固定導(dǎo)通或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器及其控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器及其控制電路，特別是指一種不需要使用復(fù)雜的鎖相回路(PLL, Phase Lock Loop)就能夠達(dá)成定頻的固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器及其控制電路。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的切換式電源供應(yīng)器電路圖，其中功率開關(guān)控制電路11控制功率級(jí)12中至少一個(gè)功率開關(guān)，以將輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換為輸出電壓Vout，并在負(fù)載(未示出)需要時(shí)提供一輸出電流lout。功率級(jí)12例如但不限于可為同步或異步的降壓型、升壓型、反壓型、或升降壓型轉(zhuǎn)換電路，如圖2A-2H所示?；氐綀D1，回授電路13產(chǎn)生與輸出電壓Vout相關(guān)的回授訊號(hào)、并將此回授訊號(hào)輸入功率開關(guān)控制電路11，以使功率開關(guān)控制電路11可控制功率級(jí)12以調(diào)節(jié)輸出電壓Vout或輸出電流lout至欲達(dá)到的目標(biāo)。
[0003]功率開關(guān)控制電路11控制功率級(jí)12中的功率開關(guān)的方式，有定頻與變頻兩類。以功率級(jí)12采用圖2B的異步的降壓型轉(zhuǎn)換電路為例，圖3A顯示采用定頻控制方式時(shí)，圖2B中的功率開關(guān)的柵極訊號(hào)波形，其中，當(dāng)負(fù)載為重載(耗用較大電流)時(shí)，功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間為tonl，又當(dāng)負(fù)載為輕載(耗用較小電流)時(shí)，功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間為ton2，周期時(shí)間為T不變，但每周期中功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間改變，以適應(yīng)負(fù)載的不同需求。圖3B顯示采用變頻控制方式中的固定導(dǎo)通時(shí)間控制方式時(shí)，圖2B中的功率開關(guān)的柵極訊號(hào)波形，其中，不論負(fù)載為重載或輕載，功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間都為ton，但當(dāng)負(fù)載為重載時(shí)，周期時(shí)間T1較短、頻率較快，又當(dāng)負(fù)載為輕載時(shí)，周期時(shí)間T2較長、頻率較慢，以適應(yīng)負(fù)載的不同需求。圖3C顯示采用變頻控制方式中的固定關(guān)閉時(shí)間控制方式時(shí)，圖2B中的功率開關(guān)的柵極訊號(hào)波形，其中，不論負(fù)載為重載或輕載，功率開關(guān)的關(guān)閉時(shí)間都為toff，但當(dāng)負(fù)載為重載時(shí)，周期時(shí)間T3較長、頻率較慢(因此導(dǎo)通時(shí)間較長)，又當(dāng)負(fù)載為輕載時(shí)，周期時(shí)間T4較短、頻率較快(因此導(dǎo)通時(shí)間較短)，以適應(yīng)負(fù)載的不同需求。
[0004]在圖3B與3C的控制方式中，雖然是以固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間為主要控制機(jī)制，但為求電路穩(wěn)定，在許多應(yīng)用情況下，仍會(huì)希望使功率開關(guān)的切換頻率為定頻。以功率級(jí)12采用圖2B的異步的降壓型轉(zhuǎn)換電路為例，如果輸入電壓Vin和輸出電壓Vout皆為已知，則可根據(jù)輸出電壓Vout和輸入電壓Vin的關(guān)系來計(jì)算出功率開關(guān)的適當(dāng)工作比(duty rat1,等于導(dǎo)通時(shí)間除以周期長度)，則在一給定的頻率下，可以相應(yīng)計(jì)算出適當(dāng)?shù)墓潭▽?dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間，而當(dāng)功率開關(guān)操作于此適當(dāng)?shù)墓潭▽?dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間時(shí)，可以使功率開關(guān)的切換頻率為定頻。
[0005]以上所述達(dá)成定頻的方式，必須先將功率開關(guān)的切換頻率對(duì)準(zhǔn)該給定的頻率、再讓功率開關(guān)根據(jù)所計(jì)算出的固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間來操作而自然使其切換頻率鎖定于該給定的頻率。若是功率開關(guān)的切換頻率并未先對(duì)準(zhǔn)該給定的頻率，則雖然計(jì)算出適當(dāng)?shù)墓潭▽?dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間，功率開關(guān)的切換仍然可能無法定頻。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)此的解決方式是使用一鎖相回路(例如參閱美國專利US 6476589)，通過鎖相回路來使功率開關(guān)的切換頻率對(duì)準(zhǔn)該給定的頻率。然而，鎖相回路是相當(dāng)復(fù)雜、高成本、耗面積的電路。
[0006]有鑒于此，本發(fā)明即針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種不需要使用復(fù)雜的鎖相回路就能夠達(dá)成定頻的固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器及其控制電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種不需要使用復(fù)雜的鎖相回路就能夠達(dá)成定頻的固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器及其控制電路。
[0008]為達(dá)上述目的，就其中一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間切換式電源供應(yīng)器，包含:一功率級(jí)，具有至少一功率開關(guān)，通過該功率開關(guān)的操作以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓；以及一控制電路，用以產(chǎn)生一控制訊號(hào)以控制該功率開關(guān)，此控制電路包括:一導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算電路或關(guān)閉時(shí)間計(jì)算電路，根據(jù)輸入電壓相關(guān)信息和輸出電壓相關(guān)信息，計(jì)算出一固定導(dǎo)通時(shí)間或一固定關(guān)閉時(shí)間，當(dāng)該功率開關(guān)操作于此固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間時(shí)，可以使功率開關(guān)的切換頻率為定頻；一邏輯電路，其一輸入接收該導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算電路或關(guān)閉時(shí)間計(jì)算電路的輸出、另一輸入接收一頻率訊號(hào)，該頻率訊號(hào)的頻率為所欲達(dá)到的定頻頻率；以及一正反器，根據(jù)一設(shè)定輸入和一重設(shè)輸入而產(chǎn)生一輸出訊號(hào)，該輸出訊號(hào)決定該功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間或關(guān)閉時(shí)間，其中，該設(shè)定輸入和該重設(shè)輸入之一耦接于該邏輯電路的輸出，該設(shè)定輸入和該重設(shè)輸入之另一者接收一觸發(fā)訊號(hào)，此觸發(fā)訊號(hào)決定該功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間或關(guān)閉時(shí)間的始點(diǎn)。
[0009]為達(dá)上述目的，就另一個(gè)觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種切換式電源供應(yīng)器的控制電路，該切換式電源供應(yīng)器包含一功率級(jí)，此功率級(jí)具有至少一功率開關(guān)，通過該功率開關(guān)的操作以將一輸入電壓轉(zhuǎn)換為一輸出電壓，所述控制電路用以產(chǎn)生一控制訊號(hào)以控制該功率開關(guān)，此控制電路包含:一導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算電路或關(guān)閉時(shí)間計(jì)算電路，根據(jù)輸入電壓相關(guān)信息和輸出電壓相關(guān)信息，計(jì)算出一固定導(dǎo)通時(shí)間或一固定關(guān)閉時(shí)間，當(dāng)該功率開關(guān)操作于此固定導(dǎo)通時(shí)間或固定關(guān)閉時(shí)間時(shí)，可以使功率開關(guān)的切換頻率為定頻；一邏輯電路，其一輸入接收該導(dǎo)通時(shí)間計(jì)算電路或關(guān)閉時(shí)間計(jì)算電路的輸出、另一輸入接收一頻率訊號(hào)，該頻率訊號(hào)的頻率為所欲達(dá)到的定頻頻率；以及一正反器，根據(jù)一設(shè)定輸入和一重設(shè)輸入而產(chǎn)生一輸出訊號(hào)，該輸出訊號(hào)決定該功率開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間或關(guān)閉時(shí)間，其中，該設(shè)定輸入和該重設(shè)輸入之一耦接于該邏輯電路的輸出，該設(shè)定輸入和該重設(shè)輸入之另一者接收一觸發(fā)訊號(hào)，此觸發(fā)訊號(hào)決定該功率開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間或關(guān)閉時(shí)間的始點(diǎn)。
[0010]在其中一種較佳的實(shí)施例中，在該功率開關(guān)的切換頻率還沒有對(duì)準(zhǔn)該所欲達(dá)到的定頻頻率之前，該頻率訊號(hào)的頻率較快于功率開關(guān)的切換頻率。
[0011]在其中一種較佳的實(shí)施例中，在該功率開關(guān)的切換頻率達(dá)到該所欲的定頻頻率后，該功率開關(guān)的工作比大于50 %。
[0012]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該控制電路還包含一比較器，將相關(guān)于該輸出電壓的一回授訊號(hào)與一參考訊號(hào)比較，以產(chǎn)生該觸發(fā)訊號(hào)。
[0013]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該控制電路還包含:一誤差放大器，將相關(guān)于該輸出電壓的一回授訊號(hào)與一參考訊號(hào)比較，以產(chǎn)生一誤差放大輸出；以及一比較器，根據(jù)該誤差放大輸出與一相關(guān)于該功率級(jí)中一電感電流的電流感測訊號(hào)，進(jìn)行一比較后產(chǎn)生該觸發(fā)訊號(hào)。
[0014]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該誤差放大輸出經(jīng)過斜率補(bǔ)償后，與該電流感測訊號(hào)比較，以產(chǎn)生該觸發(fā)訊號(hào)。
[0015]在其中一種較佳的實(shí)施例中，該電流感測訊號(hào)經(jīng)過斜率補(bǔ)償后，與該誤差放大輸出比較，以產(chǎn)生該觸發(fā)訊號(hào)。
[0016]下面通過具體實(shí)施例詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
【附圖說明】
[0017]圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的切換式電源供應(yīng)器電路圖；
[0018]圖2A-2H顯示同步或異步的降壓型、升壓型、反壓型、或升