回授控制电路及其方法与流程

本发明乃是关于一种回授控制电路，特别是指一种用来自动校正开关调节电路中开关启闭时间的回授控制电路。

背景技术：

就目前的常用的开关调节器而言，为了提高开关调节器于轻载情况下的效率，当电感电流降为零时，会将下桥开关关闭，使电路进入不连续模式(discontinuousconductionmode；dcm)。通常的作法是使用比较器来判断电感电流是否降至零，但由于比较器有其偏移电压，故无法准确判定真正零电感电流的时点，而造成下桥开关提早在电感电流下降至零之前关闭，或是过了电感电流下降至零的时点之后才关闭，使得开关调节器的整体电路效率下降。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种回授控制电路，用以修正开关调节电路的开关启闭时间并且开关调节电路连接至开关驱动电路。回授控制电路包括电压比较器、校正电压产生器与处理器。电压比较器接收开关调节电路的中点电压与校正电压并且予以比较后输出一参考电压脉波讯号。校正电压产生器电性连接至电压比较器与开关驱动电路，校正电压产生器用以产生校正电压并且传送至开关驱动电路与电压比较器。处理器电性连接参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号，并且比较参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号的脉波宽度并据此输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值。开关驱动电路根据校正电压的电压值调整且输出一组开关驱动讯号至开关调节电路以调整开关启闭时间。

在本发明其中一个实施例中，当参考电压脉波讯号的脉波宽度大于预 设定电压脉波讯号的脉波宽度时，则校正电压产生器根据控制讯号调降校正电压的电压值。另一方面，当参考电压脉波讯号的脉波宽度小于预设定电压脉波讯号的脉波宽度时，则校正电压产生器根据控制讯号调升校正电压的电压值。

在本发明其中一个实施例中，其中处理器包括第一计数器，第二计数器与控制器。第一计数器电性连接电压比较器以接收参考电压脉波讯号，并且将参考电压脉波讯号的脉波宽度转换为第一计数值。第二计数器电性接收预设定电压脉波讯号，并且将预设定电压脉波讯号的脉波宽度转换为第二计数值。控制器电性连接第一及第二计数器以分别接收第一及第二计数值并且予以进行数值比较，藉此数值比较结果输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值。

本发明实施例提供一种回授控制方法，用于回授控制电路并且回授控制电路包括电压比较器、校正电压产生器与处理器，其中回授控制电路用以修正开关调节电路的开关启闭时间并且开关调节电路连接至开关驱动电路，校正电压产生器电性连接至电压比较器与开关驱动电路并且处理器电性连接电压比较器与校正电压产生器。回授控制方法包括以下步骤：透过电压比较器，接收开关调节电路的中点电压与校正电压并且予以比较后输出参考电压脉波讯号；透过校正电压产生器，产生校正电压并且传送至开关驱动电路与电压比较器；以及透过处理器，接收预设定电压脉波讯号并且比较参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号的脉波宽度并据此输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值，其中开关驱动电路根据校正电压的电压值调整且输出一组开关驱动讯号至开关调节电路以调整开关启闭时间。

综上所述，本发明实施例所提出的回授控制电路与回授控制方法，透过比较参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号的脉波宽度并据此输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值。之后，透过开关驱动电路来根据校正电压的电压值调整且输出一组开关驱动讯号至开关调节电路以调整开关启闭时间。接下来，透过调整开关启闭时间来准确地关闭下桥开关，所以当开关调节电路从重载切换至轻载时，开关调节电路内的电 感电流不会产生负电流，因此能够提升开关调节电路的整体效率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为根据本发明例示性实施例所绘示的回授控制电路的电路方块图。

图2为根据本发明例示性实施例所绘示的电感电流的波形示意图。

图3为根据本发明例示性另一实施例所绘示的回授控制电路的电路方块图。

图4为根据本发明例示性实施例所绘示的回授控制方法的流程图。

符号说明

100：回授控制电路

110：电压比较器

120：处理器

122：第一计数器

124：第二计数器

126：控制器

130：校正电压产生器

140：开关调节电路

150：开关驱动电路

cs：控制讯号

clk：时脉讯号

cout：电容

cut1：第一计数值

cut2：第二计数值

gnd：接地电压

lx：中点电压

lout：电感

mp：上桥开关

mn：下桥开关

ng：下桥开关驱动讯号

pg：上桥开关驱动讯号

s410、s420、s430：步骤

vz：参考电压脉波讯号

vth：校正电压

vdd：电源电压

vout：输出电压

vw：预设定电压脉波讯号

wth：脉波宽度

r：电阻

il：电感电流

zth：脉波宽度

具体实施方式

以下将以多种实施例配合图式来说明所述回授控制电路，然而，下述实施例并非用以限制本发明。

〔回授控制电路的实施例〕

请同时参照图1与图2，图1为根据本发明例示性实施例所绘示的回授控制电路的电路方块图，图2为根据本发明例示性实施例所绘示的电感电流的波形示意图。如图1所示，回授控制电路100包括电压比较器110、处理器120与校正电压产生器130。回授控制电路100用以修正开关调节电路140的开关启闭时间，并且开关调节电路140连接至开关驱动电路150。电压比较器110的正向输入端连接于开关调节电路140，且电压比较器110的反向输入端连接于校正电压产生器130。校正电压产生器130电性连接开关驱动电路150。处理器120电性连接电压比较器110的输出端与校正 电压产生器130。

关于开关调节电路140，开关调节电路140包括上桥开关mp、下桥开关mn、电感lout、电阻r与电容cout，其中该组开关驱动讯号包括上桥开关驱动讯号pg与下桥开关驱动讯号ng。上桥开关mp的闸极接收上桥开关驱动讯号pg，上桥开关mp的源极接收电源电压vdd。下桥开关mn的闸极接收下桥开关驱动讯号ng，下桥开关mn的汲极连接上桥开关mp的汲极，下桥开关mn的源极连接接地电压gnd，其中中点电压lx为下桥开关mn的汲极电压。电感lout的一端连接下桥开关mn的汲极。电阻r的一端连接电感lout的另一端。电容cout的一端连接电阻r的另一端，电容cout的另一端连接接地电压gnd。开关调节电路140透过上桥与下桥开关mp及mn的切换以产生连续的脉波讯号且透过电感lout与电容cout组成的低频滤波器产生一个直流电压。输出电压vout提供稳定的直流电压准位且传送至一重载或一轻载。

于以下的说明中，将进一步阐述回授控制电路100的工作原理。

在本实施例中，电压比较器110接收开关调节电路140的中点电压lx与校正电压vth并且予以比较后输出一参考电压脉波讯号vz至处理器120，其中校正电压vth是由校正电压产生器130所产生。接下来，处理器120接收参考电压脉波讯号vz与预设定电压脉波讯号vw并且比较参考电压脉波讯号vz与预设定电压脉波讯号vw的脉波宽度，进而根据比较结果输出控制讯号cs至校正电压产生器130以微调校正电压vth的电压值并且新产生的校正电压vth的电压值会回授至开关驱动电路150。详细来说，当参考电压脉波讯号vz的脉波宽度zth大于预设定电压脉波讯号vw的脉波宽度wth时，则校正电压产生器130根据控制讯号cs来对应调降校正电压vth的电压值。当参考电压脉波讯号vz的脉波宽度zth小于预设定电压脉波讯号vw的脉波宽度wth时，则校正电压产生器130根据控制讯号cs来对应调升校正电压的电压值，其中上述的预设定电压脉波讯号vw的脉波宽度wth为预设宽度值。最后，开关驱动电路150会根据校正电压vth的电压值调整且输出一组开关驱动讯号pg及ng至开关调节电路140以调整开关启闭时间。如此一来，透过开关驱动电路150 调整开关启闭时间来准确地关闭下桥开关mn，故如图2所示，当开关调节电路140从重载切换至轻载时(由图2所示的重载的波形切换至轻载的波形)，开关调节电路140内的电感电流il不会产生负电流(由图2所示为轻载的波形中il(t)为零的各区段)，因此能够提升开关调节电路140的整体效率。

在接下来的多个实施例中，将描述不同于上述图1实施例的部分，且其余省略部分与上述图1实施例的部分相同。此外，为说明便利起见，相似的参考数字或标号指示相似的组件。

〔回授控制电路的另一实施例〕

请参照图3，图3为根据本发明例示性另一实施例所绘示的回授控制电路的电路方块图。与上述图1实施例不同的是，本实施例的处理器120包括第一计数器122、第二计数器124与控制器126。第一计数器122电性连接电压比较器110的输出端与控制器126之间，控制器126电性连接第一计数器122、第二计数器124，与校正电压产生器130。

详细来说，第一计数器122接收参考电压脉波讯号vz并且将参考电压脉波讯号vz的脉波宽度转换为第一计数值cut1。此外，第二计数器电性接收预设定电压脉波讯号vw，并且将预设定电压脉波讯号vw的脉波宽度转换为第二计数值cut2。须说明的是，第一及第二计数器会同步接收时脉讯号clk，并且第二计数值cut2为预设计数值。接下来，控制器126会分别接收第一及第二计数值cut1、cut2并且予以进行数值比较，藉此数值比较结果输出控制讯号cs至校正电压产生器130以微调校正电压vth的电压值，并且此校正电压vth的电压值会被回授至开关驱动电路150以调整开关驱动讯号pg及ng，进而调整上桥开关mp与下桥开关mn的开关启闭时间。

当第一计数值cut1大于第二计数值cut2时，则校正电压产生器130会根据控制讯号cs来调降校正电压vth的电压值。另一方面，当第一计数值cut1小于第二计数值cut2时，则校正电压产生器130会根据控制讯号cs来调升校正电压vth的电压值。透过上述工作机制，当开关调节电路140从重载切换至轻载时，开关调节电路140内的电感电流il不会产 生负电流，因此能够提升开关调节电路140的整体效率。

〔回授控制方法的一实施例〕

请参照图4，图4为根据本发明实施例的回授控制方法的流程图。本例所述的方法可以在图1或图3所示的回授控制电路执行,因此请一并照图1或图3以利理解。

回授控制方法包括以下步骤：透过电压比较器，接收开关调节电路的中点电压与校正电压并且予以比较后输出参考电压脉波讯号(步骤s410)。透过校正电压产生器，产生校正电压并且传送至开关驱动电路与电压比较器(步骤s420)。透过处理器，接收预设定电压脉波讯号并且比较参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号的脉波宽度并据此输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值，其中开关驱动电路根据校正电压的电压值调整且输出一组开关驱动讯号至开关调节电路以调整开关启闭时间(步骤s430)。

关于回授控制电路的回授控制方法的各步骤的相关细节在上述图1～图3实施例已详细说明，在此恕不赘述。

在此须说明的是，图4实施例的各步骤仅为方便说明的须要，本发明实施例并不以各步骤彼此间的顺序作为实施本发明各个实施例的限制条件。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明实施例所提出的回授控制电路与回授控制方法，透过比较参考电压脉波讯号与预设定电压脉波讯号的脉波宽度并据此输出控制讯号至校正电压产生器以微调校正电压的电压值。之后，透过开关驱动电路来根据校正电压的电压值调整且输出一组开关驱动讯号至开关调节电路以调整开关启闭时间。接下来，透过调整开关启闭时间来准确地关闭下桥开关，所以当开关调节电路从重载切换至轻载时，开关调节电路内的电感电流不会产生负电流，因此能够提升开关调节电路的整体效率。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。