脉宽调制控制单元、电压调节器及其控制方法_2

文档序号:9419863阅读:来源:国知局
02。开启/关闭时间产生器200包括一比较单元204、一定电流源206、一储能模块208、比较器210、212以及一逻辑门214。
[0054]比较单元204比较输出电压V.与一参考电压VREF,并根据比较结果控制节点216的电压。在一可能实施例中,当输出电压V.小于参考电压Vref时,比较单元204先令节点216的电压等于接地电压GND (例如将节点216的电平下拉至一接地端的电平),用以释放储能模块208所储存的电荷。然后,比较单元204控制节点216为一不接地状态。此时,由于储能模块208耦接定电流源206,因此,定电流源206对储能模块208充电。此时,节点216的电压会逐渐上升。
[0055]在本实施例中,比较单元204包括一比较器218以及一重置模块220。比较器218比较输出电压V.及参考电压Vref,用以产生一比较结果Comp。在一可能实施例中,当输出电压V.大于参考电压Vref,比较结果Comp为一低电平;当输出电压V.小于参考电压Vref,比较结果Comp为一高电平。
[0056]重置模块220耦接于比较器218与节点216之间,用以根据比较结果Comp控制节点216的电压。当比较结果Comp为一低电平时,重置模块220控制节点216不耦接至接地端。此时,节点216的电压可能逐渐上升。
[0057]当比较结果Comp为一高电平时,重置模块220重置节点216的电压。在一可能实施例中,重置模块220先令节点216的电压等于接地电压(例如将节点216的电压下拉至一接地端的电压),用以释放储能模块208所储存的电荷,然后重置模块220再控制节点216为一不接地状态。此时,由于定电流源206耦接储能模块208,因此,定电流源206开始对储能模块208充电。
[0058]在本实施例中,重置模块220包括一逻辑电路222以及一开关224。逻辑电路222根据比较结果Comp,控制开关224。举例而言,当比较结果Comp为一第一电平时,逻辑电路222不导通开关224。当比较结果Comp为一第二电平时,逻辑电路222先导通开关224,并在一段时间后,逻辑电路222不导通开关224。在本实施例中,开关224为一 N型晶体管。在一实施例中,上述逻辑电路的功能为,在当输出电压V.小于参考电压Vref时,先将节点216的电压下拉至接地端的电压一段时间后,以使储能模块208储存于节点216的电荷完全放电至接地端,再控制节点216为一不接地状态。
[0059]另外,定电流源206接收输入电压VIN,并耦接节点216。储能模块208耦接节点216,并接收接地电压GND。本发明并不限定定电流源206及储能模块208的实施方式。在一可能实施例中,定电流源206由一晶体管所构成,而储能模块208为一电容。
[0060]比较器212比较输出电压V.及节点216的电压,用以产生一开启信号Ton。比较器210比较节点216的电压及输入电压Vin,用以产生一输出信号T。逻辑门214根据开启信号Ton及输出信号T,产生一关闭信号Toff。在本实施例中,当开启信号Ton及输出信号T均为一第一电平时,逻辑门214令关闭信号Toff为一第二电平;当开启信号Ton及输出信号T之一为一第二电平时,逻辑门214令关闭信号Toff为一第一电平。在一可能实施例中,第一电平为一低电平,而第二电平为一高电平。在本实施例中,逻辑门214为一 NOR门。
[0061]整合器202整合开启信号Ton及关闭信号Toff,用以产生脉宽调制信号SPWM。图3为本发明实施例的电压调节器的波形示意图。在期间P300,输出电压V.并未小于参考电压Vref,因此,驱动器110不导通开关102及104。如图所示,流经电感L的电流Il等于零。
[0062]在时间点T302,输出电压V.小于参考电压VREF,因此,比较器218通过比较结果Comp控制重置模块220,使得重置模块220重置节点216的电压。也就是说,重置模块220中的逻辑电路222先导通开关224,在一段时间后,逻辑电路222不导通开关224。然后,由于电流源206对储能模块208充电,因此,节点216的电压会逐渐上升。当节点216的电压小于输出电压V.时,开启信号Ton的电平将从一第一电平(如低电平)变化至一第二电平(如高电平)。
[0063]在期间P304,节点216的电压逐渐上升,但未大于输出电压V.。因此,开启信号Ton的电平维持在高电平。同时,由于节点216的电压未大于输入电压VIN。因此,输出信号T为低电平。此时,由于开启信号Ton为高电平,因此,关闭信号Toff为低电平。整合器202整合开启信号Ton及关闭信号Toff,用以产生脉宽调制信号SPWM。如图所示,在期间P304,脉宽调制信号Spwm为高电平,因此,流经电感L的电流込逐渐增加。此时,开关102导通,并且开关104不导通。
[0064]在时间点T306,节点216的电压大于输出电压V.,因此,开启信号Ton由第二电平变化至第一电平。
[0065]在期间P308,由于节点216的电压仍大于输出电压VQUT,故开启信号Ton保持在第一电平。此时,由于节点216的电压小于输入电压Vin,因此,输出信号T保持在第一电平。由于开启信号Ton及输出信号T均为第一电平,因此,关闭信号Toff为高电平。此时,脉宽调制信号Spwm为低电平。驱动器110根据脉宽调制信号Spwm不导通开关102,但导通开关104,故流经电感L的电流Il逐渐下降。
[0066]在时间点T310,由于节点216的电压仍大于输出电压VQUT,故开启信号Ton保持在第一电平。此时,节点216的电压大于输入电压Vin,因此,输出信号T由第一电平变化至第二电平。
[0067]在期间P312,由于节点216的电压仍大于输入电压Vin,故输出信号T保持在第二电平,此时开启信号Ton仍保持在第一电平,因此,关闭信号Toff为第一电平。整合器202整合开启信号Ton及关闭信号Toff,用以产生脉宽调制信号SPWM。驱动器110根据脉宽调制信号Spwm,不导通开关102及104。因此,流经电感L的电流等于零。
[0068]在时间点T314,输出电压V.小于参考电压Vref,因此,比较器218产生比较结果Comp,用以控制重置模块220,使得重置模块220重置节点216的电压。由于时间点T314与期间P316的特性与时间点T302与期间P304相同,故不再赘述。在本实施例中,期间P312大于期间P308 ;期间P308大于期间P304,然而不限于此。
[0069]当输出电压V.小于参考电压Vref时,驱动器110产生控制信号Sa,用以导通开关102并抬升输出电压V.。在一可能实施例中,控制信号Sei的相位等于开启信号Ton的相位。在另一可能实施例中,控制信号Sei的电平可能不等于开启信号Ton的电平。
[0070]当开关102导通,并且在电流Il通过电感L对电容Cl充电至足够能量后,驱动器110产生控制信号Se2,用以导通开关104,用以避免输出电压V.过高。在一可能实施例中,控制信号Se2的相位等于关闭信号Toff的相位。在另一可能实施例中,控制信号Se2的电平可能不等于关闭信号Toff的电平。
[0071]最后,驱动器110不导通开关102及104,用以进入不连续模式(discontinuousmode ;DCM)。在不连续模式中,流经电感L的电为零,因此,在此说明书中定义此操作为自然零电流(Natural Zero Current ;NZC)操作。
[0072]图4为本发明实施例的控制方法的流程示意图。首先,利用一输出级电路将一输入电压转换成一输出电压(步骤S410)。在一可能实施例中,输出级电路具有两开关,其串联于一输入电压与一接地电压之间。由控制两开关的导通及不导通时间,便可产生一相对应的输出电压。
[0073]接着,判断输出电压是否小于一参考电压(步骤S420)。若输出电压并未小于参考电压时,则回到步骤S420。当输出电压小于参考电压时,重置一第一节点的电压(步骤S430) ο在一可能实施例中,步骤S430先令第一节点的电压等于接地电压(例如将节点216的电压下拉至一接地端的电压),然后控制第一节点为一不接地状态。在另一可能实施例中,当第一节点的电压为不接地状态时,供电予第一节点,用以增加第一节点的电压。在另一可能实施例中,第一节点耦接一储能模块,用以储存电荷。
[0074]根据第一节点的电压,产生一开启信号以及一关闭信号(步骤S440)。在一可能实施例中,步骤S440将第一节点的电压与输出电压相比较,用以产生一开启信号。举例而言,当第一节点的电压大于输出电压时,开启信号为一低电平;当第一节点的电压小于输出电压时,开启信号为一高电平。<
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