返驰式电源供应器及其控制电路与控制方法_4

文档序号:9329945阅读:来源:国知局
道讯号 Q0、Q1、与Q2,导通或不导通对应的多个开关,而决定与计算电路1063的串联电阻值,代表 频率加权讯号。而信道讯号Q〇、Ql、与Q2则由相关于PffM频率的周期长度讯号T与不同的 预设周期长度讯号I. 1T0、1. 2T0、及I. 3T0比较后,再与QR感知讯号及PffM讯号通过SR正 反器的输出讯号,作及门电路运算而产生。如此一来,增益控制电路1055可在返驰式电源 供应器100操作于QR模式时,根据PWM频率产生频率加权讯号,而使计算电路1063依照频 率加权讯号适应性调整预设临界值CS_TH,而产生临界值CS_TH',而达成控制电路105根据 PffM频率,而适应性调整功率开关PS的导通期间,以保持输入功率固定,而补偿输出电压纹 波。如图所示的多个反门电路为考虑讯号的逻辑运算正确的设置,为本领域技术人员所熟 知,在此不予赘述。
[0115] 请继续参阅图1C,计算电路1063包括电压电流转换电路4051与电流电压转换电 路4052。电压电流转换电路4051包括:差动放大器电路Al、晶体管SWl、与电阻电路4054。 差动放大器电路A1,用以根据预设临界值CS_TH与电流回授讯号,产生差动放大讯号。晶体 管SWl与差动放大器电路Al耦接,用以根据差动放大讯号而操作,产生电流la。电阻电路 4054与晶体管SWl耦接,用以根据电流Ia,产生电流回授讯号。如图所示,差动放大器电路 Al接收预设临界值CS_TH,与电流回授讯号比较,根据其比较的结果产生差动放大讯号,用 以操作晶体管SW1,因此电流Ia将等于预设临界值CS_TH除以电阻电路4054的电阻值。
[0116] 请继续参阅图1C,在本实施例中,电流电压转换电路4052包括:电流镜电路4055 与阻抗电路4056。电流镜电路4055与晶体管SWl耦接,以将调节电流Ia复制而产生复制 调节电流la'。阻抗电路4056例如但不限于如图所示的电阻,与电流镜电路4055耦接,以 将复制调节电流la'转换为临界值CS_TH'。此外,临界值CS_TH'亦需要考虑到计算电路 1063中的串联电阻值,也就是频率加权讯号而决定。当计算电路1063中的串联电阻值越 低,代表PWM频率越低,使得临界值CS_TH'越高,电流感测讯号CS要达到临界值CS_TH'的 期间增加,而实现当PWM频率下降时,适应性增加功率开关PS的导通期间,以补偿输出电压 纹波。
[0117] 图ID显不信道讯号Q0、Ql、与Q2,以及周期长度讯号T与QR感知讯号的讯号波 形图。如图所示,显示QR模式时,当周期长度讯号T越大,代表PffM频率越低,适应性利用 信道讯号Q〇、Q1、与Q2决定频率加权讯号,以适应性增加预设临界值CS_TH,而产生较高的 临界值CS_TH',而达成控制电路105调整功率开关PS的导通期间,使输入功率(及输出功 率)固定,并补偿输出电压纹波。
[0118] 请参阅图2A-2B,显示本发明的第二个实施例。如图2A所示,在本实施例中,控制 电路205例如但不限于包括:QR控制电路2051、频率侦测电路2053、增益控制电路2055、比 较电路2057、以及PffM讯号产生电路2059。QR控制电路2051与电压感测电路109耦接,于 输出电压Vout发生ZVC时,产生设定讯号,且于返驰式电源供应器100操作于QR操作模式 时,产生QR感知讯号。频率侦测电路2053根据PffM频率,而产生周期长度讯号T,其中,周 期长度讯号T例如正比于PffM频率的倒数。增益控制电路2055与电流感测电路107、QR控 制电路2051及频率侦测电路1053耦接,根据QR感知讯号、周期长度讯号T、及电流感测讯 号CS,产生电流指示讯号CS'。比较电路1057与增益控制电路2055耦接,并比较电流指示 讯号CS'与预设临界值CS_TH,而产生重置讯号。PffM讯号产生电路2059,与比较电路2057 及QR控制电路2051耦接,用以根据设定讯号与重置讯号,产生PffM讯号。PffM讯号产生电 路2059例如但不限于如图所示的SR正反器,其为本领域技术人员所熟知,在此不予赘述。 如图所示,控制电路205例如更包括驱动电路DRV,以将PffM讯号转换为操作讯号GATE。其 中,控制电路205例如包括一芯片,则驱动电路DRV可以设置于此芯片中或此芯片外。
[0119] 如图2B所示,在本实施例中,增益控制电路2055例如但不限于包括频率加权电路 2061与计算电路2063。频率加权电路2061与QR控制电路2051及频率侦测电路2053耦 接,根据QR感知讯号、PWM讯号、及周期长度讯号T,产生频率加权讯号。计算电路2063与 频率加权电路2061耦接,根据电流感测讯号CS与频率加权讯号,产生电流指示讯号CS'。 如图所示,频率加权电路2061例如具有多个串连的电阻RO、Rl、与R2,并通过多个信道讯号 Q0、Q1、与Q2,导通或不导通对应的多个开关,而决定与计算电路2063的串联电阻值,代表 频率加权讯号。而信道讯号Q〇、Ql、与Q2则由相关于PffM频率的周期长度讯号T与不同的 预设周期长度讯号I. 1T0、1. 2T0、及I. 3T0比较后,再与QR感知讯号及PffM讯号通过SR正 反器的输出讯号,作及门电路运算而产生。如此一来,增益控制电路2055可在返驰式电源 供应器100操作于QR模式时,根据PWM频率产生频率加权讯号,而使计算电路2063依照频 率加权讯号,适应性调整电流感测讯号CS,而产生电流指示讯号CS',而达成控制电路205 根据PWM频率,而适应性调整功率开关PS的导通期间,以保持输入功率固定,而补偿输出电 压纹波。如图所示的多个反门电路为考虑讯号的逻辑运算正确的设置,为本领域技术人员 所熟知,在此不予赘述。
[0120] 请继续参阅图2B,计算电路2063包括电压电流转换电路4051与电流电压转换电 路4052。电压电流转换电路4051包括:差动放大器电路A2、晶体管SW2、与电阻电路4054。 差动放大器电路A2,用以根据电流感测讯号CS与电流回授讯号,产生差动放大讯号。晶体 管SW2与差动放大器电路A2耦接,用以根据差动放大讯号而操作,产生电流lb。电阻电路 4054与晶体管SW2耦接,用以根据电流Ib,产生电流回授讯号。如图所示,差动放大器电路 A2接收电流感测讯号CS,与电流回授讯号比较,根据其比较的结果产生差动放大讯号,用 以操作晶体管SW2,因此电流Ib将等于电流感测讯号CS除以电阻电路4054的电阻值。
[0121] 请继续参阅图2B,在本实施例中,电流电压转换电路4052包括:电流镜电路4055 与阻抗电路4056。电流镜电路4055与晶体管SW2耦接,以将调节电流Ib复制而产生复制 调节电流lb'。阻抗电路4056例如但不限于如图所示的电阻,与电流镜电路4055耦接,以 将复制调节电流lb'转换为电流指示讯号CS'。此外,电流指示讯号CS'亦需要考虑到计算 电路2063中的串联电阻值,也就是频率加权讯号而决定。当计算电路2063中的串联电阻 值越低,代表PWM频率越低,使得电流指示讯号CS'越低,电流指示讯号CS'要达到预设临 界值CS_TH的期间增加,而实现当PffM频率下降时,适应性增加功率开关PS的导通期间,以 补偿输出电压纹波。
[0122] 请参阅图3A-3B,显示本发明的第三个实施例。如图3A与3B所示,控制电路 305根据PffM讯号的PffM频率,而适应性调整其中的误差放大器电路3052的操作频宽 (bandwidth)。控制电路305包括:QR控制电路3051、误差放大器电路3052、频率侦测电路 3053、与PffM讯号产生电路3059。其中,QR控制电路3051与电压感测电路109耦接,用以 于返驰式电源供应器100操作于QR操作模式时,产生QR感知讯号。频率侦测电路3053用 以根据PffM讯号的PffM频率,而产生周期长度讯号T。如图3B所示,误差放大器电路3052 包括:频宽控制电路5051、放大电路5053、补偿电阻电路5055、与补偿电容电路5057。频宽 控制电路5051与QR控制电路3051及频率侦测电路3053耦接,用以根据QR感知讯号与周 期长度讯号T,而产生调整讯号。放大电路5053与电压感测电路109耦接,用以根据预设的 参考电压VREF与电压感测讯号FB,产生放大讯号C0MP。补偿电阻电路5055与频宽控制电 路5051及放大电路5053耦接。补偿电容电路5057与频宽控制电路5051及放大电路5053 耦接。误差放大器电路3052根据调整讯号,调整补偿电阻电路5055的补偿电阻值或补偿 电容电路5057的补偿电容值,以适应性调整误差放大器电路3052的操作频宽,进而补偿输 出电压纹波。PWM讯号产生电路3059与误差放大器电路3052及电流感测电路107耦接,用 以根据放大讯号COMP与电流感测讯号CS,产生PffM讯号。其中,误差放大器电路中的补偿 电阻电路与补偿电容电路为本领域技术人员所熟知,在此不予赘述。
[0123] 请参阅图4A-4B,显示本发明的第四个实施例。图4A显示一种较具体的误差放大 器电路3052实施例。如图4A所示,频宽控制电路5051包括多个D型正反器,例如但不限于 如图所示的三个D型正反器,其根据QR感知讯号与周期长度讯号T,产生多个调整讯号,例 如但不限于如图所示的调整讯号QQ1、QQ2、与QQ3。补偿电阻电路5055包括电阻R6、多个串 连的电阻(例如但不限于如图所示的电阻R3、R4、与R5)与对应的开关,补偿电容电路5057 例如包括电容Cl。频宽控制电路5051根据QR感知讯号与周期长度讯号T,产生调整讯号 QQ1、QQ2、与QQ3,用以决定补偿电阻电路5055的电阻值,进而决定误差放大器电路3052的 补偿电阻值,以根据PWM频率适应性调整误差放大器电路3052的操作频宽,进而补偿该输 出电压纹波。当然,补偿电容电路5057亦可以包括多个的电容并联,并对应耦接开关,以根 据PffM频率适应性调整误差放大器电路3052的补偿电容,而调整操作频宽,进而补偿该输 出电压纹波。
[0124] 图4B显示调整讯号QQ1、QQ2、与QQ3,以及周期长度讯号T与QR感知讯号的讯号 波形图。如图所示,显示QR模式时,当周期长度讯号T越大,代表PffM频率越低,利用适应 性调整讯号QQl、QQ2、与QQ3,调整补偿电阻电路5055的补偿电阻值或补偿电容电路5057 的补偿电容值,以适应性调整误差放大器电路3052的操作频宽,进而补偿输出电压纹波。
[0125] 请参阅图5,显示本发明的第五个实施例。图5显示,在图3A中的控制电路305 中,亦可以根据PWM讯号的PWM频率,而适应性调整其中的误差放大器电路3052的放大器 增益而非操作频宽(bandwidth)。如图5所示,误差放大器电路3052包括:放大器增益控 制电路7051、放大电路7053、补偿电阻电路5055、与补偿电容电路5057。放大器增益控制 电路7051与QR控制电路3051及频率侦测电路3053耦接,用以根据QR感知讯号与周期长 度讯号T,而产生放大器增益调整讯号。放大电路7053与电压感测电路109耦接,用以根据 预设的参考电压VREF与电压感测讯号FB,产生放大讯号C0MP。补偿电阻电路7055与放大 电路7053耦接。补偿电容电路5057与放大电路7053耦接。误差放大器电路3052根据放 大器增益调整讯号,以适应性调
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