具壓降補償功能的電壓轉換控制器及電壓轉換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電壓轉換控制器及電壓轉換電路，包括一壓降補償電路用以補償輸出電壓以及負載之間的壓降。壓降補償電路包括轉導器以及平方器。轉導器輸出補償汲電流至輸出電壓的分壓回授端，或輸出補償源電流至誤差放大器的參考電壓端。平方器的輸入端耦接至誤差放大器的輸出端，平方器的輸出端則耦接至轉導器的輸入端。
【專利說明】具壓降補償功能的電壓轉換控制器及電壓轉換電路
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明關于一種電壓轉換控制器及電壓轉換電路，特別是一種具壓降補償功能的電壓轉換控制器及電壓轉換電路。
【【背景技術】】
[0002]請參考美國專利號US8，143，845。此習知技術所揭露的電壓轉換電路，是為一反馳式開關電壓轉換電路(flyback switching voltage converter circuit)的態(tài)樣，并具有補償功能，補償充電電路中導線的寄生電阻所造成的壓降，使負載的可充電電池所接收的充電電壓，在充電電流變化時，依然能保持在系統(tǒng)規(guī)格的電壓范圍之內。電壓轉換電路利用其誤差放大器的輸出電壓與充電電流具有正相關的特性，而以偵測誤差放大器的輸出電壓的方式，來調變參考電壓，進而改變輸出電壓用以部分補償導線所造成的壓降。另外，此習知技術更設計誤差放大器為一具有有限放大增益(finite gain)的放大器，而造成回路直流增益(loop DC gain)的限制,使輸出電壓存在一穩(wěn)態(tài)誤差(steady-state error),來進一步補償導線所造成的壓降。然而此一設計方式，將造成電壓轉換電路的輸出阻抗的表現(xiàn)不佳，而且電壓轉換電路在大量生產(chǎn)時，將發(fā)現(xiàn)補償?shù)奶匦詫⒂休^大的變異范圍。
[0003]圖1為先前技術的具有壓降補償功能的電壓轉換電路100的電路圖。電壓轉換電路100是為一反馳式開關電壓轉換電路的態(tài)樣，將轉換輸入端101的輸入電壓通過變壓器102轉換為輸出電壓于轉換輸出端103，其中變壓器102包括一次線圈1021以及二次線圈1022。轉換輸出端103再通過導線110電性連接至負載120并提供負載電流111。導線110可以是充電線材，且負載120可以是一個可充電電池，意即電壓轉換電路100提供一充電的電壓源并通過導線110導對負載120進行充電。然而由于導線110本身具有寄生電阻，當負載電流111流經(jīng)導線110時將產(chǎn)生壓降，因此在轉換輸出端103上的輸出電壓與負載120所接收的充電電壓并不相同。然而由于硬體上的限制，在應用上往往并不能以負載120所接收的充電電壓做為回授點，以對其進行調變而使其電壓值相對精準。應用上通常是以轉換輸出端103作為回授點，如圖1所示。因此，轉換輸出端103雖然能具有一個相對精準的電壓，然而隨著負載電流111的變化，以及導線110的長度、材質等不同而伴隨其寄生電阻的變化，使得負載120所接收的充電電壓將有一個較大的變異范圍，甚至不能符合系統(tǒng)規(guī)格，例如界于額定電壓值正負百分之五的范圍。
[0004]然而由本領域的習知技術可知,在一個電流模式控制(current-mode control)的開關電壓轉換電路中，誤差放大器的輸出端電壓與負載電流有正相關的關系。例如電壓轉換電路100即為一電流模式控制的開關電壓轉換電路，利用感流電阻104偵測功率開關105的通道導通時的電流大小，轉換為電壓訊號后再回授，并利用比較器131與誤差放大器132的輸出端電壓進行比較，以控制功率開關105的通道截止時間點。通過一次分析可發(fā)現(xiàn)，電壓轉換電路100中，誤差放大器132的輸出端電壓與負載電流111的開根號值成正比關系。因此，我們可以利用偵測誤差放大器132的輸出端電壓，在得知負載電流111的變化后，對轉換輸出端103的電壓進行調變，以維持負載120所接收的電壓變動范圍能符合系統(tǒng)規(guī)格的需求。
[0005]例如在電壓轉換電路100中，利用一轉導器133，并將其輸入端及輸出端，分別耦接在誤差放大器132的輸出端以及轉換輸出端103的分壓回授端106。其中，分壓回授端106是由包括第一回授電阻107以及第二回授電阻108的分壓電路形成。轉導器133根據(jù)其輸入端的電壓大小，乘上一轉導值后，形成一補償汲電流(sink current)并稱接于分壓回授端106上。因此，當負載電流111較大時，誤差放大器132的輸出端電壓亦相對較高，轉導器133即輸出一較大的補償汲電流于分壓回授端106，因此造成轉換輸出端103的穩(wěn)態(tài)電壓將較高，并經(jīng)過導線110較大的壓降后，使得負載120所接收的電壓仍能維持于其額定范圍。反的，當負載電流111較小時，誤差放大器132的輸出端電壓亦相對較低,轉導器133輸出一較小的補償汲電流于分壓回授端106，因此造成轉換輸出端103的穩(wěn)態(tài)電壓經(jīng)過導線HO較小的壓降后，使負載120所接收的電壓亦仍能維持于其額定范圍。值得注意的是，比較器131、誤差放大器132以及轉導器133通常是整合于以半導體制程實現(xiàn)的積體電路態(tài)樣的電壓轉換控制器130。
[0006]另外，由一次分析可發(fā)現(xiàn)，當轉導器133的轉導值Gml符合下列的第⑴式時，轉換輸出端103能得到最佳的補償效果，使得負載120所接收的電壓能維持在一最小的變動范圍:
I T V.f? f I I ^
「 ? fz — P '1Q ref mb 1 ■ A
[0007]?I — J 2YVo-R R R
V1SΛν八/"……⑴
[0008]其中Lp為一次線圈1021的等效電感值、1為負載電流111的大小，Vref為參考電壓134，是用以決定分壓回授端106的穩(wěn)態(tài)電壓、Rcab為導線110的等效電阻值、Vo為轉換輸出端103在負載電流111為零時的輸出電壓、Ts為電壓轉換電路100進行脈寬調變(pulse-width modulat1n,PWM)的調變周期、Rs為感流電阻104的電阻值、Ra為第一回授電阻107的電阻值，Rb則為第二回授電阻108的電阻值。
[0009]然而由第(I)式可發(fā)現(xiàn)，此一達成最佳補償效果的轉導值Gml，是與負載電流111的大小相關。然若以一固定轉導值來實現(xiàn)轉導器133，則將在不同負載電流111的大小之下，發(fā)生過補償(over compensated)及/或欠補償(under compensated)的情形,而使得負載120所接收的電壓，其變動范圍無法達到最佳化，甚至仍無法達到系統(tǒng)規(guī)格的要求。
【
【發(fā)明內容】
】
[0010]鑒于以上的問題，本發(fā)明提供一種電壓轉換控制器及電壓轉換電路，特別是一種具壓降補償功能的電壓轉換控制器及電壓轉換電路。
[0011 ] 本發(fā)明提出一種電壓轉換控制器，應用于電壓轉換電路。電壓轉換電路操作其電路中的一功率開關，以將轉換輸入端的輸入電壓通過變壓器轉換為輸出電壓于轉換輸出端。轉換輸出端通過導線電性連接至負載并提供負載電流。變壓器包括一次線圈以及二次線圈，一次線圈耦接至轉換輸入端，二次線圈耦接至轉換輸出端。當功率開關的通道導通時，一次線圈通過功率開關的通道耦接至接地端。電壓轉換控制器包括脈寬調變時脈、比較器、誤差放大器以及壓降補償電路。
[0012]脈寬調變時脈具有一調變周期，用以控制功率開關的通道導通。比較器包括第一比較輸入端、第二比較輸入端以及輸出端。比較器的輸出端用以根據(jù)比較器的比較結果輸出一控制訊號，以控制功率開關的通道截止。第一比較輸入端用以接收代表功率開關的通道的電流大小的訊號。第二比較輸入端用以接收一誤差訊號。誤差放大器包括參考輸入端、回授輸入端以及誤差輸出端。誤差輸出端用以輸出誤差訊號。參考輸入端用以接收參考電壓?；厥谳斎攵笋罱又赁D換輸出端。壓降補償電路包括轉導器以及平方器。轉導器輸出補償汲電流至回授輸入端，或輸出補償源電流至參考輸入端。平方器的輸入端耦接至誤差輸出端。平方器的輸出端則耦接至轉導器的輸入端。
[0013]本發(fā)明又提出一種電壓轉換電路，與前述的本發(fā)明提出的電壓轉換控制器所應用的電壓轉換電路，有相同的電路組成。
[0014]本發(fā)明的功效在于，本發(fā)明所揭露的電壓轉換控制器及電壓轉換電路，能以固定參數(shù)的壓降補償電路，針對由于負載電流造成電壓轉換電路的輸出電壓與負載實際接收電壓之間的壓降，進行最佳化的補償。
[0015]有關本發(fā)明的特征、實作與功效，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0016]圖1為先前技術的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的電路圖。
[0017]圖2為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第一實施例的電路圖。
[0018]圖3為本發(fā)明所揭露的電壓轉換電路的第一實施例的波形圖。
[0019]圖4為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第二實施例的電路圖。
[0020]圖5為本發(fā)明所揭露的電壓轉換電路的步階響應的波形圖。
[0021]圖6為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第三實施例的電路圖。
[0022]主要組件符號說明:
[0023]100、200、400、600 電壓轉換電 104、204 感流電阻
[0024]路105、205 功率開關
[0025]101、201轉換輸入端 106分壓回授端
[0026]102,202變壓器107、207 第一回授電阻
[0027]1021,2021一次線圈108、208 第二回授電阻
[0028]1022,2022二次線圈 110、210 導線
[0029]103,203轉換輸出端 111、211 負載電流
[0030]120,220負載232回授輸入端
[0031]130、230、430、630 電壓轉換控 2323誤差輸出端
[0032]制器234脈寬調變時脈
[0033]131,231比較器235平方器
[0034]132、232誤差放大器 236壓降補償電路
[0035]133、233、633轉導器301 ?303、501 ?503 波形
[0036]134參考電壓 440回路補償電路
[0037]2311第一比較輸入端441補償電阻
[0038]2312第二比較輸入端442補償電容
[0039]2313輸出端610參考電流
[0040]2321參考輸入端620參考電阻
【【具體實施方式】】
[0041]在說明書及權利要求書當中，「耦接」一詞在此是包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電氣連接于所述第二裝置，或通過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至所述第二裝置。
[0042]圖2為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第一實施例，即電壓轉換電路200的電路圖。電壓轉換電路200操作其電路中的功率開關205，以將轉換輸入端201的輸入電壓通過變壓器202轉換為輸出電壓于轉換輸出端203。轉換輸出端203通過導線210電性連接至負載220并提供負載電流211。變壓器202包括一次線圈2021以及二次線圈2022。一次線圈2021耦接至轉換輸入端201，二次線圈2022耦接至轉換輸出端203，且當功率開關205的通道導通時，一次線圈2021通過功率開關205的通道耦接至接地端。電壓轉換電路200并包括一電壓轉換控制器230。電壓轉換控制器230具有脈寬調變時脈234、比較器231、誤差放大器232以及壓降補償電路236。
[0043]脈寬調變時脈234具有調變周期，用以控制功率開關205的通道導通。比較器231包括第一比較輸入端2311、第二比較輸入端2312以及輸出端2313。比較器231的輸出端2313用以根據(jù)比較器的比較結果輸出一控制訊號，以控制功率開關205的通道截止。第一比較輸入端2311用以接收代表功率開關205的通道的電流大小的訊號。第二比較輸入端2312用以接收誤差訊號。誤差放大器232包括參考輸入端2321、回授輸入端2322以及誤差輸出端2323。誤差輸出端2323用以輸出所述的誤差訊號。參考輸入端2321用以接收參考電壓?；厥谳斎攵?322耦接至轉換輸出端203。
[0044]壓降補償電路236包括轉導器233以及平方器235。轉導器233輸出一補償汲電流至回授輸入端2322,或輸出一補償源電流(source current)至參考輸入端2321。平方器235的輸入端耦接至誤差輸出端2323，平方器235的輸出端則耦接至轉導器233的輸入端。
[0045]舉例說明如下。在電壓轉換電路200處于穩(wěn)態(tài)時，于每個脈寬調變周期的一開始，脈寬調變時脈234的正緣或是負緣可以通過設置(set) —組設置-重設型的栓鎖器237(set-reset latch, SR latch)，使栓鎖器237的輸出控制功率開關205的通道導通。此時一次線圈2021通過功率開關205的通道耦接至接地端，因此一次線圈2021上的電流，亦即功率開關205的通道導通時的通道電流線性地增加。在電壓轉換電路200的實施例中，是以一感流電阻204偵測功率開關205的通道導通時的通道電流，因此將感流電阻204的一端回授，并耦接于比較器231的第一比較輸入端2311。比較器的第二比較輸入端2312耦接于誤差放大器232的誤差輸出端2323以接收誤差訊號，當功率開關205的通道導通時的通道電流逐漸增加，并開始大于誤差訊號，此時比較器231的輸出轉態(tài)，并重設(reset)栓鎖器237，使栓鎖器237的輸出控制功率開關205的通道截止，直到下一脈寬調變時脈234的正緣或是負緣再一次地設置栓鎖器237。
[0046]由上段敘述可知，假設誤差輸出端2323的誤差電壓為Vcom，感流電阻204偵測功率開關205的通道導通時的通道電流峰值(peak value)為Ipeak，且感流電阻204的電阻值為Rs，可得到如第(2)式所示:
[0047]Vcoffl=Ipeak.Rs……(2)
[0048]又根據(jù)能量守衡定理，假設因元件的非理想效應所造成能量損耗可被忽略，則在每個脈寬調變周期中，一次線圈2021在功率開關205的通道導通時所增加的能量，會在功率開關205的通道截止時傳送至轉換輸出端203，亦即可得到如第(3)式所示:
1 I I 2 1 \ / I
_9]vO^lO
? O(is\

SJ**?*.? I < )
[0050]其中Lp為一次線圈2021的等效電感值、Ts為脈寬調變周期、Vo為轉換輸出端203在負載電流211為零的輸出電壓、1為負載電流211的大小。
[0051]從第(3)式可求得Ipeak的函數(shù)表示式，再代入第(2)式中，可以得到誤差輸出端2323的誤差電壓為Vcom的函數(shù)表示式如第(4)式所示:

2 * Vb.Ia ' Ts
[0052]VC0M = 1-* %
ILP......(4)
[0053]亦即，誤差放大器232的誤差輸出端2323的電壓與負載電流211的開根號值成正比關系。利用第(4)式，再考慮導線210的壓降隨著負載電流211而線性增加的關系式，SP可得到第(I)式的關系，而據(jù)以進行圖1中的壓降補償設計。然而如前所述，圖1所示的先前技術的設計，可能會有過補償及/或欠補償?shù)娜秉c存在。
[0054]如圖2所示，壓降補償電路236是以輸出一補償汲電流至回授輸入端2322以對導線210所造成的壓降進行補償。其中電壓轉換電路200包括第一回授電阻207以及第二回授電阻208，第一回授電阻207耦接于轉換輸出端203以及回授輸入端2322之間，第二回授電阻208耦接于回授輸入端2322以及接地端之間。第一回授電阻207以及第二回授電阻208對轉換輸出端203進行分壓并回授至回授輸入端2322。
[0055]進一步說明，壓降補償電路236包含平方器235，平方器235的輸出端的電壓大小，是為其輸入端的電壓的平方。亦即誤差輸出端2323的誤差電壓Vcom是經(jīng)過平方運算之后，再輸入轉導器233之中，以產(chǎn)生一耦接至回授輸入端2322的汲電流。平方器235可以習知的乘法器電路實現(xiàn)，轉導器233的電路實現(xiàn)方式亦為習知技術，兩者皆由本領域具有通常知識者可輕易得的，在此不另贅述。再者，經(jīng)過函數(shù)運算可以得知，配合平方器235，轉導器233的轉導值可設計為一定值，亦即可以不隨負載電流211變化，即可以得到如第⑴式中的最佳的補償效果。轉導器233的最佳轉導值Gm2函數(shù)如第(5)式所示:
^ JP.VrerRcab「1,1)
[0056]I — z* ? +
fJVn2.T * I?I?
AdV KJ A -- A V C? \J./

V" /...?..? J
[0057]其中Ra為第一回授電阻207的電阻值，Rb則為第二回授電阻208的電阻值。
[0058]由第(5)式可發(fā)現(xiàn)，在電壓轉換電路200的一般應用之下，Gm2函式中的參數(shù)在電壓轉換電路200的操作過程中皆為固定值，亦即Gm2在一般應用的操作過程中亦可保持為一固定值，而能達到最佳的導線210的壓降補償效果。就系統(tǒng)廠而言，緃使在不同的系統(tǒng)應用或產(chǎn)品批次中因導線210的線材不同而使得Rcab有變化，系統(tǒng)設計者亦可輕易地通過改變Ra以及Rb的設計值,或是通過設定暫存器(register)而直接改變Gm2參數(shù)，即能以原來的電路硬體設計，仍使得Gm2依然達到最佳的壓降補償效果。另外除了 Rcab之外，考慮到其他參數(shù)如Lp、Vo在不同的系統(tǒng)應用或產(chǎn)品批次中亦可能有所變化，本領域中具有通常知識者，應可在得知本發(fā)明所揭露的實施例之后，充分了解本發(fā)明的精神，而能通過上述說明在其設計中得到Gm2的最佳補償值。
[0059]值得注意的是，在圖2中雖然是以感流電阻204做為偵測功率開關205的通道導通時的通道電流，然而在其他的實施例的硬體中，可能并不存在感流電阻204，亦即功率開關205的通道是直接連接于一次線圈2021以及接地端之間，此時功率開關205的跨壓直接回授至比較器231的第一比較輸入端2311。因此，假設當所述功率開關205的通道導通時、第一比較輸入端2311的電壓為Vc且功率開關205的通道電流為Ic，則第(5)式可修正為如第(6)式所示:
P _ VH f I , O
[0060]Or 榭，=-j---1Vo--Ts-VcZIc [Ra M1J ……m
[0061]另外，電壓轉換控制器230可以是以半導體制程實現(xiàn)的一積體電路，用以節(jié)省硬體所需成本，并能縮小硬體尺寸。電壓轉換控制器230為積體電路的態(tài)樣，是為本領域中具有通常知識者所習知，并已應用于多數(shù)的電壓轉換電路的設計中。
[0062]圖3為本發(fā)明所揭露的電壓轉換電路200的波形圖。波形301為負載電流211的波形，波形302為圖1所示的習知技術的電壓轉換電路100的實施例中，負載120所接收的電壓的對應波形，波形302則為圖2所揭露的電壓轉換電路200的實施例中，負載220所接收的電壓的對應波形。在圖3中，負載所接收的穩(wěn)態(tài)電壓額定值為5伏特，且波形301以及波形302是具有漣波(ripple)的現(xiàn)象，此為開關電壓轉換電路所具有的特性，并非電路不穩(wěn)定所導致。另外，波形302所對應的電壓轉換電路100，其轉導器133是以一固定的轉導值實現(xiàn)，因此會有過補償及欠補償?shù)那樾巍?br> [0063]如圖3所示，當負載電流211如波形301所示，在輕載以及重載間變換時，電壓轉換電路100的實施例中負載120所接收的電壓如波形302所示，具有較大的穩(wěn)態(tài)電壓變動范圍，而圖2所揭露的電壓轉換電路200的實施例中，負載220所接收的電壓則如波形303所示，具有較為一致的穩(wěn)態(tài)電壓值。例如在180毫秒的時間處,負載電流211為輕載,而波形302顯示電壓轉換電路100的實施例中，負載120所接收的電壓顯然有一個較高的平均電壓值，而波形303則顯示電壓轉換電路200的實施例中，負載120所接收的平均電壓接近5伏特。另外，在230毫秒的時間處，負載電流211為重載，波形303的平均電壓仍較波形302接近5伏特。
[0064]圖4為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第二實施例，即電壓轉換電路400的電路圖。電壓轉換電路400包括了與圖2所示的電壓轉換電路200的組成元件，另外也包括電壓轉換控制器430以及回路補償電路440。電壓轉換電路400中各個組成元件的功能與特性，可參考電壓轉換電路200中相同標號的對應組成元件的相關說明。回路補償電路440是由補償電阻441以及補償電容442串聯(lián)組成，并耦接于誤差輸出端2323。電壓轉換電路400與電壓轉換電路200的不同處，在于電壓轉換電路400中，平方器235的輸入端是電性連接至補償電阻441以及補償電容的連接端，而電壓轉換電路200中平方器235的輸入端則是電性連接至誤差輸出端2323。與電壓轉換電路200相比較，電壓轉換電路400中回路補償電路440以及平方器235的連接方式，能使電壓轉換電路400的回路具有較佳的相位余度(phase margin),亦即有較好的暫態(tài)響應(transient response)特性，而避免輸出電壓的波形具有太大的過沖(overshoot)、下沖(undershoot)及/或鏈波(ripple)現(xiàn)象,而造成不符合系統(tǒng)規(guī)格需求的結果。
[0065]圖5為本發(fā)明所揭露的電壓轉換電路的步階響應(step response)的波形圖。其中波形501為負載電流的步階波形，波形502為電壓轉換電路200的輸出電壓的步階響應波形，波形503為電壓轉換電路400的輸出電壓的步階響應波形。如圖5所示，負載電流在200毫秒的時間附近，以很短的時間由輕載轉變?yōu)橹剌d，此時電壓轉換電路200以及400的輸出電壓即分別反應進行暫態(tài)響應，并傾向回到最后的額定電壓值，如圖5中所定義的5伏特。由波形502以及503可發(fā)現(xiàn)，兩者在暫態(tài)響應一開始的壓降程度相當一致，然而在暫態(tài)響應的過程中，波形502具有較大的抖動現(xiàn)象，而波形503則以平滑的方式回歸至其額定電壓值，此即由于波形503所代表的電壓轉換電路400具有較大的相位余度。波形502在暫態(tài)響應所具有的抖動現(xiàn)象，在電壓轉換電路的應用中常常為系統(tǒng)設計者所不樂見，而且當電壓轉換電路中各個元件的參數(shù)因為溫度、老化等等因素而有所變異時，此抖動的幅度可能變大，而進一步造成不符合電壓范圍的系統(tǒng)規(guī)格的情形。
[0066]圖6為本發(fā)明所揭露的具有壓降補償功能的電壓轉換電路的第三實施例，即電壓轉換電路600的電路圖。電壓轉換電路600包括了與圖2所示的電壓轉換電路200中具有相同標號的組成元件，且更包括了電壓轉換控制器630、轉導器633、參考電流610以及參考電阻620。電壓轉換電路600中各個組成元件的功能與特性，可參考電壓轉換電路200中相同標號的對應組成元件的相關說明。另外，轉導器633輸出一補償源電流至參考輸入端2321。參考電流610以及參考電阻620耦接于參考輸入端2321，是用以在參考輸入端2321產(chǎn)生前述的參考電壓。
[0067]進一步說明如下，轉導器633用以輸出一補償源電流，并流經(jīng)參考電阻620用以在參考輸入端2321調變參考電壓。例如當負載電流變大時，轉導器633即輸出一較大的補償源電流，參考輸入端2321的電壓變高，因此輸出電壓亦隨的變高，用以補償導線210上因較大的負載電流所造成的較大的壓降，使負載所接收的電壓能維持在系統(tǒng)規(guī)格的范圍之內。至于轉導器633的實現(xiàn)方式、參考電流610以及參考電阻620的設計值等等，此應為本領域具有通常知識者，在了解上述各實施例對于本發(fā)明所揭露的電壓轉換電路的說明后，能輕易推而得知，故在此不另贅述。
[0068]雖然本發(fā)明的實施例揭露如上所述，然并非用以限定本發(fā)明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，舉凡依本發(fā)明申請范圍所述的形狀、構造、特征及數(shù)量當可做些許的變更，因此本發(fā)明的專利保護范圍須視本說明書所附的申請專利范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種電壓轉換控制器,應用于一電壓轉換電路,所述電壓轉換電路操作其電路中的一功率開關，以將一轉換輸入端的輸入電壓通過一變壓器轉換為一輸出電壓于一轉換輸出端，所述轉換輸出端通過一導線電性連接至一負載并提供一負載電流；所述變壓器包括一一次線圈以及一二次線圈，所述一次線圈耦接至所述轉換輸入端，所述二次線圈耦接至所述轉換輸出端，當所述功率開關的通道導通時，所述一次線圈通過所述功率開關的通道耦接至接地端；其特征在于，所述電壓轉換控制器包含: 一脈寬調變時脈，具有一調變周期，用以控制所述功率開關的通道導通； 一比較器，包括一第一比較輸入端、一第二比較輸入端以及一輸出端，所述比較器的輸出端用以根據(jù)比較器的比較結果輸出一控制訊號，以控制所述功率開關的通道截止，所述第一比較輸入端用以接收代表所述功率開關的通道的電流大小的訊號，所述第二比較輸入端用以接收一誤差訊號； 一誤差放大器，包括一參考輸入端、一回授輸入端以及一誤差輸出端，所述誤差輸出端用以輸出所述誤差訊號，所述參考輸入端用以接收一參考電壓，所述回授輸入端耦接至所述轉換輸出端；以及 一壓降補償電路，包括一轉導器以及一平方器，所述轉導器輸出一補償汲電流至所述回授輸入端，或輸出一補償源電流至所述參考輸入端，所述平方器的輸入端耦接至所述誤差輸出端，所述平方器的輸出端則耦接至所述轉導器的輸入端。
2.根據(jù)權利要求1所述的電壓轉換控制器，其特征在于，其中更包含一回路補償電路，是由一補償電阻以及一補償電容串聯(lián)而成并耦接于所述誤差輸出端，且所述平方器的輸入端是電性連接至所述補償電阻以及所述補償電容的連接端。
3.根據(jù)權利要求1所述的電壓轉換控制器，其特征在于，其中所述轉導器輸出一補償汲電流至所述回授輸入端，且所述電壓轉換電路包括一第一回授電阻以及一第二回授電阻，其中所述第一回授電阻耦接于所述轉換輸出端以及所述回授輸入端之間，所述第二回授電阻耦接于所述回授輸入端以及接地端之間，且所述轉導器具有固定的一轉導參數(shù)。
4.根據(jù)權利要求3所述的電壓轉換控制器，其特征在于，其中定義所述轉導參數(shù)為Gm、所述一次線圈的等效電感值為Lp、所述參考電壓為Vref、所述導線的等效電阻值為Rcab、當所述負載電流為零時所述輸出電壓為Vo、所述調變周期為Ts、且當所述功率開關的通道導通時、第一比較輸入端的電壓為Vc且所述功率開關的通道電流為Ic，則所述第一回授電阻的電阻值Ra以及所述第二回授電阻的電阻值Rb的設計取值是參考下列公式選取實際值: ^ __ Lp.Vref - Rcah 「1,1) m = 2Vo^T^VJIc'\T Yb)




O
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的電壓轉換控制器，其特征在于，其中所述電壓轉換控制器是為以半導體制程實現(xiàn)的一積體電路。
6.—種電壓轉換電路,其特征在于,所述電壓轉換電路包含: 一轉換輸入端，具有一輸入電壓； 一轉換輸出端，具有一輸出電壓，通過一導線電性連接至一負載并提供一負載電流； 一變壓器，包括一一次線圈以及一二次線圈，其中所述一次線圈耦接至所述轉換輸入端，所述二次線圈耦接至所述轉換輸出端； 一功率開關，當所述功率開關的通道導通時，所述一次線圈通過所述功率開關的通道耦接至接地端； 一脈寬調變時脈，具有一調變周期，用以控制所述功率開關的通道導通； 一比較器，包括一第一比較輸入端、一第二比較輸入端以及一輸出端，所述比較器的輸出端用以根據(jù)比較器的比較結果輸出一控制訊號，以控制所述功率開關的通道截止，所述第一比較輸入端用以接收代表所述功率開關的通道的電流大小的訊號，所述第二比較輸入端用以接收一誤差訊號； 一誤差放大器，包括一參考輸入端、一回授輸入端以及一誤差輸出端，所述誤差輸出端用以輸出所述誤差訊號，所述參考輸入端用以接收一參考電壓，所述回授輸入端耦接至所述轉換輸出端；以及 一壓降補償電路，包括一轉導器以及一平方器，所述轉導器輸出一補償汲電流至所述回授輸入端，或輸出一補償源電流至所述參考輸入端，所述平方器的輸入端耦接至所述誤差輸出端，所述平方器的輸出端則耦接至所述轉導器的輸入端。
7.據(jù)權利要求6所述的電壓轉換電路，其特征在于，其中更包含一回路補償電路，是由一補償電阻以及一補償電容串聯(lián)而成并耦接于所述誤差輸出端，且所述平方器的輸入端電性連接至所述補償電阻以及所述補償電容的連接端。
8.據(jù)權利要求6所述的電壓轉換電路，其特征在于，其中所述轉導器輸出一補償汲電流至所述回授輸入端，且所述電壓轉換電路包括一第一回授電阻以及一第二回授電阻，其中所述第一回授電阻耦接于所述轉換輸出端以及所述回授輸入端之間，所述第二回授電阻耦接于所述回授輸入端以及接地端之間，且所述轉導器具有固定的一轉導參數(shù)。
9.據(jù)權利要求8所述的電壓轉換電路，其特征在于，其中定義所述轉導參數(shù)為Gm、所述一次線圈的等效電感值為Lp、所述參考電壓為Vref、所述導線的等效電阻值為Rcab、當所述負載電流為零時所述輸出電壓為Vo、所述調變周期為Ts、且當所述功率開關的通道導通時、第一比較輸入端的電壓為Vc且所述功率開關的通道電流為Ic，則所述第一回授電阻的電阻值Ra以及所述第二回授電阻的電阻值Rb的設計取值是參考下列公式選取實際值: q _ [P.^ref ■ Rcab I + I I
m IVo1 ■ Ts.vc / Ic \ro RbI




O
10.據(jù)權利要求6至9中任一項所述的電壓轉換電路，其特征在于，其中所述比較器、誤差放大器以及壓降補償電路是為以半導體制程實現(xiàn)的一積體電路。
【文檔編號】H02M3/155GK104283420SQ201310409453
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權日:2013年7月3日
【發(fā)明者】黃俊獅, 王信雄 申請人:立锜科技股份有限公司