固定导通或固定关闭时间切换式电源供应器及其控制电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种固定导通时间或固定关闭时间切换式电源供应器及其控制电路，特别是指一种不需要使用复杂的锁相回路(PLL, Phase Lock Loop)就能够达成定频的固定导通时间或固定关闭时间切换式电源供应器及其控制电路。
【背景技术】
[0002]图1显示现有技术的切换式电源供应器电路图，其中功率开关控制电路11控制功率级12中至少一个功率开关，以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，并在负载(未示出)需要时提供一输出电流lout。功率级12例如但不限于可为同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升降压型转换电路，如图2A-2H所示。回到图1，回授电路13产生与输出电压Vout相关的回授讯号、并将此回授讯号输入功率开关控制电路11，以使功率开关控制电路11可控制功率级12以调节输出电压Vout或输出电流lout至欲达到的目标。
[0003]功率开关控制电路11控制功率级12中的功率开关的方式，有定频与变频两类。以功率级12采用图2B的异步的降压型转换电路为例，图3A显示采用定频控制方式时，图2B中的功率开关的栅极讯号波形，其中，当负载为重载(耗用较大电流)时，功率开关的导通时间为tonl，又当负载为轻载(耗用较小电流)时，功率开关的导通时间为ton2，周期时间为T不变，但每周期中功率开关的导通时间改变，以适应负载的不同需求。图3B显示采用变频控制方式中的固定导通时间控制方式时，图2B中的功率开关的栅极讯号波形，其中，不论负载为重载或轻载，功率开关的导通时间都为ton，但当负载为重载时，周期时间T1较短、频率较快，又当负载为轻载时，周期时间T2较长、频率较慢，以适应负载的不同需求。图3C显示采用变频控制方式中的固定关闭时间控制方式时，图2B中的功率开关的栅极讯号波形，其中，不论负载为重载或轻载，功率开关的关闭时间都为toff，但当负载为重载时，周期时间T3较长、频率较慢(因此导通时间较长)，又当负载为轻载时，周期时间T4较短、频率较快(因此导通时间较短)，以适应负载的不同需求。
[0004]在图3B与3C的控制方式中，虽然是以固定导通时间或固定关闭时间为主要控制机制，但为求电路稳定，在许多应用情况下，仍会希望使功率开关的切换频率为定频。以功率级12采用图2B的异步的降压型转换电路为例，如果输入电压Vin和输出电压Vout皆为已知，则可根据输出电压Vout和输入电压Vin的关系来计算出功率开关的适当工作比(duty rat1,等于导通时间除以周期长度)，则在一给定的频率下，可以相应计算出适当的固定导通时间或固定关闭时间，而当功率开关操作于此适当的固定导通时间或固定关闭时间时，可以使功率开关的切换频率为定频。
[0005]以上所述达成定频的方式，必须先将功率开关的切换频率对准该给定的频率、再让功率开关根据所计算出的固定导通时间或固定关闭时间来操作而自然使其切换频率锁定于该给定的频率。若是功率开关的切换频率并未先对准该给定的频率，则虽然计算出适当的固定导通时间或固定关闭时间，功率开关的切换仍然可能无法定频。现有技术对此的解决方式是使用一锁相回路(例如参阅美国专利US 6476589)，通过锁相回路来使功率开关的切换频率对准该给定的频率。然而，锁相回路是相当复杂、高成本、耗面积的电路。
[0006]有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种不需要使用复杂的锁相回路就能够达成定频的固定导通时间或固定关闭时间切换式电源供应器及其控制电路。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种不需要使用复杂的锁相回路就能够达成定频的固定导通时间或固定关闭时间切换式电源供应器及其控制电路。
[0008]为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种固定导通时间或固定关闭时间切换式电源供应器，包含:一功率级，具有至少一功率开关，通过该功率开关的操作以将一输入电压转换为一输出电压；以及一控制电路，用以产生一控制讯号以控制该功率开关，此控制电路包括:一导通时间计算电路或关闭时间计算电路，根据输入电压相关信息和输出电压相关信息，计算出一固定导通时间或一固定关闭时间，当该功率开关操作于此固定导通时间或固定关闭时间时，可以使功率开关的切换频率为定频；一逻辑电路，其一输入接收该导通时间计算电路或关闭时间计算电路的输出、另一输入接收一频率讯号，该频率讯号的频率为所欲达到的定频频率；以及一正反器，根据一设定输入和一重设输入而产生一输出讯号，该输出讯号决定该功率开关的导通时间或关闭时间，其中，该设定输入和该重设输入之一耦接于该逻辑电路的输出，该设定输入和该重设输入之另一者接收一触发讯号，此触发讯号决定该功率开关导通时间或关闭时间的始点。
[0009]为达上述目的，就另一个观点言，本发明提供了一种切换式电源供应器的控制电路，该切换式电源供应器包含一功率级，此功率级具有至少一功率开关，通过该功率开关的操作以将一输入电压转换为一输出电压，所述控制电路用以产生一控制讯号以控制该功率开关，此控制电路包含:一导通时间计算电路或关闭时间计算电路，根据输入电压相关信息和输出电压相关信息，计算出一固定导通时间或一固定关闭时间，当该功率开关操作于此固定导通时间或固定关闭时间时，可以使功率开关的切换频率为定频；一逻辑电路，其一输入接收该导通时间计算电路或关闭时间计算电路的输出、另一输入接收一频率讯号，该频率讯号的频率为所欲达到的定频频率；以及一正反器，根据一设定输入和一重设输入而产生一输出讯号，该输出讯号决定该功率开关的导通时间或关闭时间，其中，该设定输入和该重设输入之一耦接于该逻辑电路的输出，该设定输入和该重设输入之另一者接收一触发讯号，此触发讯号决定该功率开关导通时间或关闭时间的始点。
[0010]在其中一种较佳的实施例中，在该功率开关的切换频率还没有对准该所欲达到的定频频率之前，该频率讯号的频率较快于功率开关的切换频率。
[0011]在其中一种较佳的实施例中，在该功率开关的切换频率达到该所欲的定频频率后，该功率开关的工作比大于50 %。
[0012]在其中一种较佳的实施例中，该控制电路还包含一比较器，将相关于该输出电压的一回授讯号与一参考讯号比较，以产生该触发讯号。
[0013]在其中一种较佳的实施例中，该控制电路还包含:一误差放大器，将相关于该输出电压的一回授讯号与一参考讯号比较，以产生一误差放大输出；以及一比较器，根据该误差放大输出与一相关于该功率级中一电感电流的电流感测讯号，进行一比较后产生该触发讯号。
[0014]在其中一种较佳的实施例中，该误差放大输出经过斜率补偿后，与该电流感测讯号比较，以产生该触发讯号。
[0015]在其中一种较佳的实施例中，该电流感测讯号经过斜率补偿后，与该误差放大输出比较，以产生该触发讯号。
[0016]下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
【附图说明】
[0017]图1显示现有技术的切换式电源供应器电路图；
[0018]图2A-2H显示同步或异步的降压型、升压型、反压型、或升