[发明专利]产生脉冲宽度调制信号的方法与装置、及其应用

说明书

技术领域

本发明是有关一种电源转换方法与电源转换器，特别是关于一种应用于电源转换方法与电源转换器的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation；PWM)信号产生方法与装置。

背景技术

如图1所示，在典型的PWM电源转换器100中，误差放大器102比较一从输出端Vout衍生的反馈电压Vfb与一参考电压Vref而产生一误差信号EO，脉冲宽度调制器106将该误差信号EO与一斜坡信号产生器104产生的固定斜率的振荡线性斜坡信号RAMP比较而产生一PWM信号，经栅极驱动器108切换晶体管M1和M2，该PWM信号具有一工作周期(duty)，决定晶体管M1和M2的导通(on)与关闭(off)时间，因而调节输出电压Vout。电源转换器100的输入电压Vin与斜坡信号RAMP的振幅的比值，即Vin/Vramp，为此PWM的可调制增益(modulationgain)，其与PWM回路的反应速度及稳定度关系密切。又因为电源转换器100的回路增益(loop gain)正比于由电阻R1、R2、R3、R4以及电容C1、C2、C3所构成的补偿电路的反馈因子、误差放大器102的增益与可调制增益三者的乘积，即(Vref/Vout)×(Vin/Vramp)，所以，可调制增益会影响电源转换器100的瞬时响应。

图2是图1电路中许多信号的变化示意图。在时间t1时，因为输入电压Vin突然下降或输出电压Vout突然遭受负载抽取大量电流而下降，导致反馈电压Vfb降低，因此造成反馈电压Vfb与参考电压Vref之间的差值变大，误差信号EO随之从时间t1开始明显地上扬。在时间t2时，因为误差信号EO持续地增加到高于斜坡信号RAMP，所以PWM信号由低准位转变至高准位。当PWM信号在高准位时，晶体管M1导通且晶体管M2关闭，电源Vin对输出端Vout充电。到了时间t3时，由于输出电压Vout开始逐渐回升，所以反馈电压Vfb也随着回升，直到原先保持的准位。图2的波形图概要地显示出转换器100的瞬时响应(transient response)过程。

为了改善可调制增益的稳定度，已经有许多公知技术被提出来。在美国专利第6522115号中，是使用非线性的斜坡信号，但是这种做法需要检测电感电流，因此需要多一个检测电流的脚位，造成集成电路(IC)脚位的浪费，PWM电路也比较不好设计或修改。在美国专利第6593725号中，是以一脉冲信号产生器控制斜坡信号与脉冲宽度调制信号，但是必须感测电源转换器的输入电压，而且线路变得太复杂。而在美国专利第6049473号中，不但以脉冲宽度调制信号控制非线性斜坡信号产生器，同时也需要感测电源转换器的输入电压。

因此，一种不需要感测电源转换器的输入电压，即可改善PWM回路的稳定度及反应速度的方法与装置，实为大家所期待的。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种产生PWM信号的方法与装置。

本发明的目的之一，在于提出一种PWM电源转换方法与电源转换器。

本发明的目的之一，在于提出一种改善PWM电源转换器瞬时响应的方法与装置。

本发明的目的之一，在于提出一种改善PWM回路稳定度的方法与装置。

本发明的目的之一，在于提出一种不需检测回路的输入电压即可达到上述目的的方法与装置。

根据本发明，一种产生PWM信号的方法包括从一PWM信号取得一工作周期信息，据以调制一误差信号的准位或一振荡线性斜坡信号的斜率，以及比较该误差信号与该振荡线性斜坡信号产生该PWM信号，借以调制该PWM信号的工作周期。

根据本发明，一种产生PWM信号的装置包括一第一电路用以比较一误差信号与一振荡线性斜坡信号产生一PWM信号，以及一第二电路用以从该PWM信号取得一工作周期信息，据以调制该误差信号的准位或该振荡线性斜坡信号的斜率，借以调制该PWM信号的工作周期。

根据本发明，一种电源转换方法包括比较一与输出电压相关的反馈信号与一参考信号以产生一误差信号，比较该误差信号与一振荡线性斜坡信号以产生一PWM信号，根据该PWM信号的工作周期信息调制该误差信号的准位或该振荡线性斜坡信号的斜率，以调制该PWM信号的工作周期，以及以该PWM信号切换一切换电路将一电源电压转换为该输出电压。