抑制輸出電壓過沖的電壓轉(zhuǎn)換器的制造方法【專利摘要】本發(fā)明揭示一種抑制輸出電壓過沖的電壓轉(zhuǎn)換器，其用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓。在本發(fā)明一實施例中，該電壓轉(zhuǎn)換器包含一誤差放大器、一補償網(wǎng)絡和一選擇電路。該誤差放大器具有接收參考電壓的正相輸入端、接收關聯(lián)于該輸出電壓的反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端。該補償網(wǎng)絡用以補償該誤差放大器的穩(wěn)定度。該選擇電路用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補償網(wǎng)絡至該誤差放大器的該輸出端。在運作時，當該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時，該補償網(wǎng)絡不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當該反饋電壓的電壓電平實質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時，該補償電路連接于該誤差放大器的該輸出端?！緦＠f明】抑制輸出電壓過沖的電壓轉(zhuǎn)換器【
技術領域：
】[0001]本發(fā)明是關于一種抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器?！?br>背景技術：
】[0002]直流至直流電壓轉(zhuǎn)換器可用以將一輸入電壓調(diào)節(jié)成一穩(wěn)定的輸出電壓，藉以供應負載所需的電流。一般而言，直流至直流電壓轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓和輸出電壓值的大小分為升壓式電壓轉(zhuǎn)換器(boostconverter)、降壓式電壓轉(zhuǎn)換器(buckconverter)和升降壓式電壓轉(zhuǎn)換器(buck-boostconverter)。圖1繪示一典型的升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10的架構不意圖。參照圖1，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10包含一輸入電容Cin、一電感L、兩開關SW1和SW2、一輸出電容Qm及一控制電路12。該控制電路12用以提供控制兩開關SW1和SW2的兩驅(qū)動信號D1和D2,使得開關SW1和SW2能被交替地導通及關閉。[0003]參照圖1，該控制電路12包含一誤差放大器122、一補償網(wǎng)絡124、一比較器126以及一脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulation,PWM)電路128。該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10還包含一分壓電路14，其用以檢測輸出電壓Vott的變化。該分壓電路14通過兩串聯(lián)電阻R1和R2將輸出電壓Vott進行分壓以產(chǎn)生相對應的反饋電壓VFB。接著，根據(jù)參考電壓Vkef和反饋電壓Vfb之間的電壓差值，該誤差放大器122產(chǎn)生一相對應的輸出電壓VE。該比較器126在比較誤差放大器10傳來的輸出電壓V1^P—鋸齒波信號Vsaw后,產(chǎn)生一脈沖信號。該脈沖信號傳送至該PWM電路128以產(chǎn)生相對應的驅(qū)動信號D1和D2。通過驅(qū)動信號D1和D2開啟或關閉開關SW1和SW2而對電感L進行充電或放電，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10可產(chǎn)生所需要的負載電流及穩(wěn)定的輸出電壓。[0004]為了補償該誤差放大器122的穩(wěn)定度，該誤差放大器122的輸出端會連接至該補償網(wǎng)絡124，以補償輸出電壓VE。然而，在系統(tǒng)啟動初期，受限于該補償網(wǎng)絡124的響應時間，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10會產(chǎn)生輸出電壓過沖(overshoot)的狀況。圖2繪示該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10在開機時的波形圖。參照圖2，在系統(tǒng)啟動初期(t〈tSTAKT)時，由于輸出電壓Ve無法快速到達一穩(wěn)定的電壓電平，因此在開機時會產(chǎn)生相當大的電感電流Iy且輸出電壓Vott會有過沖的現(xiàn)象。該過沖電壓可能會對負載元件造成損害。[0005]因此，有必要提出一種可抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，以解決系統(tǒng)開機時的潛在問題?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明的目的是提供一種抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，其用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓。[0007]為達到上述的目的，本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器的一實施例包含一誤差放大器、一補償網(wǎng)絡和一選擇電路。該誤差放大器具有接收一參考電壓的一正相輸入端、接收關聯(lián)于該輸出電壓的一反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端。該補償網(wǎng)絡用以補償該誤差放大器的穩(wěn)定度。該選擇電路用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補償網(wǎng)絡至該誤差放大器的該輸出端。在運作時，當該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時，該補償網(wǎng)絡不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當該反饋電壓的電壓電平實質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時，該補償電路連接于該誤差放大器的該輸出端?！緦＠綀D】【附圖說明】[0008]圖1繪示一典型的升壓式電壓轉(zhuǎn)換器的架構示意圖；[0009]圖2繪示該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器在開機時的波形圖；[0010]圖3顯示結合本發(fā)明一實施例的抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器的架構示意圖；[0011]圖4顯示結合本發(fā)明一實施例的選擇電路的細部電路圖；[0012]圖5顯示結合本發(fā)明另一實施例的選擇電路的細部電路圖；以及[0013]圖6顯示結合本發(fā)明又一實施例的選擇電路的細部電路圖。[0014][主要元件標號說明][0015]10升壓式電壓轉(zhuǎn)換器12控制電路[0016]122誤差放大器124補償網(wǎng)絡[0017]126比較器128PWM電路[0018]14分壓電路30電壓轉(zhuǎn)換器[0019]32控制電路322誤差放大器[0020]324選擇電路3242信號轉(zhuǎn)換電路[0021]3244~3252開關3254電壓箝制電路[0022]325補償網(wǎng)絡326比較器[0023]328PWM電路34分壓電路[0024]CIN,Cout,C1,C2,Cc電各I”I2，Iconst電流源[0025]L,L1電感MpM2晶體管[0026]R1,R2,Ra,Rb,Rc電阻SW1,Sff2,SffA,SWb開關[0027]X1~X2反相器【具體實施方式】[0028]本發(fā)明在此所探討的方向為一種用以抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器。為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結構。顯然地，本發(fā)明的施行并未限定于本領域技術人員所熟悉的特殊細節(jié)。另一方面，眾所周知的結構或步驟并未描述于細節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以上述的專利范圍為準。[0029]圖3顯示結合本發(fā)明一實施例的抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器30的架構示意圖。該電壓轉(zhuǎn)換器30用以接收一輸入電壓Vin以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電&VTOT。參照圖3，該電壓轉(zhuǎn)換器30包含一輸入電容C1、一電感L1、兩開關SWa和SWb、一輸出電容C2及一控制電路32。該控制電路32用以提供控制開關SWa和SW2的兩驅(qū)動信號Da和DB，使得開關SWa和SWb能被交替地導通及關閉。[0030]參照圖3，該控制電路32包含一誤差放大器322、一選擇電路324、一比較器326以及一PWM電路328。該誤差放大器322具有接收一參考電壓Vkef的一正相輸入端、接收關聯(lián)于該輸出電壓Vmjt的一反饋電壓Vfb的一反相輸入端及提供一誤差電壓Vea的輸出端。為了補償該誤差放大器322的回路穩(wěn)定度，一補償網(wǎng)絡325通過該選擇電路324連接至該誤差放大器322的輸出端，以補償該誤差電壓Vea。圖4顯示結合本發(fā)明一實施例的選擇電路324的細部電路圖。參照圖4，該選擇電路324包含一信號轉(zhuǎn)換電路3242和一開關3244。該信號轉(zhuǎn)換電路3242用以根據(jù)該誤差電壓Vea的電壓電平以產(chǎn)生一邏輯信號S1，該開關3244則根據(jù)該邏輯信號S1以選擇性地連接該補償網(wǎng)絡325至該誤差放大器322的輸出端。[0031]參照圖3，該比較器326具有接收一鋸齒波信號Vsaw的一正相輸入端、接收該誤差電壓Vea的一反相輸入端及提供一脈沖信號Vpm的輸出端。該PWM電路328在接收該脈沖信號Vm后，產(chǎn)生兩驅(qū)動信號Da和Db以控制兩開關SWa和SWB，藉以使開關SWa和SWb能被交替地導通及關閉。[0032]該電壓轉(zhuǎn)換器30的工作原理現(xiàn)配合圖3及圖4說明如下。當該電壓轉(zhuǎn)換器30運作于正常模式時，會輸出一穩(wěn)定的電壓Votjt,且其電壓電平大于輸入電壓Vin的電壓電平。該電壓轉(zhuǎn)換器30還包含一分壓電路34，其用以檢測輸出電壓Vqut的變化。該分壓電路34通過兩串聯(lián)電阻1^和&以將輸出電壓Vott進行分壓，藉以產(chǎn)生相對應的反饋電壓VFB。接著，根據(jù)參考電壓Vkef和反饋電壓Vfb之間的電壓差值，該誤差放大器322產(chǎn)生相對應的輸出電壓VEA。為了補償該輸出電壓VEA，該補償網(wǎng)絡36會通過該開關3244的導通而連接至該誤差放大器322的輸出端。在本實施例中，該補償網(wǎng)絡325是由以串聯(lián)方式連接的一電阻Rc和一電容(^所組成。然而，本發(fā)明不應以此為限。該補償網(wǎng)絡325可由連接于該誤差放大器322的輸出端和接地端之間的一單一電容或其它具有補償功能的補償元件以任意串聯(lián)或并聯(lián)的組合方式所形成。[0033]在產(chǎn)生輸出電壓Vea后,該比較器326比較該輸出電壓Vea和該鋸齒波信號Vsaw以產(chǎn)生該脈沖信號Vm。該脈沖信號Vm傳送至該PWM電路328以產(chǎn)生相對應的驅(qū)動信號Da和Db以控制開關SWa和SWB。通過開啟或關閉開關SWa和SWb來充電或放電電感L1,使得輸出電壓Votit能具有穩(wěn)定的電壓電平。[0034]當該電壓轉(zhuǎn)換器30運作于正常模式時，反饋電壓Vfb的電壓電平會接近于參考電壓Vkef的電壓電平,且該誤差放大器322的輸出電壓Vea會根據(jù)負載電流的大小維持在一固定值VEA，stable。然而，在該電壓轉(zhuǎn)換器30啟動初期時，其所產(chǎn)生的輸出電HVotit尚在相當?shù)偷碾妷弘娖?，因此反饋電壓Vfb其值接近于O。此時，通過圖4中的該開關3244的斷開，該補償網(wǎng)絡325將不連接于該誤差放大器322的該輸出端。因此，該誤差放大器322可等效為一比較器，且其輸出電壓Vea會很快到達一電平最大值，使得輸出電壓Vtot可以快速地增加。[0035]隨著輸出電壓Vott的增加，該反饋電壓Vfb通過該分壓電路34亦會逐漸上升。當該反饋電壓Vfb的電壓電平上升至接近于參考電壓Vkef的電壓電平時，該信號轉(zhuǎn)換電路3242會輸出一轉(zhuǎn)態(tài)的邏輯信號S1，使得該開關3244導通。此時，該補償網(wǎng)絡325將連接于該誤差放大器322的該輸出端，以補償該誤差電壓VEA。[0036]在本發(fā)明另一實施例中，該補償網(wǎng)絡325在系統(tǒng)開機初期會連接至一定電流源或一電壓箝制電路，以箝制該補償網(wǎng)絡325上的跨壓。圖5顯示結合本發(fā)明另一實施例的選擇電路324’的細部電路圖。參照圖5，該選擇電路324’包含一信號轉(zhuǎn)換電路3242’和開關3246及3248。該信號轉(zhuǎn)換電路3242’具有和圖4中的該信號轉(zhuǎn)換電路3242相同或近似的電路配置。此外，該開關3246根據(jù)該選擇電路3242’的輸出信號S2選擇性地連接該補償網(wǎng)絡325至該誤差放大器322的輸出端，而該開關3248根據(jù)該選擇電路3242’的另一輸出信號S3選擇性地連接該補償網(wǎng)絡325至一定電流源IrasT。圖6顯示結合本發(fā)明又一實施例的選擇電路324”的細部電路圖。參照圖6，該選擇電路324”包含一信號轉(zhuǎn)換電路3242”和開關3250及3252。該信號轉(zhuǎn)換電路3242”具有和圖4中的該信號轉(zhuǎn)換電路3242相同或近似的電路配置。此外，該開關3250根據(jù)該選擇電路3242”的輸出信號S4選擇性地連接該補償網(wǎng)絡325至該誤差放大器322的輸出端，而該開關3252根據(jù)該選擇電路3242”的另一輸出信號S5選擇性地連接該補償網(wǎng)絡325至一電壓箝制電路3254。在本實施例中，該電壓箝制電路3254由一定電流源I2和一柵-源極短路的晶體管M2所組成。然而，本發(fā)明不應以此為限。[0037]參照圖5，在運作上，在該電壓轉(zhuǎn)換器30啟動初期，該反饋電壓Vfb的電壓電平會小于參考電壓Vkef的電壓電平，因此圖5中的開關3246會截止且開關3248會導通，使得該誤差放大器322的該輸出端不會連接至該補償網(wǎng)絡325。此時，該補償網(wǎng)絡325會連接至該定電流源IOTST。該定電流源1tst會對該補償網(wǎng)絡325進行充電，使得該補償網(wǎng)絡325上的電壓V。在該邏輯信號S2轉(zhuǎn)態(tài)時上升至一預定值。該預定值較佳為小于或等于前述固定值VEA,stable0因此，在該補償網(wǎng)絡325切換至該誤差放大器322的該輸出端后，由于該補償網(wǎng)絡325上的電壓V。已為固定值VEA，stable，該電壓轉(zhuǎn)換器30可較快進入穩(wěn)態(tài)。類似地，圖6中的定電流源I2其值可進行調(diào)整，使得該晶體管M2的柵極端電壓維持在固定值VEA，stable。[0038]在上述實施例中，是以升壓式電壓轉(zhuǎn)換器為例說明本發(fā)明的實施方式及其功效，然而本發(fā)明不應以此為限。舉例而言，降壓式電壓轉(zhuǎn)換器和升降壓式電壓轉(zhuǎn)換器由于具有相同或近似配置的控制電路，故本發(fā)明亦可施行于其上。[0039]本發(fā)明的技術內(nèi)容及技術特點已揭示如上，然而本領域技術人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護范圍應不限于實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為上述的權利要求范圍所涵蓋。【權利要求】1.一種抑制輸出電壓過沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓，該電壓轉(zhuǎn)換器包含:一誤差放大器，具有接收一參考電壓的一正相輸入端、接收關聯(lián)于該輸出電壓的一反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端；一補償網(wǎng)絡，用以補償該誤差放大器的穩(wěn)定度；以及一選擇電路，用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補償網(wǎng)絡至該誤差放大器的該輸出端；其中當該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時，該補償網(wǎng)絡不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當該反饋電壓的電壓電平實質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時，該補償電路連接于該誤差放大器的該輸出端。2.根據(jù)權利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該補償網(wǎng)絡包含一電容。3.根據(jù)權利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路包含:一信號轉(zhuǎn)換電路，用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平產(chǎn)生一邏輯信號；一第一開關，用以根據(jù)該邏輯信號選擇性地連接該補償網(wǎng)絡至該誤差放大器的該輸出端。4.根據(jù)權利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路還包含:一第二開關，用以根據(jù)該邏輯信號選擇性地連接一定電流源至該補償網(wǎng)絡；其中在該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時，該定電流源對該補償網(wǎng)絡進行充電，以使該補償網(wǎng)絡上的電壓電平在該反饋電壓的電壓電平實質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時上升至一預定值。5.根據(jù)權利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路還包含:一第三開關，用以根據(jù)該邏輯信號選擇性地連接一電壓箝制電路至該補償網(wǎng)絡；其中該電壓箝制電路用以在該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時，維持該補償網(wǎng)絡上的電壓電平至一預定值。6.根據(jù)權利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該電壓轉(zhuǎn)換器為一升壓式電壓轉(zhuǎn)換器。【文檔編號】H02M3/10GK103532378SQ201210231992【公開日】2014年1月22日申請日期:2012年7月5日優(yōu)先權日:2012年7月5日【發(fā)明者】游東明申請人:晶豪科技股份有限公司