用于直流至直流转换器之切换噪声滤波电路制造技术

本发明专利技术揭示一种用于直流至直流转换器的切换噪声滤波电路，其使用瞬间输出电压来建立转换器的占空比（ｄｕｔｙ　　ｒａｔｉｏ）。转换器分别以Ｔ↓［ｏｎ］与Ｔ↓［ｏｆｆ］的时间间隔循环开启与关闭切换元件。一切换控制电路包含连接在反馈节点与接地之间的滤波电容，以及一比较器比较反馈电压Ｖ↓［ｆｂ］与固定电压Ｖ↓［ｒｅｆ］；当因为该滤波电容放电造成Ｖ↓［ｆｂ］交越Ｖ↓［ｒｅｆ］时，该比较器会终止至少一Ｔ↓［ｏｎ］与Ｔ↓［ｏｆｆ］“已调制”间隔。切换噪声滤波电路在Ｔ↓［ｏｎ］与Ｔ↓［ｏｆｆ］之至少一期间中，会用在调制间隔开始时或短时间内随后从Ｖ↓［ｆｂ］断离的偏移电压将该偏移电压应用至Ｖ↓［ｆｂ］。在正确应用该偏移电压时，可减少与Ｖ↓［ｆｂ］耦合的外来电磁噪声。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术关于直流至直流转换器领域，尤其关于消除在这种转换器上不利的电磁噪声源影响之方法。
技术介绍
使用瞬间输出电压来建立占空比的直流至直流转换器之重要等级就是需要维持受调节的输出。此等级包含1)未使用电压误差放大器(例如许多种谷值电压与峰值电压调节器)以及磁滞调节器的转换器；以及2)使用“Vsquare”技术(例如美国专利案号第5,770,940之说明)的转换器。图1内显示这种转换器的范例。切换元件10连接于输入电压Vin与节点12之间，并且电感器L连接在节点12与输出端14之间，其上提供调节过的输出电压Vout。切换元件10定期开启与关闭。当切换元件10关闭，(Vin-Vout)会连接通过电感器L，这样L内的电流(IL)就会增加。当切换元件10断开，IL会在整流器二极体D内持续流动，而因为电压(-Vout)施加通过L，所阈以IL会降低。这导致IL有一系列上升与下降区段，即是基本上具有重叠三角形涟波电流的直流电流。电感器电流IL馈电至包含一电容Cout以及一负载16的负载网路，所选取的Cout在远低于负载16切换频率的频率上具有一阻抗。结果，IL的涟波成份大部分在Cout内流动，并且直流成份在电感器内流动；不过少部分的涟波电压成份会因为IL的涟波电流成份而呈现在Vout内。元件10的切换由切换控制电路18所控制，其在每个切换周期内循环开启与关闭元件10。使用瞬间输出电压建立占空比的转换器之常见特性为代表Vout的反馈电压Vfb-通常运用连接在输出端14与转换器的区域接地之间的电阻分配器(R1与R2)产生于反馈节点20上—直接连接至比较器A1的输入之一。当Vfb低于及/或高于施加在比较器其它输入上的参考电压Vref，比较器就会改变状态。根据所运用的特定调节技术，这种状态改变用于影响切换周期的“开启”时间间隔、“关闭”时间间隔或“开启”与“关闭”时间间隔。例如，图1内的调节器运用恒定开启时间谷值电压控制。在Vfb低于Vref时就会触发单稳态多谐震荡器(MMV)22，其触发MMV的Q输出并将切换元件10关闭一段固定(常数)时间间隔。这些转换器通常就在电磁干扰(EMI)噪声源旁边运作，像是其他直流至直流转换器。其他切换转换器可发出迅速变化的磁场，其会耦合至(透过相互感应)反馈电压Vfb而成为噪声。此外，源自于电子设备的噪声-像是转换器的切换节点上迅速改变的电压-可透过杂散电容耦合至反馈节点20。该反馈电压内的噪声会造成信号抖动、非所要的频率同步、过早切换或其他功能失常。对此问题的一种先前技术解决方案(显示在图1内)为在反馈节点20与接地之间新增一滤波电容器Cf。该电容器搭配分区电阻器R1与R2形成一低通RC滤波器，其衰减该反馈分配器所拾取噪声的高频成份。更进一步，滤波电容器搭配杂散电容形成一电容分配器，其会衰减反馈节点上的噪声。此解决方案有许多缺陷。由于RC滤波器的整合效应，涟波电压成份的幅度将会缩小。所减少的涟波并不足以确定无抖动的切换，尤其是若未滤波涟波值相当小时。第二，RC滤波器会在反馈电压中导入相位转移。此相位转移可能会降低转换器的稳定度余裕，并且转换器会变的不稳定。
技术实现思路
本专利技术揭示一种用于直流至直流转换器的切换噪声滤波电路，其可克服上述问题。本噪声滤波电路用于使用瞬间输出电压来调节输出电压的直流至直流转换器，该直流至直流转换器包含一切换控制电路，其循环开启与关闭切换元件来维持所要的输出电压，其中每个切换循环都包含一“开启”时间间隔Ton以及一“关闭”时间间隔Toff。该切换控制电路通常包含一连接以在一反馈节点上产生一反馈电压Vfb的电阻分配器(用Vfb代表瞬间输出电压)、一连接在该反馈节点与该转换器区域接地之间的滤波电容，以及一比较器，其在第一输入上接收Vfb以及在第二输入上接收随固定参考电压Vref变化的电压V2。该切换控制电路配置成当Vfb通过V2时因为滤波电容通过电阻分配器的自然放电现象，则会终止至少每一切换循环的“开启”与“关闭”时间间隔之一。该时间间隔在此称为“调制的”时间间隔。该切换控制电路也包含一切换噪声滤波电路，其配置在至少“开启”与“关闭”时间间隔之一期间，使用于立即调制时间间隔开始时或这之后短时间内从反馈电压断离的偏移电压，将该偏移电压供应给Vfb，如此允许Vfb逐渐朝V2衰减。在正确应用该偏移电压时，可减少与Vfb耦合的外来电磁噪声。本专利技术可运用于许多种直流至直流转换器组态，包含运用恒定开启时间谷值电压控制、恒定关闭时间峰值电压控制、恒定频率峰值电压或谷值电压控制、磁滞控制或Vsquare控制的转换器。从下文中参考附图的详细说明，精通此技术的人士就可明白本专利技术的进一步特色及优点。附图说明图1为已知的直流至直流转换器之示意图。图2为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等开启时间谷值电压控制的直流至直流转换器内之示意图。图3为说明图2所示的直流至直流转换器运作之时间图。图4为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等开启时间谷值电压控制的直流至直流转换器内之另一具体实施例示意图。图5为说明图4所示的直流至直流转换器运作之时间图。图6为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等开启时间谷值电压控制的直流至直流转换器内之其他具体实施例示意图。图7为说明图6所示的直流至直流转换器运作之时间图。图8为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用磁滞控制的直流至直流转换器内之示意图。图9为说明图8所示的直流至直流转换器运作之时间图。图10为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等关闭时间峰值电压控制的直流至直流转换器内之示意图。图11为说明图10所示的直流至直流转换器运作之时间图。图12a为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等关闭时间峰值电压控制的直流至直流转换器内之另一具体实施例示意图。图12b为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等关闭时间峰值电压控制的直流至直流转换器内之其他具体实施例示意图。图13为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等频率谷值电压控制的直流至直流转换器内之示意图。图14为说明图13所示的直流至直流转换器运作之时间图。图15a为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等频率谷值电压控制的直流至直流转换器内之另一具体实施例示意图。图15b为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用恒等频率谷值电压控制的直流至直流转换器内之其他具体实施例示意图。图16为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用Vsquare控制的直流至直流转换器内之示意图。图17为说明图16所示的直流至直流转换器运作之时间图。图18a为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用Vsquare控制的直流至直流转换器内之另一具体实施例示意图。图18b为本专利技术的切换噪声滤波电路运用在使用Vsquare控制的直流至直流转换器内之其他另一具体实施例示意图。具体实施例方式本切换噪声滤波电路可减少使用瞬间输出电压来调节输出电压的直流至直流转换器上之电磁噪声影响，如此，这对许多不同种的直流至直流转换器组态都很有用，包含运用恒定开启时间谷值电压控制、恒定关闭时间峰值电压控制、恒定频率峰值电压或谷值电压控制、磁滞控制或Vsquare控制的转换器。本专利技术中使用直流至直流转换器，其使用恒等开启时间谷值电压控制)的具体实施例显示在图2内。如图1内所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流至直流转换器，其产生一调节过的输出电压，并使用该瞬间输出电压来建立维持该输出电压所需的占空比，该转换器包含：至少一切换元件（１０），其连接在一输入电压（Ｖ↓［ｉｎ］）与一第一节点（１２）之间；一输出电感器（Ｌ），其连接在该第一节点与一输出端（１４）之间；以及一切换控制电路（４０），其循环开启与关闭该切换元件，在该输出端上维持一所要的输出电压（Ｖ↓［ｏｕｔ］），每一该切换周期包含一“开启”时间间隔Ｔ↓［ｏｎ］，在此期间该切换元件开启并且将该第一节点连接至该输入电压，以及一“关闭”时间间隔Ｔ↓［ｏｆｆ］，在此期间该切换元件关闭并且中断该第一节点与该输入电压的连接，该切换控制电路包含：一电阻网路（Ｒ１、Ｒ２），其相连来在该输入端上之该瞬间输出电压的一反馈节点代表上产生一反馈电压Ｖ↓［ｆｂ］；一电容元件（Ｃ↓［ｆ］），其连接于该反馈节点与该转换器的区域接地之间；以及一比较器（Ａ１），其在第一输入上接收Ｖ↓［ｆｂ］并且在其第二输入上接收随一固定参考电压Ｖ↓［ｒｅｆ］变化的电压Ｖ２，该切换控制电路配置成每一切换周期的“开启”与“关闭”时间间隔之至少之一会因为该电容元件通过该电阻网路的自然放电现象，在Ｖ↓［ｆｂ］通过Ｖ２时终止，如一“已调制”间隔的一时间间隔；以及一切换噪声滤波电路（４６），其配置成在每一切换周期的“开启”与“关闭”时间间隔之至少之一期间，将一偏移电压施加至该反馈电压，并且在该立即已调制间隔开始时或这短时间之后，从该反馈电压断离该偏移电压，藉此让Ｖ↓［ｆｂ］朝向Ｖ２衰减，如此Ｖ２与Ｖ↓［ｆｂ］之间的噪声容限就会增加，并且减少外来电磁噪声耦合该反馈电压的影响。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：里察瑞尔，黎煜炘，嘉博瑞兹克，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]