应用于电源转换器的控制电路的振荡器及其控制方法_4

文档序号:9615093阅读:来源:国知局
换器200的切换损失,也就是说电源转换器200的转 换效率将因栅极控制信号GCS的频率FR在电压区间VS3缓慢降低而变佳。
[0121] 请参照图9,图9是本发明一第二实施例所公开的补偿电压VC0MP和栅极控制信号 GCS的频率FR的关系示意图。如图9所示,本发明可根据上述有关图3-5的说明对振荡器 100进行适当的修改以使当补偿电压VC0MP介于第一预定电压FPV和第二预定电压SPV (电 压区间VS2)、介于第二预定电压SPV和一第三预定电压TPV(电压区间VS3)和介于第三预 定电压TPV和一第四预定电压F0PV(-电压区间VS4)时,栅极控制信号GCS的频率FR随 补偿电压VCOMP而变,当补偿电压VCOMP小于第一预定电压FPV时,栅极控制信号GCS的频 率FR为第一定值FV,以及当补偿电压VC0MP大于第四预定电压F0PV ( -电压区间VS5)时, 栅极控制信号GCS的频率FR为一第二定值SV,其中栅极控制信号GCS的频率FR在电压区 间VS3的第二变化率小于栅极控制信号GCS的频率FR在电压区间VS2的第一变化率和在 电压区间VS4的一第三变化率。另外,根据上述有关图3-5的说明可知,因为补偿模块102 可使栅极控制信号GCS的频率FR在电压区间VS3缓慢增加(如图5所示)或缓慢降低(如 图8所示),所以在本发明的第三实施例中,删除补偿模块102可使栅极控制信号GCS的频 率FR在电压区间VS3为预定值PV(如图10所示)。
[0122] 请参照图1-8和图11,图11是本发明一第四实施例所公开的一种振荡器的控制方 法的流程图。图11的控制方法是利用图1的振荡器100、电源转换器200和控制电路300, 以及图2的补偿模块102、电压转电流单元1022、调整电流产生单元1024、振荡模块104、差 动单元1042和时钟信号产生单元1044说明,详细步骤如下:
[0123] 步骤1100:开始;
[0124] 步骤1102 :电压转电流单元1022根据补偿电压VC0MP,产生补偿电流IC0MP ;
[0125] 步骤1104 :差动单元1042根据补偿电压VCOMP和控制电压VGMC,产生控制电流, 跳至步骤1110和步骤1114 ;
[0126] 步骤1106 :直流电压VIN是否小于参考电压VREF ;如果是,进行步骤1108 ;如果 否,进行步骤1112;
[0127] 步骤1108 :调整电流产生单元1024根据补偿电流IC0MP、直流电压VIN和参考电 压VREF,输出调整电流ID ;
[0128] 步骤1110 :时钟信号产生单元1044根据控制电流和调整电流ID,产生时钟信号 CLKS ;
[0129] 步骤1112 :调整电流产生单元1024根据补偿电流IC0MP、直流电压VIN和参考电 压VREF,抽取调整电流ID ;
[0130] 步骤1114 :时钟信号产生单元1044根据控制电流和调整电流ID,产生时钟信号 CLKS ;
[0131] 步骤1116 :控制电路300内的栅极控制信号产生单元304根据时钟信号CLKS,产 生栅极控制信号GCS至电源转换器200的一次侧PRI的功率开关204,跳回步骤1102、1104。
[0132] 在步骤1102中,如图2所示,电压转电流单元1022可根据补偿电压VCOMP和电 阻10228,产生补偿电流IC0MP,以及第一 P型金属氧化物半导体晶体管10222和第二P型 金属氧化物半导体晶体管10224所组成的第一镜像电源可复制补偿电流IC0MP。另外,如 图2所示,第三P型金属氧化物半导体晶体管10242可根据补偿电流IC0MP,产生调整电流 IAD,以及第二N型金属氧化物半导体晶体管10246也可根据补偿电流IC0MP,产生调整电流 IAD。因此,在步骤1108中,当直流电压VIN小于参考电压VREF时,比较器10254的输出信 号CS (逻辑高电平)可使第二开关10250开启,以及通过反相器10252使第一开关10248 关闭,所以第三P型金属氧化物半导体晶体管10242输出调整电流IAD至振荡模块104的 节点A ;以及在步骤1112中,当直流电压VIN大于参考电压VREF时,比较器10254的输出 信号CS (逻辑低电平)可使第二开关10250关闭,以及通过反相器10252使第一开关10248 开启,所以第二N型金属氧化物半导体晶体管10246从振荡模块104的节点A抽取调整电 流IAD,其中第二N型金属氧化物半导体晶体管10246从振荡模块104的节点A所抽取的调 整电流IAD和第三P型金属氧化物半导体晶体管10242输出至振荡模块104的节点A的调 整电流IAD可相同或不同。
[0133] 在步骤1104中,如图3所示,在电压区间VS1,因为第四P型金属氧化物半导体晶 体管10424和第五P型金属氧化物半导体晶体管10426形成差动对,所以当补偿电压VC0MP 小于控制电压VGMC时,控制电流IR大于控制电流IL,其中控制电流IR和控制电流IL的最 大值为第一电流11。在步骤1110中,如图4所示,在电压区间VS1 (补偿电压VC0MP小于第 一预定电压FPV),因为第一电流11大部分流经第五P型金属氧化物半导体晶体管10426和 第四N型金属氧化物半导体晶体管10430 (也就是说控制电流IR大于控制电流IL),所以节 点A的电压VA较大,导致第六P型金属氧化物半导体晶体管10444、第七P型金属氧化物半 导体晶体管10446和第七N型金属氧化物半导体晶体管10454组成的第二镜像电源所产生 的电流13较大。因此,对应于时钟信号产生单元1044中节点B的充电电流1C具有最大值 (12+13)。另外,如图4所示,在电压区间VS1,虽然控制电流IR大于控制电流IL,但通过适 当的设计(例如第五N型金属氧化物半导体晶体管10448的宽长比小于第四N型金属氧化 物半导体晶体管10430的宽长比)可使对应于时钟信号产生单元1044中节点B的放电电 流ID具有最小值(C*I1),其中C为小于1的常数,且C*I1小于第二电流12。在步骤1110 中,如图5所示,在电压区间VS1,因为对应于时钟信号产生单元1044中节点B的充电电流 1C和放电电流ID分别具有最大值(12+13)和最小值(C*I1),以及调整电流IAD很小(因 为调整电流IAD是对应补偿电压VC0MP),所以振荡模块104根据节点B的电压VB所输出的 时钟信号CLKS可使栅极控制信号产生单元304根据时钟信号CLKS所产生的栅极控制信号 GCS的频率FR具有第一定值FV (例如23KHz),但本发明并不受限于第一定值FV为23KHz。
[0134] 在步骤1104中,如图3所示,在电压区间VS2(补偿电压VC0MP介于第一预定电压 FPV和第二预定电压SPV),因为第四P型金属氧化物半导体晶体管10424和第五P型金属 氧化物半导体晶体管10426所形成的差动对开始切换(此时,补偿电压VC0MP逐渐大于控 制电压VGMC),所以控制电流IR下降以及控制电流IL上升,其中电压区间VS2的宽度可通 过第四P型金属氧化物半导体晶体管10424和第五P型金属氧化物半导体晶体管10426的 宽长比调整。在步骤1110中,如图4所示,在电压区间VS2,因为控制电流IR下降以及控制 电流IL上升,所以节点A的电压VA下降(此时,虽然调整电流IAD会随着补偿电压VC0MP 增加而增加,但因为调整电流IAD还是远小于第一电流II,所以调整电流IAD的增加并不会 停止节点A的电压VA的下降),导致第六P型金属氧化物半导体晶体管10444、第七P型金 属氧化物半导体晶体管10446和第七N型金属氧化物半导体晶体管10454组成的第二镜像 电源所产生的电流13较小。因此,对应于时钟信号产生单元1044中节点B的充电电流1C 开始从最大值(12+13)降低至最小值(12)。另外,如图4所示,在电压区间VS2,通过另一 适当的设计(例如第六N型金属氧化物半导体晶体管10450的宽长比等于第三N型金属氧 化物半导体晶体管10428的宽长比)可使对应于时钟信号产生单元1044中节点B的放电 电流ID开始从最小值(C*I1)增加至最大值(II)。但本发明并不受限于第六N型金属氧化 物半导体晶体管10450的宽长比等于第三N型金属氧化物半导体晶体管10428的宽长比, 也就是说第六N型金属氧化物半导体晶体管10450的宽长比也可不同于第三N型金属氧化 物半导体晶体管10428的宽长比。在步骤1110中,如图5所示,在电压区间VS2,因为放电 电流ID的变化率大于充电电流1C的变化率,所以节点B被放电的速率增加,导致振荡模块 104根据节点B的电压VB所输出的时钟信号CLKS的频率增加。因此,栅极控制信号产生单 元304根据时钟信号CLKS所产生的栅极控制信号GCS的频率FR开始从第一定值FV增加 至预定值PV (例如65KHz)。但本发明并不受限于预定值PV为65KHz。
[0135] 在步骤1104中,如图3所示,在电压区间VS3(补偿电压VC0MP大于第二预定电压 SPV),在补偿电压VC0MP大于控制电压VGMC且第四P型金属氧化物半导体晶体管10424和 第五P型金属氧化物半导体晶体管10426所形成的差动对切换后,控制电流IL大于控制电 流IR。在步骤1110中,如图4所示,在电压区间VS3,因为控制电流IR已降至最低值,所以 节点A的电压VA不再下降,反而因为调整电流IAD的增加而缓慢增加(因为调整电流IAD 是随补偿电压VC0MP的增加而增加)。因为在电压区间VS3,节点A的电压VA会随着补偿 电压VC0MP的增加而缓慢增加,所以通过另一适当的设计可使充电电流1C的增幅远小于放 电电流ID的增幅,也就是说如图4所示,放电电流ID会随着补偿电压VC0MP的增加而从最 大值(II)继续缓慢增加,而充电电流1C几乎不变。在步骤1110中,如图5所示,在电压区 间VS3,因为充电电流1C的增幅远小于放电电流ID的增幅,所以节点B被放电的速率缓慢 增加,导致振荡模块104根据节点B的电压VB所输出的时钟信号CLKS的频率缓慢增加。因 此,在步骤1116中,栅极控制信号产生单元304根据时钟信号CLKS所产生的栅极控制信号 GCS的频率FR可继续从预定值PV(65KHz)缓慢增加。另外,如图5所示,在电压区间VS3, 因为栅极控制信号产生单元304根据振荡模块104输出的时钟信号CLKS所产生的栅极控 制信号GCS的频率FR是缓慢增加,所以栅极控制信号GCS的频率FR在电压区间VS2的第 一变化率会大于栅极控制信号GCS的频率FR在电压区间VS3的第二变化率。
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