專利名稱：主動式線端補(bǔ)償電路及具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主動式線端補(bǔ)償電路及其控制器，尤指一種以補(bǔ)償電流調(diào)整反饋信號的主動式線端補(bǔ)償電路及具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破鳌?br> 背景技術(shù)：
圖1為典型的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路(Buck Converter)的電路示意圖。直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路包含了一轉(zhuǎn)換電路10、一控制器20、一負(fù)載30以及一輸出電壓偵測電路12。輸出電壓偵測電路12偵測轉(zhuǎn)換電路10的一輸出電壓Vo以產(chǎn)生一輸出電壓偵測信號Vfb?？刂破?0則根據(jù)此輸出電壓偵測信號Vfb控制轉(zhuǎn)換電路10將一輸入電壓Vin的電力轉(zhuǎn)換成輸出電壓Vo，使輸出電壓Vo維持在一預(yù)定輸出電壓值。然而，直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路通過一供電線14提供電力至負(fù)載30，而供電線14上存在有寄生電阻Rw，電流通過供電線14提供至負(fù)載30時，在供電線14上會產(chǎn)生線損Vw(Vw = 2*Rw*IL，其中IL為流經(jīng)負(fù)載30的電流)，而導(dǎo)致實際供應(yīng)至負(fù)載30的負(fù)載電壓Vo’低于轉(zhuǎn)換電路10的輸出電壓Vo。為了補(bǔ)償供電線14所造成的線損，請參照圖2所示，一典型的解決方法是將輸出電壓偵測電路12另外連接一導(dǎo)線16至負(fù)載30，以遠(yuǎn)程偵測(Remote Sense)供應(yīng)至負(fù)載 30的負(fù)載電壓Vo’的電位來進(jìn)行反饋控制。圖中的導(dǎo)線16即是直接偵測負(fù)載30的電源供應(yīng)端來進(jìn)行反饋控制。此補(bǔ)償方式可以補(bǔ)償供電線14所造成的線損的一半，即線損Vw = Rw*IL。然而，此遠(yuǎn)程偵測的方法需要另外連接至少一導(dǎo)線16至負(fù)載30進(jìn)行偵測，而會導(dǎo)致成本提高。又，隨著供電距離增加，所需使用的導(dǎo)線16的長度也要增加。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于上述問題，本發(fā)明利用偵測負(fù)載的電流，以補(bǔ)償輸出電壓偵測信號的電平來進(jìn)一步補(bǔ)償供電線的線損，使負(fù)載電壓可穩(wěn)定在一預(yù)定電壓值，如此不需使用導(dǎo)線偵測負(fù)載端的電壓，即可補(bǔ)償供電線所造成的線損以提供準(zhǔn)確的負(fù)載電壓。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種主動式線端補(bǔ)償電路，用以補(bǔ)償一輸出電壓偵測信號的電平以產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號，其中一反饋控制器根據(jù)該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號控制一轉(zhuǎn)換電路，使施加于一負(fù)載的一負(fù)載電壓穩(wěn)定于一預(yù)定電壓值。主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元及一反饋補(bǔ)償單元。補(bǔ)償單元偵測負(fù)載電流以產(chǎn)生一補(bǔ)償電流。反饋補(bǔ)償單元則根據(jù)補(bǔ)償電流調(diào)整該輸出電壓偵測信號的電平，以輸出該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。本發(fā)明也同時提供了一種具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，用以控制一轉(zhuǎn)換電路將一輸入電壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓以驅(qū)動一負(fù)載。具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破靼恢鲃邮骄€端補(bǔ)償電路以及一反饋控制電路。主動式線端補(bǔ)償電路接收代表輸出電壓的輸出電壓偵測信號，并根據(jù)流經(jīng)負(fù)載的一負(fù)載電流產(chǎn)生一補(bǔ)償電流，以補(bǔ)償該輸出電壓偵測信號而產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。反饋控制電路根據(jù)該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號來產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)制控制信號，以控制轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。 以上的概述與接下來的詳細(xì)說明皆為示范性質(zhì)，是為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍。而有關(guān)本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點(diǎn)，將在后續(xù)的說明與附圖加以闡述。


圖1為典型的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖2為典型以遠(yuǎn)程偵測補(bǔ)償線損的直流轉(zhuǎn)直流降壓轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖3為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的主動式線端補(bǔ)償電路的電路示意圖4為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的主動式線端補(bǔ)償轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖
主要元件附圖標(biāo)記說明
現(xiàn)有技術(shù)
轉(zhuǎn)換電路10
輸出電壓偵測電路12
供電線14
導(dǎo)線16
控制器20
負(fù)載30
輸出電壓Vo
輸出電壓偵測信號Vfb
輸入電壓Vin
寄生電阻Rw
負(fù)載電流IL
負(fù)載電壓Vo ’
本發(fā)明
轉(zhuǎn)換電路110
輸出電壓偵測電路112
供電線114
控制器120
補(bǔ)償單元122
運(yùn)算放大器1222
電壓轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換器12M
電流鏡1226
反饋補(bǔ)償單元123
放大器IM
反饋控制電路126
誤差放大器127
脈寬調(diào)制器128
負(fù)載130
輸出電壓偵測信號Vfb
4
增益信號VX
增益電流IX
負(fù)載電流IL
補(bǔ)償電流IY
補(bǔ)償電阻RY
輸出電壓偵測信號Vfb
補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號Vfbc
輸出電壓Vo
負(fù)載電壓Vo ’
負(fù)載電流偵測電路RCS
寄生電阻Rw
電流偵測信號Vcs+，Vcs-
參考電壓信號Vref
電阻RX
具體實施例方式請參見圖3，為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的主動式線端補(bǔ)償電路的電路示意圖。 主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元122及一反饋補(bǔ)償單元123，用以補(bǔ)償一輸出電壓偵測信號Vfb的電平。在本實施例中，補(bǔ)償單元122包含一電流源，且電流源根據(jù)負(fù)載電流IL 產(chǎn)生一補(bǔ)償電流IY。反饋補(bǔ)償單元123包含一放大器124以及一補(bǔ)償電阻RY。放大器124 的一非反相輸入端接收一輸出電壓偵測信號Vfb，而一反相輸入端則耦接補(bǔ)償單元122，且補(bǔ)償電阻RY耦接于放大器124的一輸出端與反相輸入端。如此，補(bǔ)償電流IY將流經(jīng)補(bǔ)償電阻RY。使該放大器1 的輸出端產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號Vfbc。由于放大器124 的反相輸入端及非反相輸入端會等電位，因此，補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號Vfbc與輸出電壓偵測信號Vfb的關(guān)系如下Vfbc = Vfb-IY^RY = Vfb-C*IL^RY · · · · (1)其中，C為補(bǔ)償單元122根據(jù)負(fù)載電流產(chǎn)生補(bǔ)償電流IY的比例值。另外，輸出電壓偵測信號Vfb與輸出電壓Vo的關(guān)系如下Vfb = Vo/Rd. . . . (2)其中，Rd為偵測輸出電壓偵測電路的一分壓比例。上述兩式可推導(dǎo)出如下的關(guān)系式Vfbc = Vo/Rd_C*IL*RY —Vo = Vfbc*Rd+C*IL*RY*Rd· · · · (3)因此，C*IL*RY*Rd即為一補(bǔ)償值，通過此補(bǔ)償值將使反饋控制器修正輸出電壓Vo 的電平，使負(fù)載電壓Vo’穩(wěn)定于一預(yù)定電壓值上。接著，以下將本發(fā)明的主動式線端補(bǔ)償電路與反饋控制的轉(zhuǎn)換電路結(jié)合進(jìn)行說明，以更了解主動式線端補(bǔ)償電路如何達(dá)到穩(wěn)定負(fù)載電壓Vo，的效果。請參見圖4，為根據(jù)本發(fā)明的一較佳實施例的主動式線端補(bǔ)償轉(zhuǎn)換電路的電路示意圖。主動式線端補(bǔ)償轉(zhuǎn)換電路包含一具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?20、一轉(zhuǎn)換電路110、一負(fù)載130、一輸出電壓偵測電路112以及一負(fù)載電流偵測電路RCS。控制器120控制轉(zhuǎn)換電路110將一輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成一輸出電壓Vo以驅(qū)動負(fù)載130，而經(jīng)線損后施加于負(fù)載 130上的電壓為負(fù)載電壓Vo’，其與輸出電壓Vo的關(guān)系如下Vo，= Vo_2*Rw*IL. . . (4)其中Rw為供電線114的寄生電阻，IL則為負(fù)載電流。控制器120包含一主動式線端補(bǔ)償電路以及一反饋控制電路126，其中主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元122及一反饋補(bǔ)償單元123。補(bǔ)償單元122接收負(fù)載電流偵測電路RCS所產(chǎn)生的兩電流偵測信號Vcs+、Vcs-，并據(jù)此產(chǎn)生一補(bǔ)償電流IY。其中，Vcs+-Vcs-= IL*Rcs，Rcs為負(fù)載電流偵測電路RCS的電阻值，因此，補(bǔ)償電流IY根據(jù)負(fù)載電流IL而產(chǎn)生。反饋補(bǔ)償單元123接收輸出電壓偵測信號Vfb及補(bǔ)償電流IY，以產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號Vfbc至反饋控制電路126。反饋控制電路1 包含一誤差放大器127以及一脈寬調(diào)制器128。誤差放大器127 接收一參考電壓信號Vref及補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號Vfbc以產(chǎn)生一脈寬調(diào)制信號。脈寬調(diào)制器1 接收一斜坡信號及誤差放大器127所產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號，并產(chǎn)生一脈寬調(diào)制控制信號fete以控制轉(zhuǎn)換電路110進(jìn)行電力轉(zhuǎn)換。由于誤差放大器127的兩輸入端信號的電平將會等電位，因此Vref = Vfbc,再結(jié)合第3式及第4式，可推導(dǎo)出如下關(guān)系式Vfbc*Rd+C*IL*RY*Rd = 2*Rw*IL+Vo，Vo，= Vref*Rd+IL*(C*RY*Rd_2*Rw)由于電路中的Vref及Rd為固定值，因此借助于適當(dāng)?shù)卣{(diào)整C及RY，使C*RY*Rd = 2*Rw，即可補(bǔ)償線損而使Vo，= Vref^Rd為一穩(wěn)定值。接著詳細(xì)說明補(bǔ)償單元122的電路架構(gòu)。補(bǔ)償單元122包含一偵測放大器以及一電流鏡1226，其中偵測放大器包含一運(yùn)算放大器1222、一電壓轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換器1224，用以偵測負(fù)載電流IL，以產(chǎn)生一放大偵測信號。運(yùn)算放大器1222接收負(fù)載電流偵測電路RCS所產(chǎn)生的電流偵測信號Vcs+、Vcs-,并根據(jù)電流偵測信號Vcs+、Vcs-的差產(chǎn)生一增益信號VX。 電壓轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換器12M接收增益信號VX并同時根據(jù)電阻RX而產(chǎn)生一增益電流IX以作為上述的放大偵測信號。電流鏡12 具有一電流增益M:l，以根據(jù)增益電流IX產(chǎn)生一補(bǔ)償電流IY。由于電流偵測信號VCS+、VCS-的差代表流經(jīng)負(fù)載130的負(fù)載電流IL，因此補(bǔ)償電流 IY與負(fù)載電流IL之間具有一比例關(guān)系。另外，值得一提的是，補(bǔ)償單元122的增益值(即補(bǔ)償電流IY與電流偵測信號VCS+、VCS-的差的放大比例)可根據(jù)實際應(yīng)用設(shè)定，使負(fù)載電流偵測電路RCS的選用上更具彈性。因此，負(fù)載電流偵測電路RCS可以選用適當(dāng)?shù)淖杩怪担?以減少進(jìn)行負(fù)載電流偵測時造成太大的功耗。如上所述，本發(fā)明在上文中已以較佳實施例揭示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，該實施例僅用于描繪本發(fā)明，而不應(yīng)解讀為限制本發(fā)明的范圍。應(yīng)注意的是，凡與該實施例等效的變化與置換，均應(yīng)設(shè)為涵蓋于本發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以的權(quán)利要求保護(hù)范圍所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種主動式線端補(bǔ)償電路，其特征在于，用以補(bǔ)償一輸出電壓偵測信號的電平以產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號，其中一反饋控制器根據(jù)該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號來控制一轉(zhuǎn)換電路，使施加于一負(fù)載的一負(fù)載電壓穩(wěn)定于一預(yù)定電壓值，該主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元，偵測一負(fù)載電流以產(chǎn)生一補(bǔ)償電流；以及一反饋補(bǔ)償單元，根據(jù)該補(bǔ)償電流調(diào)整該輸出電壓偵測信號的電平，以輸出該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。
2.如權(quán)利要求1所述的主動式線端補(bǔ)償電路，其特征在于，該補(bǔ)償單元包含一電流源， 并該電流源根據(jù)該負(fù)載電流產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
3.如權(quán)利要求2所述的主動式線端補(bǔ)償電路，其特征在于，該反饋補(bǔ)償單元包含一放大器，該放大器的一非反相輸入端接收該輸出電壓偵測信號，該放大器的一反相輸入端則接收該補(bǔ)償電流，并且，一補(bǔ)償電阻耦接于該放大器的一輸出端與該反相輸入端，使該放大器的該輸出端產(chǎn)生該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。
4.如權(quán)利要求1所述的主動式線端補(bǔ)償電路，其特征在于，該補(bǔ)償單元包含一電流源及一偵測放大器，該偵測放大器偵測該負(fù)載電流以產(chǎn)生一放大偵測信號，而該電流源則根據(jù)該放大偵測信號產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
5.一種具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，其特征在于，用以控制一轉(zhuǎn)換電路將一輸入電壓轉(zhuǎn)換成一輸出電壓以驅(qū)動一負(fù)載，該具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破靼恢鲃邮骄€端補(bǔ)償電路，接收代表該輸出電壓的一輸出電壓偵測信號，并根據(jù)流經(jīng)該負(fù)載的一負(fù)載電流產(chǎn)生一補(bǔ)償電流，以補(bǔ)償該輸出電壓偵測信號而產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號；以及一反饋控制電路，根據(jù)該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號來產(chǎn)生至少一脈寬調(diào)制控制信號， 以控制該轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。
6.如權(quán)利要求5所述的具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，其特征在于，該主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元，偵測該負(fù)載電流以產(chǎn)生該補(bǔ)償電流；以及一反饋補(bǔ)償單元，根據(jù)該補(bǔ)償電流調(diào)整該輸出電壓偵測信號的電平，以輸出該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。
7.如權(quán)利要求6所述的具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，其特征在于，該補(bǔ)償單元包含一電流源，并該電流源根據(jù)該負(fù)載電流產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
8.如權(quán)利要求7所述的具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，其特征在于，該反饋補(bǔ)償單元包含一放大器，該放大器的一非反相輸入端接收該輸出電壓偵測信號，該放大器的一反相輸入端則接收該補(bǔ)償電流，并且，一補(bǔ)償電阻耦接于該放大器的一輸出端與該反相輸入端，使該放大器的該輸出端產(chǎn)生該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。
9.如權(quán)利要求6所述的具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破?，其特征在于，該補(bǔ)償單元包含一電流源及一偵測放大器，該偵測放大器偵測該負(fù)載電流以產(chǎn)生一放大偵測信號，而該電流源則根據(jù)該放大偵測信號產(chǎn)生該補(bǔ)償電流。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種主動式線端補(bǔ)償電路及具主動式線端補(bǔ)償?shù)目刂破鳎鲋鲃邮骄€端補(bǔ)償電路用以補(bǔ)償一輸出電壓偵測信號的電平以產(chǎn)生一補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號，其中一反饋控制器根據(jù)該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號控制一轉(zhuǎn)換電路，使施加于該負(fù)載的一負(fù)載電壓穩(wěn)定于一預(yù)定電壓值；主動式線端補(bǔ)償電路包含一補(bǔ)償單元及一反饋補(bǔ)償單元；補(bǔ)償單元偵測負(fù)載電流以產(chǎn)生一補(bǔ)償電流；反饋補(bǔ)償單元則根據(jù)補(bǔ)償電流調(diào)整該輸出電壓偵測信號的電平，以輸出該補(bǔ)償后輸出電壓偵測信號。
文檔編號H02M3/158GK102412725SQ20101029252
公開日2012年4月11日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者丁明強(qiáng) 申請人:晶洋微電子股份有限公司