专利名称：用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器及侦测方法
技术领域：
本发明涉及一种切换式调节器，特别是关于一种用于切换式调节器的实时(实时即“即时”、“立刻”、“马上”等意)可调零电流侦测器及侦测方法。
背景技术：
切换式调节器在绿色模式下侦测零电流以关闭下桥功率开关，避免逆电感电流造成额外的效率损失。现有的零电流侦测，例如美国专利号7，327，127，是在切换节点的电压达到门坎时触发零电流信号，以关闭(turn off)下桥功率开关，然而该零电流侦测门坎在设计时便已固定，当部分组件的特性不同时，例如比较器的偏移(offset)及延迟、以及上桥或下桥功率开关的阻抗等因素，造成过早或过晚关闭下桥功率开关，因而不能最佳化绿色模式的效率。
发明内容
本发明的目的，在于提出一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器及侦测方法。根据本发明，一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，包括回授回路在下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎，以及比较器比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。根据本发明，一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，包括在下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎，以及比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。本发明通过监视切换节点状态实时调整零电流侦测门坎，避免过早或过晚关闭下桥功率开关，进而最佳化绿色模式的效率。
图1是本发明的第一实施例的电路图； 图2是图1的切换式调节器的波形图； 图3是以两个取样值来决定上升信号及下降信号的实施例； 图4是以三个取样值来决定上升信号及下降信号的实施例； 图5是本发明的第二实施例的电路图； 图6是图5的切换式调节器的波形图； 图7是本发明的第三实施例的电路图； 图8是图7的切换式调节器的波形图； 图9是本发明的第四实施例的电路图；以及图10是图9的切换式调节器的波形图。
具体实施例方式下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式
做详细描述。图1是本发明的第一实施例的电路图，切换式调节器具有上桥开关Ml经切换节点 10连接下桥功率开关M2，控制器芯片12提供控制信号Vug及Vlg切换上桥开关Ml及下桥功率开关M2，以产生电感电流IL对电容CL充电而产生输出电压Vo，分压器电阻Rl及R2 将输出电压Vo分压而产生回授信号VFB给控制器芯片12，补偿网络14补偿回授信号VFB。 在控制器芯片12中，PWM控制逻辑16提供脉宽调变信号PWM给驱动器18及20，据以产生控制信号Vug及Vlg，零电流侦测器22包括回授回路M及比较器26，回授回路M在下桥功率开关M2关闭后监视切换节点状态，以最佳化零电流侦测门坎Vzc，比较器沈比较切换节点10的电压Vx及零电流侦测门坎Vzc，以触发零电流信号ZC给驱动器20，使其关闭下桥功率开关M2。在回授回路M中，比较器观比较电压Vx及参考电压Vr产生比较信号Sc， 脉冲产生器30侦测控制信号Vlg，在下桥功率开关M2关闭时触发脉冲信号Sp，进而使控制逻辑32取样比较信号Sc，并根据取样结果决定上升信号U及下降信号D，N位升降计数器 34根据上升信号U及下降信号D增加或减少其输出的计数值CNT，数字模拟转换器36将计数值CNT转换为模拟电压Vzc'，以及缓冲器38根据模拟电压Vzc’产生零电流侦测门坎 Vzc0图2是图1的切换式调节器的波形图。参照图1及图2，如波形40在时间tl处所示，当电压Vx上升到高于零电流侦测门坎Vzc时，控制信号Vlg转为低准位如波形42所示，因而关闭下桥功率开关M2，同时使脉冲产生器30触发脉冲信号Sp如波形44所示，因而使控制逻辑32在时间t2对比较信号&取样，由于此时电压Vx大于参考电压Vr如波形 40所示，因此得到的取样结果为” 1”，进而导致上升信号U为高准位，下降信号D为低准位， 使得计数值CNT由”01101”上升为”01110”如长条46所示，因而降低零电流侦测门坎Vzc。 相反的，当取样结果为” 0”时，如时间t3处所示，将导致上升信号U为低准位，下降信号D 为高准位，使计数值CNT由” 01110”下降为” 01101”，因此提高零电流侦测门坎Vzc。在图2的实施例中，控制逻辑32只以一个取样值来决定上升信号U及下降信号D， 在其它实施例中可以用更多个取样值来决定上升信号U及下降信号D，例如图3是控制逻辑32以两个取样值来决定上升信号U及下降信号D的实施例。在图3A中，两个取样时间点SHl及SH2的电压Vx均小于参考电压Vr时，因此控制逻辑32得到取样结果”00”，导致上升信号U为低准位，下降信号D为高准位，进而提高零电流侦测门坎Vzc。在图:3B中，第一个取样时间点SHl的电压Vx小于参考电压Vr，第二个取样时间点SH2时的电压Vx大于参考电压Vr，因此控制逻辑32得到取样结果”01”，导致上升信号U及下降信号D都为低准位，因而零电流侦测门坎Vzc将维持不变。在图3C中，两个取样时间点SHl及SH2的电压 Vx均大于参考电压Vr，因此控制逻辑32得到取样结果” 11”，因而上升信号U为高准位，下降信号D为低准位，进而降低零电流侦测门坎Vzc。图4是控制逻辑32以三个取样值来决定上升信号U及下降信号D的实施例。在图4A中，三个取样时间点SHI、SH2及SH3的电压Vx均小于参考电压Vr，因此控制逻辑32 得到取样结果”000”，导致上升信号U为低准位，下降信号D为高准位，使得零电流侦测门坎 Vzc提高。在图4B中，第一及第二个取样时间点SHl及SH2的电压Vx小于参考电压Vr，第三个取样时间点SH3时的电压Vx大于参考电压Vr，因此控制逻辑32得到取样结果”001”，导致上升信号U及下降信号D都为低准位，零电流侦测门坎Vzc因而维持不变。在图4C中， 三个取样时间点SH1、SH2及SH3的电压Vx均大于参考电压Vr，因此控制逻辑32得到取样结果” 111”，导致上升信号U为高准位，下降信号D为低准位，使得零电流侦测门坎Vzc降低。图5是本发明的第二实施例的电路图，除了回授回路24有部分不同以外，其余与图1的实施例相同。在此实施例中，脉冲产生器30侦测控制信号Vlg，在下桥功率开关M2 关闭时触发脉冲信号Sp，进而使取样及维持电路48取样电压Vx而产生取样信号LXF，比较器观比较取样信号LXF及参考电压Vr产生比较信号&，N位升降计数器34根据比较信号 &增加或减少其所输出的计数值CNT。其它的电路及其运作与图1的实施例相同。图6是图5的切换式调节器的波形图。参照图5及图6，如波形40在时间t4处所示，当电压Vx上升到高于零电流侦测门坎Vzc时，控制信号Vlg转为低准位如波形42所示， 因而关闭下桥功率开关M2，同时使脉冲产生器30触发脉冲信号Sp如波形44所示，因而使取样及维持电路48在时间t5对电压Vx取样，由于此时电压Vx大于参考电压Vr如波形40 所示，因此得到的取样信号LXF亦大于参考电压Vr如波形50所示，导致比较器观的输出 &为高准位，进而使N位升降计数器34将计数值CNT由”01101”上升为”01110”如长条46 所示，因而降低零电流侦测门坎Vzc。相反的，当取样信号LXF低于参考电压Vr时，如时间 t6处所示，比较器28的输出&为低准位，因此N位升降计数器34将计数值CNT由”01110” 下降为” 01101”，因此提高零电流侦测门坎Vzc。图7是本发明的第三实施例的电路图，其是将图1中产生模拟电压Vzc ‘的数字电路改为模拟电路实现。在此实施例中，控制逻辑32提供的上升信号U及下降信号L用来控制充放电电路52对电容Czc充放电，以产生模拟电压Vzc'。在充放电电路52中，第一电流源讨决定充电电流Iu，充电开关SWl连接在第一电流源M及电容Czc之间，第二电流源 56决定放电电流Id，放电开关SW2连接在电容Czc及第二电流源56之间。当上升信号U 为高准位时，下降信号L为低准位，充电开关SWl打开(turn on)，放电开关SW2关闭，充电电流Iu对电容Czc充电，因此模拟电压Vzc'上升。当下降信号L为高准位时，上升信号U 为低准位，充电开关SWl关闭，放电开关SW2打开，放电电流Id使电容Czc放电，因此模拟电压Vzc'下降。图8是图7的切换式调节器的波形图。参照图7及图8，如波形40在时间t7处所示，当电压Vx上升到高于零电流侦测门坎Vzc时，控制信号Vlg转为低准位如波形42所示，因而关闭下桥功率开关M2，同时使脉冲产生器30触发脉冲信号Sp如波形44所示，因而使控制逻辑32在时间伪对比较信号&取样，若取样时电压Vx大于参考电压Nr，如波形 40所示，则取样结果为” 1”，控制逻辑32触发具有固定脉宽的上升信号U,因此打开充电开关SWl使电容Czc充电，导致模拟电压Vzc'上升如波形58所示，进而降低零电流侦测门坎 Vzc0相反的，若控制逻辑32取样时电压Vx小于参考电压Vr，如波形40在时间t9处所示， 则取样结果为”0”，控制逻辑32触发具有固定脉宽的下降信号L，因此打开放电开关SW2使电容Czc放电，导致模拟电压Vzc'下降如波形58所示，进而提高零电流侦测门坎Vzc。在图8的实施例中，控制逻辑32只以一个取样值来决定上升信号U及下降信号L，在其它实施例中可以用更多个取样值来决定上升信号U及下降信号L，例如图3及图4所示的实施例。图9是本发明的第四实施例的电路图，其是将图5中产生模拟电压Vzc ‘的数字电路改为模拟电路实现。在此实施例中，比较器观根据比较取样信号LXF及参考电压Vr的结果产生彼此反相的第一及第二比较信号Scu及kd，用来控制充放电电路52对电容Czc 充放电，以产生模拟电压Vzc'。当第一比较信号&1!为高准位时，第二比较信号&(1为低准位，充电开关SWl打开，放电开关SW2关闭，充电电流Iu对电容Czc充电，因此模拟电压 Vzc'上升。当第二比较信号&(1为高准位时，第一比较信号&11为低准位，充电开关SWl 关闭，放电开关SW2打开，放电电流Id使电容Czc放电，因此模拟电压Vzc'下降。图10是图9的切换式调节器的波形图。参照图9及图10，如波形40在时间tlO 处所示，当电压Vx上升到高于零电流侦测门坎Vzc时，控制信号Vlg转为低准位如波形42 所示，因而关闭下桥功率开关M2，同时使脉冲产生器30触发脉冲信号Sp如波形44所示，使取样及维持电路48在时间tl 1对电压Vx取样而产生取样信号LXF，若取样信号LXF大于参考电压Vr，如时间til处的波形50所示，则比较器观触发具有固定脉宽的比较信号ku， 因此打开充电开关SWl使电容Czc充电，导致模拟电压Vzc ‘提高如波形58所示，进而降低零电流侦测门坎Vzc。相反的，若取样信号LXF小于参考电压Vr，如波形50在时间tl2处所示，则比较器观触发具有固定脉宽的比较信号kd，因此打开放电开关SW2使电容Czc放电，导致模拟电压Vzc'下降如波形58所示，进而提高零电流侦测门坎Vzc。以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，该切换式调节器包含上桥开关经切换节点连接下桥功率开关，其特征在于，该侦测器包括回授回路连接该切换节点，在该下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎；以及比较器连接该回授回路及切换节点，比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。
2.如权利要求1所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该回授回路包括第二比较器连接该切换节点，比较该切换节点的电压及参考电压以产生比较信号； 脉冲产生器在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；控制逻辑连接该第二比较器及脉冲产生器，因应该脉冲信号取样该比较信号，并根据取样结果决定上升信号及下降信号；升降计数器连接该控制逻辑，根据该上升信号及下降信号增加或减少其输出的计数值；数字模拟转换器连接该升降计数器，将该计数值转换为模拟电压；以及缓冲器连接该数字模拟转换器，根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
3.如权利要求1所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该回授回路包括脉冲产生器，在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；取样及维持电路连接该切换节点及脉冲产生器，因应该脉冲信号取样该切换节点的电压以产生取样信号；第二比较器连接该取样及维持电路，比较该取样信号及参考电压而产生比较信号； 升降计数器连接该第二比较器，根据该比较信号增加或减少其输出的计数值； 数字模拟转换器连接该升降计数器，将该计数值转换为模拟电压；以及缓冲器连接该数字模拟转换器，根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
4.如权利要求1所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该回授回路包括第二比较器连接该切换节点，比较该切换节点的电压及参考电压以产生比较信号； 脉冲产生器在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；控制逻辑连接该第二比较器及脉冲产生器，因应该脉冲信号取样该比较信号，并根据取样结果决定上升信号及下降信号； 电容；充放电电路连接该控制逻辑及电容，根据该上升信号及下降信号对该电容充电或放电，因而产生模拟电压；以及缓冲器连接该电容，根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
5.如权利要求4所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该充放电电路包括第一电流源；充电开关连接在该第一电流源及电容之间，因应该上升信号而开启，以使该第一电流源对该电容充电； 第二电流源；以及放电开关连接在该第二电流源及电容之间，因应该下降信号而开启，以使该第二电流源对该电容放电。
6.如权利要求1所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该回授回路包括脉冲产生器，在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；取样及维持电路连接该切换节点及脉冲产生器，因应该脉冲信号取样该切换节点的电压以产生取样信号；第二比较器连接该取样及维持电路，比较该取样信号及参考电压而产生第一及第二比较信号； 电容；充放电电路连接该第二比较器及电容，根据该第一及第二比较信号对该电容充电或放电，因而产生模拟电压；以及缓冲器连接该数字模拟转换器，根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
7.如权利要求6所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，其特征在于，该充放电电路包括第一电流源；充电开关连接在该第一电流源及电容之间，因应该第一比较信号而打开，以使该第一电流源对该电容充电； 第二电流源；以及放电开关连接在该第二电流源及电容之间，因应该第二比较信号而打开，以使该第二电流源对该电容放电。
8.一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，该切换式调节器包含上桥开关经切换节点连接下桥功率开关，其特征在于，该侦测方法包括(A)在该下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎；以及(B)比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。
9.如权利要求8所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，其特征在于， 该步骤A包括比较该切换节点的电压及参考电压以产生比较信号； 在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；因应该脉冲信号取样该比较信号，并根据取样结果决定上升信号及下降信号；以及根据该上升信号及下降信号增加或减少计数值； 将该计数值转换为模拟电压。
10.如权利要求8所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，其特征在于， 该步骤A包括在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；因应该脉冲信号取样该切换节点的电压以产生取样信号；比较该取样信号及参考电压而产生比较信号；根据该比较信号增加或减少计数值； 将该计数值转换为模拟电压；以及根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
11.如权利要求8所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，其特征在于， 该步骤A包括比较该切换节点的电压及参考电压以产生比较信号； 在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；因应该脉冲信号取样该比较信号，并根据取样结果决定上升信号及下降信号； 根据该上升信号及下降信号对电容充电或放电，因而产生模拟电压；以及根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
12.如权利要求8所述的用于切换式调节器的实时可调零电流侦测方法，其特征在于， 该步骤A包括在该下桥功率开关关闭时触发脉冲信号；因应该脉冲信号取样该切换节点的电压以产生取样信号；比较该取样信号及参考电压而产生第一及第二比较信号；根据该第一及第二比较信号对电容充电或放电，因而产生模拟电压；以及根据该模拟电压产生该零电流侦测门坎。
全文摘要
本发明公开一种用于切换式调节器的实时可调零电流侦测器，为切换式调节器提供零电流信号，其在下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎，进而改善绿色模式效率。该切换式调节器包含上桥开关经切换节点连接下桥功率开关，该侦测器包括回授回路连接该切换节点，在该下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎；以及比较器连接该回授回路及切换节点，比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。其特征在于，该侦测方法包括该下桥功率开关关闭后监视切换节点状态以最佳化零电流侦测门坎；以及比较该切换节点的电压及该零电流侦测门坎以触发零电流信号。
文档编号H02M3/155GK102244463SQ201010172358
公开日2011年11月16日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者吕绍鸿, 陈安东, 陈曜洲 申请人:立锜科技股份有限公司