基于固定工作时间的脉宽控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于固定工作时间的脉宽控制装置及方法，该装置和方法可以用于电压转换器中。并且该装置具体包括：比较器、逻辑电路和控制器。其中，该比较器，用于根据控制器的两个信号，产生输出至逻辑电路的逻辑控制信号。其中，该逻辑电路耦接至该比较器，用于根据逻辑控制信号，产生具有工作时间脉宽的脉冲控制信号，以对电压转换器的输出级电路中的输出电容进行充电。其中，该控制器耦接至比较器，用于通过检测输出级电路中的电感的电感电流信号，通过产生斜坡电压信号，通过产生基于参考电压的输出电压纹波信号，从而产生输至比较器的两个信号。以上的装置及方法，可以提高噪声免疫力并且具有DC(直流)调节能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压转换
，尤其涉及一种可在电压转换器中使用的基于固定工作时间的脉宽控制装置及方法。
技术介绍
一般而言，传统的固定工作时间(constant on time)控制器一般受到其输出电容的小ESR(Equivalent Series Resistor，等效串联电阻)的限制。由于ESR太小，所以传统的控制器不能有效地反应/检测输出电压纹波(voltage ripple)。提出了一些传统方案来改善输出电压纹波的检测。但是，一部分的这些传统方案不能够改善差的噪声免疫力和更糟的DC(直流)电压调节，并且该部分传统方案用于补偿的信号增益太低。另外，另一部分的传统方案可能进一步限制瞬态响应。另外，另一部分的传统方案可能采用电压模式控制回路，并且由于该部分的传统方案缺少用于其电压模式控制回路的电流信号，所以一定需要复杂的补偿电路设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种基于固定工作时间的脉宽控制装置及方法，可以提高噪声免疫力和具有DC调节。本专利技术提供了一种基于固定工作时间的脉宽控制装置，该装置用于电压转换器中，包括：比较器，用于根据控制器的两个信号，产生输出至逻辑电路的逻辑控制信号；所述逻辑电路，耦接至所述比较器，用于根据所述逻辑控制信号，产生具有工作时间脉宽的脉冲控制信号，以对所述电压转换器的输出级电路中的输出电容进行充电；以及所述控制器，耦接至所述比较器，用于通过检测所述输出级电路中的电感的电感电流信号，通过产生斜坡电压信号，通过产生基于参考电压的输出电压纹波信号，从而产生输至所述比较器的所述两个信号。其中，所述控制器包括：误差放大器，具有用于接收所述参考电压的正输
入端和用于接收所述电压转换器的输出电压信号的负输入端，从而产生所述输出电压纹波信号；补偿器，耦接至所述误差放大器的所述负输入端和输出端，用于使用高增益来补偿所述输出电压纹波信号。其中，所述补偿器包括：与第一电容串联的第一电阻，所述第一电阻和所述第一电容连接在所述误差放大器的所述负输入端和所述输出端之间；第二电容，与所述第一电阻和所述第一电容并联；以及第三电阻，一端耦合所述输出电压信号，另一端耦接所述第一电阻和所述误差放大器的所述负输入端。其中，所述控制器包括：误差放大器，具有用于接收所述参考电压的正输入端和用于接收所述电压转换器的输出电压信号的负输入端，从而产生所述输出电压纹波信号；补偿器，耦接所述误差放大器的输出端和地平面，用于使用高增益来补偿所述输出电压纹波信号。其中，所述补偿器包括：与第一电容串联的电阻，所述电阻和所述第一电容连接在所述误差放大器的输出端和所述地平面之间；以及第二电容，与所述电阻和所述第一电容并联。其中，所述控制器包括：电流感应电路，用于检测所述输出级电路中的所述电感的所述电感电流信号；以及斜坡电压产生器，用于产生所述斜坡电压信号；其中，所述控制器用于通过将所述斜坡电压信号加上所述电感电流信号的直流电平，来产生模仿的斜坡电流信号，该模仿的斜坡电流信号作为提供至所述比较器的所述两个信号之一；以及，所述输出电压纹波信号作为提供至所述比较器的所述两个信号中的另一个。其中，所述控制器包括：电流感应电路，用于检测所述输出级电路中的所述电感的所述电感电流信号；以及斜坡电压产生器，用于产生所述斜坡电压信号，该斜坡电压信号作为提供至所述比较器的所述两个信号中的其中一个；其中，所述控制器用于通过从所述放大的输出电压纹波信号中减去所述检测的所述电流感应信号的直流电平，来产生提供至所述比较器的所述两个信号中的另一个。其中，所述控制器包括：斜坡电压产生器，以及所述斜坡电压产生器包括：电压源，用于提供直流电压电平；电流源，用于提供电流；电容，串联在所述电压源和所述电流源之间；开关，与所述电容并联；其中，所述斜坡电压产生器的输出端设置在所述电流源和所述电容之间；在所述工作时间脉宽期间，所述控制器控制所述开关短路，以提供作为所述斜坡电压信号的所述直流电压电平；以及在关闭时间脉宽期间，控制所述开关打开，以提供作为所述斜坡电压
信号的放电电压电平。其中，所述控制器包括：电流感应电路，以及所述电流感应电路包括：电流感应放大器，用于感应并放大所述电感电流信号；以及取样/保持单元，耦接至所述电流感应放大器，用于对所述电感电流信号的直流电平进行取样，并保持取样的直流电平。本专利技术提供了一种基于固定工作时间的脉宽控制方法，该方法用于电压转换器中，包括：根据两个信号，产生逻辑控制信号；根据所述逻辑控制信号，产生具有工作时间脉宽的脉冲控制信号，以对所述电压转换器的输出级电路中的输出电容进行充电；以及通过检测所述输出级电路中的电感的电感电流信号，通过产生斜坡电压信号，通过产生基于参考电压的输出电压纹波信号，来产生所述两个信号。本专利技术实施例的有益效果是：以上的装置和方法，通过检测输出电感的电感电流，产生斜坡电压信号，以及产生基于参考电压的输出电压纹波信号，从而产生两个信号，然后基于该两个信号来控制输出级电路中的电容，从而提高噪声免疫力并具有DC调节效果。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的电压转换器的结构示意图；图2是图1中所示的信号Vramp、VC2、IL、Ton、和取样/保持单元的周期的示意图；图3是当电压转换器的负载变化时，图1中所示的信号VC2、IL、Ton、和取样/保持单元的周期的示意图；图4是根据本专利技术第二实施例的电压转换器的结构示意图；图5是根据本专利技术第三实施例的电压转换器的结构示意图；图6是根据本专利技术第四实施例的电压转换器的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。在本申请说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领
域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”、“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包括(含)但不限定于”。另外，“耦接”一词在此为包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接于第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接至该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。图1是根据本专利技术第一实施例的电压转换器100的结构示意图。本实施例中的该电压转换器100为DC-DC(直流至直流)降压转换器(但是不限制于此)，并且包括：装置103和输出级电路120。其中装置103包括：控制器105、比较器110和逻辑电路115。控制器105包括：误差放大器1051、高增益补偿器1053、电流感应电路1055和斜坡电压(voltage ramp)产生器1057。逻辑电路115包括：产生器1151和控制逻辑单元1153。输出级电路120包括：两个开关晶体管HSFETT(High-Speed Field-Effect Transistor，高速场效应晶体管)和LSFET(Low-Speed Field-Effect Transistor本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于固定工作时间的脉宽控制装置，该装置用于电压转换器中，其特征在于，包括：比较器，用于根据控制器的两个信号，产生输出至逻辑电路的逻辑控制信号；所述逻辑电路，耦接至所述比较器，用于根据所述逻辑控制信号，产生具有工作时间脉宽的脉冲控制信号，以对所述电压转换器的输出级电路中的输出电容进行充电；以及所述控制器，耦接至所述比较器，用于通过检测所述输出级电路中的电感的电感电流信号，通过产生斜坡电压信号以及通过产生基于参考电压的输出电压纹波信号，从而产生输至所述比较器的所述两个信号。

【技术特征摘要】
2015.04.09 US 62/145,212;2016.01.27 US 15/007,2281.一种基于固定工作时间的脉宽控制装置，该装置用于电压转换器中，其特征在于，包括：比较器，用于根据控制器的两个信号，产生输出至逻辑电路的逻辑控制信号；所述逻辑电路，耦接至所述比较器，用于根据所述逻辑控制信号，产生具有工作时间脉宽的脉冲控制信号，以对所述电压转换器的输出级电路中的输出电容进行充电；以及所述控制器，耦接至所述比较器，用于通过检测所述输出级电路中的电感的电感电流信号，通过产生斜坡电压信号以及通过产生基于参考电压的输出电压纹波信号，从而产生输至所述比较器的所述两个信号。2.如权利要求1所述的基于固定工作时间的脉宽控制装置，其特征在于，所述控制器包括：误差放大器，具有用于接收所述参考电压的正输入端和用于接收所述电压转换器的输出电压信号的负输入端，从而产生所述输出电压纹波信号；补偿器，耦接至所述误差放大器的所述负输入端和输出端，用于使用高增益来补偿所述输出电压纹波信号。3.如权利要求2所述的基于固定工作时间的脉宽控制装置，其特征在于，所述补偿器包括：与第一电容串联的第一电阻，所述第一电阻和所述第一电容连接在所述误差放大器的所述负输入端和所述输出端之间；第二电容，与所述第一电阻和所述第一电容并联；以及第三电阻，一端耦合所述输出电压信号，另一端耦接所述第一电阻和所述误差放大器的所述负输入端。4.如权利要求1所述的基于固定工作时间的脉宽控制装置，其特征在于，所述控制器包括：误差放大器，具有用于接收所述参考电压的正输入端和用于接收所述电压转换器的输出电压信号的负输入端，从而产生所述输出电压纹波信号；补偿器，耦接所述误差放大器的输出端和地平面，用于使用高增益来补偿所述输出电压纹波信号。5.如权利要求4所述的基于固定工作时间的脉宽控制装置，其特征在于，
\t所述补偿器包括：与第一电容串联的电阻，所述电阻和所述第一电容连接在所述误差放大器的输出端和所述地平面之间；以及第二电容，与所述电阻和所述第一电容并联。6.如权利要求1所述的基于固定工作时间的脉宽控制装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄华强，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71