范围的电压转换器控制方法及其相关 电压转换器。
技术介绍
现有切换式电源供应器(switching power supply)有操作于PWM模式，利用改变 开关周期中一功率开关的责任周期(Duty Cycle)的方法，提供稳定的输出电压供给负载使 用。当负载的大小发生变化时，供给负载的电流就会跟着改变。理想的切换式电源供应器 必须能够配合负载的变化，保持输出电压的稳定。在实际的使用情形下，切换式电源供应器 为维持输出电压的稳定，在负载加大的情况，责任周期就必须增加；反之，若负载减少，则责 任周期就跟着减少。在轻负载(light load)或无负载(no load)的状况，有的切换式电 源供应器则设计进入丛集模式(burst mode)，强制地在一个或是数个连续开关周期中送出 高于负载所需的能量，以使后续数个开关周期得以不用对功率开关开启，以节省开关损失 (switching loss)0切换式电源供应器的操作原理请参考图1，为现有技术中一降压(Buck)切换式电 源供应器电路10的示意图。电源供应器电路10包含有一电源VIN、一电压转换器(power converter) 100、一上方开关HG (high-side switch)、一下方开关LG (low-side switch)、一 电感Li、一电容Cl、电阻R1、R2以及一负载Z1。图2A为切换式电源供应器电路10的上方 开关HG、下方开关LG及电感电流I_L1在一般负载情况时的信号示意图。图2A中的电感电流波形是连续的三角波形，意味着一连续导通模式(Continuous Conduction Mode、CCM)，其平均电感电流意味着维持输出电压时负载Zl所需的负载电 流。如果负载Zl为轻载或是无载时，平均电感电流可能会降到非常接近零的位准。此时， 若维持图2A中的电感电流波形，电感电流便可能会出现负值，形成业界所熟知的逆电流 (Reverse Current)。逆电流只会消耗存放在输出电容Cl中的电能。为了减少或是预防逆 电流的出现，现有的切换式电源供应器电路多具备一个防逆电流机制，当判定逆电流将要 出现，或是已经出现时，便提早关闭下方开关LG。其结果便如图2B所示，其中电感电流的波 形是一不连续的三角波形，为不连续导通模式(Discrete Conduction Mode、DCM)。图1中，防逆电流机制被启动与否，可以当成切换式电源供应器电路10是否要进 入丛集模式的指针。但在丛集模式时，切换式电源供应器电路10如何操作，也是有必要深 入探讨。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于一电压转换器的控制方法及其电 压转换器，以减少启闭耗能。本专利技术的实施例揭露一种用于一电压转换器的控制方法，包含有提供一设定，用于一省电模式；进入该省电模式，依照该设定，使该电压转换器输出一预设能量；进入一正 常模式，辨识该电压转换器是否应进入该省电模式，并侦测该电压转换器的一输出反应；以 及以该输出反应来调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围。本专利技术的实施例还揭露一种电压转换器，该电压转换器包含有一状态侦测器，侦 测该电压转换器的一输出，以判定该电压转换器是否进入一省电模式或是一正常模式；一 输出能量决定器，包含有一设定暂存器，用以储存一设定，依据该电压转换器操作于该正常 模式的一输出反应，用以调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围；以及一开关控 制器，控制一功率开关，可操作于一省电模式与一正常模式其中之一，当操作于该省电模式 时，依据该设定暂存器所储存的该设定，使该功率开关输出一预设能量。本专利技术的电压转换器经由省去上方开关大部分的启闭动作，可以减少启闭耗能。 同时，也可以避免发出音频噪音。附图说明图1为现有技术中一切换式电源供应器电路的示意图；图2A为现有技术的上方开关、下方开关及电感电流在一般负载情况时的一信号 示意图；图2B为现有技术的上方开关、下方开关及电感电流在轻载时的一信号示意图；图3为本专利技术中一切换式电源供应器电路的示意图；图4为本专利技术实施例电压转换器的结构示意图；图5为本专利技术实施例用于电压转换器的一状态切换流程的示意图；图6为本专利技术实施例切换式电源供应器电路的上方开关、下方开关及电感电流在 轻载时的信号示意图。主要元件符号说明10、30 电源供应器电路100、300 电压转换器50 状态切换流程500、510、520、530 状态NUMccm CCM输出的连续次数NUMnon 未开关周期的连续次数NUMdcm =DCM输出的连续次数420 状态侦测器440:输出能量决定器460 开关控制器480 逆电流侦测器VIN 电源HG 上方开关LG:下方开关Ll 电感Cl 电容R1、R2:电阻CNT_0、CNT_1、CNT_2 计数器SETR 设定暂存器I_L1:电感电流具体实施例方式请参考图3，图3为本专利技术中一切换式电源供应器电路30的示意图。电源供应器 电路30包含有一电源VIN、一电压转换器300、一上方开关HG、一下方开关LG、一电感Li、 一电容Cl、电阻Rl、R2以及一负载Zl。电源供应器电路30与电源供应器电路10的最大区 别，在于现有技术的电压转换器100已由本专利技术的电压转换器300所取代。视操作条件状况不同，电压转换器300的操作模式至少包含有一 PWM模式以及一 丛集模式(burst mode)，分别表示一正常模式以及一省电模式。在PWM模式时，电感Ll的 电流波形可能为连续导通模式(CCM)或是不连续导通模式(DCM)；也可能因为电容Cl的电 压过高，上方开关HG与下方开关LG完全停止开关，导致电感Ll的电流波形在一开关周期 中完全为0，这样的一开关周期称之为未开关周期(non-switching period)。电压转换器 300的实施例的主要目的在于大略的限制电源供应电路30在轻载或是无载时，连续进入两 次丛集模式的间隔时间，使其大约为一定值，或是落于一预设范围内。请参考图4，图4显示图3中，电压转换器300的结构示意图。电压转换器300包 含有状态侦测器420、输出能量决定器440、开关控制器460及逆电流侦测器480。状态侦测器420用于侦测该电压转换器300以DCM模式输出时的连续次数，以判 定电压转换器300是否进入丛集模式或是持续以PWM模式操作。状态侦测器420包含有一 计数器CNT_0，耦接于逆电流侦测器480，用以在PWM模式时，计算电压转换器300以DCM状 态输出能量的连续次数NUMd。m。当该连续次数大于一预设值时，会被认定此时负载为轻载或 是无载，状态侦测器420将电压转换器300导入丛集模式操作。输出能量决定器440包含有设定暂存器SETR，用以储存一定义在丛集模式时，电 压转换器300所输出的丛集电流值，用以定义在丛集模式中，流经电感Ll的最大容许电流。 暂存器SETR中的设定，会依据电压转换器300操作于PWM模式的未开关周期的连续发生次 数，而被调整，以使未开关周期的连续发生次数大约地维持于一预设范围。开关控制器460 可控制上方开关HG以及下方开本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于一电压转换器的控制方法，其特征在于，包含有：提供一设定，用于一省电模式；进入该省电模式，依照该设定，使该电压转换器输出一预设能量；进入一正常模式，辨识该电压转换器是否应进入该省电模式，并侦测该电压转换器的一输出反应；以及以该输出反应来调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围。

【技术特征摘要】
1.一种用于一电压转换器的控制方法，其特征在于，包含有提供一设定，用于一省电模式；进入该省电模式，依照该设定，使该电压转换器输出一预设能量；进入一正常模式，辨识该电压转换器是否应进入该省电模式，并侦测该电压转换器的 一输出反应；以及以该输出反应来调整该设定，以使该输出反应维持于一预设范围。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该电压转换器的该输出反应，为两次 进入该省电模式的间隔时间。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该电压转换器用来控制一用以储存 能量的电感，而该设定用以定义在该省电模式中，流经该电感的最大容许电流。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该电压转换器用来控制一用以储存 能量的电感，以及用来控制流经该电感的电流的一功率开关，该设定用以定义在该省电模 式中，该功率开关的导通时间或导通次数。5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在该正常模式时，该电压转换器可以 一第一操作子模式与一第二操作子模式其中之一输出能量，该第一子操作模式所输出的平 均能量小于该第二操作子模式，该控制方法还包含有侦测该电压转换器是否以该第一操作子模式来输出能量；计算该电压转换器以该第一操作子模式输出的一第一连续周期数；以及当该第一连续周期数大于一第一预设值时，使该电压转换器进入该省电模式。6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该电压转换器的该输出反应，为两次 进入该省电模式之间，所发生的未开关周期的连续周期数。7.一种电压转换器，其特征在于，该电压转换器包含有一状态侦测器，侦测该电压转换器的一输出，以判定该电压转换器是否进入一省电模 式或是一正常模式；一输出能量决定器，包含有一设定暂存器，用以储存一设定，依据该电压转...

【专利技术属性】
技术研发人员：李敬赞，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]