[发明专利]改善输入电压范围的切换式电压调节器

说明书

技术领域

本发明涉及一种切换式电压调节器，尤其涉及一种改善输入电压范围的切换式电压调节器。

背景技术

图1(a)示出了公知的切换式电压调节器10a的电路图。切换式电压调节器10a将输入电压V_in转换成输出电压V_out，并供应至负载Ld。上侧开关SH耦合于输入电压V_in与切换节点SN间，而下侧开关SL则耦合于切换节点SN与接地电位间。在图1(a)所示的例子中，上侧开关SH是由PMOS晶体管所实施而下侧开关SL则由NMOS晶体管所实施。电感L耦合于切换节点SN与输出端O间。输出电容C_o耦合于输出端O，以便对输出电压V_out进行滤波。

切换式电压调节器10a具有一振荡信号产生电路11与一由锁存器12、PWM控制电路13以及驱动电路14所构成的切换控制系统15。振荡信号产生电路11产生一脉冲振荡信号PL与斜波振荡信号RM，其彼此同步振荡。脉冲振荡信号PL的上升沿(rising edge)对应于斜波振荡信号RM的波峰，而脉冲振荡信号PL的下降沿(falling edge)则对应于斜波振荡信号RM的波谷。脉冲振荡信号PL施加至锁存器12的设置端S，而斜波振荡信号RM则施加至PWM控制电路13。当脉冲振荡信号PL的上升沿经由设置端S而触发锁存器12时，来自锁存器12的输出端Q的驱动信号DR变成高电平状态。高电平的驱动信号DR经由驱动电路14而使上侧开关SH导通并且使下侧开关SL不导通，因此切换式电压调节器10a进入所谓的ON操作阶段。在ON操作阶段中，电感电流I_L逐渐增大。

电压反馈信号FV代表输出电压V_out，而电流反馈信号FI则代表电感电流I_L。响应于电压反馈信号FV、电流反馈信号FI与斜波振荡信号RM，PWM控制电路13施加一控制信号CS至锁存器12的重设端R。不论是采用电流模式或电压模式的PWM控制方式，当控制信号CS经由重设端R触发锁存器12时，来自锁存器12的输出端Q的驱动信号DR变成低电平状态。低电平的驱动信号DR经由驱动电路14而使上侧开关SH不导通并且使下侧开关SL导通，因此切换式电压调节器10a进入所谓的OFF操作阶段。在OFF操作阶段中，电感电流I_L逐渐减小。

具体而言，图1(a)所示的切换式电压调节器10a属于降压式，亦即将较高的输入电压V_in转换成较低的输出电压V_out。降压式电压调节器10a的工作循环D_a可由下列等式(1a)所表示：

D a ≡ T ON ( T ON + T OFF ) = V out V in - - - ( 1 a ) ]]>

其中T_ON代表每一周期中ON操作阶段所占时间，而T_OFF则代表每一周期中OFF操作阶段所占时间。T_ON与T_OFF的总和等于脉冲振荡信号PL(或斜波振荡信号RM)的周期T_S。