降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路及其方法技术

本发明专利技术提出一种降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路及其方法，用以控制一功率级，该控制电路判断输出电流为零的零电流时期是否大于一临界值，以决定是否要调整为较短的导通时间，且使得该功率级根据该较短导通时间操作时，仍处于不连续导通模式(Discontinuous?Conduction?Mode，DCM)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路，以及相关的方法，其中当在轻负载时可减少导通时间以降低输出涟波，而仍保持整体电路在不连续导通模式(DiscontinuousConduction Mode，DCM)下操作。 
技术介绍
一般而言，切换式电源调节电路的功率开关控制可分为调整脉宽或调整频率两类，在调整频率的架构下，控制功率开关的电路产生固定导通时间，使功率开关每次导通的时间都相同，整体电路通过改变频率，来调节输出电压的准位，使之稳定在所设定的电压数值。请参见图1，以降压型切换式电源调节电路为例，现有技术的固定导通时间(Constant On-Time，COT)切换式电源调节电路中，由一零电流侦测(ZeroCurrent Detector，ZCD)电路70侦测电感电流iL是否为零，并输出一电流侦测讯号Vzc；并通过一比较器80比较一代表输出电压Vout的反馈讯号Vfb与一参考电压Vref，以产生反馈控制讯号Vc；再经由一个单次脉波产生器60，当反馈讯号Vfb低于参考电压Vref时，该反馈控制讯号Vc通知单次脉波产生器60，产生固定导通时间的单次脉波讯号。驱动器10依据该单次脉波讯号控制功率级20的操作，以将输入电压Vin转换为输出电压Vout，供应给负载电路100。其中，比较器80亦可改为误差放大器，此时其输出的讯号为模拟讯号。 此种现有技术的缺点是，单次脉波产生器60的导通时间是固定的，亦即每次都有固定的能量由输入转移至输出，因此当在极轻载操作时，过多的能量会被储存在电容上，造成输出电压的涟波过高。 有鉴于此，本专利技术即针对上述现有技术的不足，提出一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的控制电路，以及一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的方法。 
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的控制电路。 本专利技术的另一目的在于，提出一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的方法。 为达上述目的，就其中一个观点言，本专利技术提供了一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的控制电路，用以控制一功率级，以将一输入电压转换为一输出电压并提供一输出电流给一负载，该降低功率级输出涟波的控制电路包含：(1)一零电流侦测(Zero Current Detector，ZCD)电路，用以侦测一输出电流为零的零电流时期，并输出一代表该零电流时期的零电流时期讯号；(2)一导通时间(On-Time，TON)调整电路，其接收该零电流时期讯号，以判断该零电流时期是否大于一第一临界值，并根据判断结果产生一导通时间(TON)控制讯号；以及(3)一固定导通时间(COT)产生电路，其依据该TON控制讯号决定一方波讯号的导通时间，以根据该方波讯号的导通时间控制该功率级，其中当该零电流时期小于该第一临界值时，该COT产生电路输出一较长导通时间的方波讯号；当该零电流时期大于该第一临界值时，该COT产生电路输出一较短导通时间的方波讯号，且使得该功率级根据该较短导通时间操作时，仍处于不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)。 上述降低COT切换式电源调节电路输出涟波的控制电路中，TON调整电路可包括：一斜坡产生器，根据该零电流时期讯号而产生一斜 坡讯号；以及一比较器，其一输入端接收该斜坡讯号，另一输入端接收一参考电压，其输出产生前述TON控制讯号，其中该参考电压对应于该第一临界值。该TON调整电路可更包括一选择电路，其接收多个电压，并依据一选择讯号，选择以该多个电压中何者作为对应于该第一临界值的参考电压。 TON调整电路可包括不只一个比较器而是多个比较器，各比较器的一输入端接收该斜坡讯号，另一输入端分别接收不同的参考电压，以产生多位的前述TON控制讯号，其中各参考电压分别对应于该第一临界值与其它预设临界值。而该COT产生电路则根据该多位的TON控制讯号而输出不同较短导通时间的方波讯号。 TON调整电路所产生的TON控制讯号亦可为模拟讯号，例如TON调整电路可包括一低通滤波器，其接收该零电流时期讯号，以产生模拟的TON控制讯号。 COT产生电路可包括：一可变斜坡产生器，依据该TON控制讯号，产生一COT斜坡讯号；以及一COT比较器，接收该COT斜坡讯号并与一电压比较，以产生前述方波讯号，其中该电压可为输出电压、与输出电压相关的反馈电压、或预设的电压。 就其中另一个观点言，本专利技术提供了一种降低COT切换式电源调节电路输出涟波的方法，用以控制一功率级，以将一输入电压转换为一输出电压并提供一输出电流给一外部负载，该降低输出涟波的方法包含：侦测一输入电流为零的零电流时期，并输出一代表该零电流时期的零电流时期讯号；判断该零电流时期是否大于一第一临界值，并根据判断结果产生一导通时间(TON)控制讯号；当该零电流时期小于该第一临界值时，产生一较长导通时间的方波讯号，当该零电流时期大于该第一临界值时，产生一第一较短导通时间的方波讯号；以及根据该方波讯号的导通时间控制该功率级，其中当该功率级根据该第一较 短导通时间操作时，仍处于不连续导通模式(Discontinuous ConductionMode，DCM)。 在上述控制电路或方法的其中一个实施例中，该第一临界值宜对应于较短导通时间下的边界电流，该第一临界值的计算方法为： 其中，Ton1为较长导通时间，Toff1为对应于较长导通时间下的关闭时间，Ton2为较短导通时间。 上述降低COT切换式电源调节电路输出涟波的方法可更包括：判断该零电流时期是否大于一第二临界值，此第二临界值大于第一临界值；当该零电流时期大于该第二临界值时，产生一第二较短导通时间的方波讯号，该第二较短导通时间小于第一较短导通时间，其中当该功率级根据该第二较短导通时间操作时，仍处于不连续导通模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)。 下面通过具体实施例详加说明，当更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所达成的功效。 附图说明图1为现有技术的固定导通时间降压切换式电源调节电路的示意图； 图2标出本专利技术的降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路的示意电路图； 图3A-3B说明连续导通模式(CCM)与不连续导通模式(DCM)； 图4A-4B说明导通时间长短与边界电流的关系； 图4C说明自较长导通时间Ton1转换为较短导通时间Ton2，但负载电路所需的电流介于边界电流Iob1与边界电流Iob2之间时(如图中阴影部份所示)，电路将由较长导通时间Ton1下的DCM转为较短导通 时间Ton2下的CCM； 图5说明零电流时期TS的长短决定平均电流Io； 图6标出本专利技术的ZCD电路的一个实施例； 图7A说明本专利技术的TON调整电路的概念； 图7B标出本专利技术的TON调整电路的一个实施例； 图8标出本专利技术的COT产生电路的一个实施例； 图9-10标出C本文档来自技高网...

【技术保护点】
于不连续导通模式。通时间控制该功率级，其中当该零电流时期小于该第一临界值时，该固定导通时间产生电路输出一较长导通时间的方波讯号；当该零电流时期大于该第一临界值时，该固定导通时间产生电路输出一较短导通时间的方波讯号，且使得该功率级根据该较短导通时间操作时，仍处期的零电流时期讯号；一导通时间调整电路，其接收该零电流时期讯号，以判断该零电流时期是否大于一第一临界值，并根据判断结果产生一导通时间控制讯号；以及一固定导通时间产生电路，其依据该导通时间控制讯号决定一方波讯号的导通时间，以根据该方波讯号的导１．一种降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制电路，用以控制一功率级，以将一输入电压转换为一输出电压并提供一输出电流给一负载，其特征在于，该控制电路包含：一零电流侦测电路，用以侦测一输出电流为零的零电流时期，并输出一代表该零电流时

【技术特征摘要】
1.一种降低固定导通时间切换式电源调节电路输出涟波的控制
电路，用以控制一功率级，以将一输入电压转换为一输出电压并提供
一输出电流给一负载，其特征在于，该控制电路包含：
一零电流侦测电路，用以侦测一输出电流为零的零电流时期，并
输出一代表该零电流时期的零电流时期讯号；
一导通时间调整电路，其接收该零电流时期讯号，以判断该零电
流时期是否大于一第一临界值，并根据判断结果产生一导通时间控制
讯号；以及
一固定导通时间产生电路，其依据该导通时间控制讯号决定一方
波讯号的导通时间，以根据该方波讯号的导通时间控制该功率级，
其中当该零电流时期小于该第一临界值时，该固定导通时间产生
电路输出一较长导通时间的方波讯号；当该零电流时期大于该第一临
界值时，该固定导通时间产生电路输出一较短导通时间的方波讯号，
且使得该功率级根据该较短导通时间操作时，仍处于不连续导通模式。
2.如权利要求1所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中，该第一临界值对应于较短导通时间下的边
界电流，该第一临界值的计算方法为：
其中，Ton1为较长导通时间，Toff1为对应于较长导通时间下的
关闭时间，Ton2为较短导通时间。
3.如权利要求1所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中，该导通时间调整电路将该第一临界值和该
零电流时期讯号分别转换成为电压值再进行比较，以判断零电流时期
是否大于该第一临界值。
4.如权利要求1所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中，该导通时间调整电路包括：一斜坡产生器，
根据该零电流时期讯号而产生一斜坡讯号；以及一比较器，其一输入
端接收该斜坡讯号，另一输入端接收一参考电压，其输出产生前述导
通时间控制讯号，其中该参考电压对应于该第一临界值。
5.如权利要求4所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中，该导通时间调整电路还包括：一选择电路，
其接收多个电压，并依据一选择讯号，选择以该多个电压中何者作为
对应于该第一临界值的参考电压。
6.如权利要求4所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中该导通时间调整电路包括：多个比较器，各
比较器的一输入端接收该斜坡讯号，另一输入端分别接收不同的参考
电压，以产生多位的前述导通时间控制讯号，其中各参考电压分别对
应于该第一临界值与其它预设临界值。
7.如权利要求6所述的降低固定导通时间切换式电源调节电路输
出涟波的控制电路，其中该固定导通时间产生电路根据该多位的导通
时间控制讯号而输出不同较短导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡裕农，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71