[发明专利]切换式电压调整器以及其斜率补偿方法

说明书

技术领域

本发明有关于直流电压转换，特别有关一种具有斜率补偿的切换式电压调整器与其斜率补偿方法(Switching regulators and slope compensationmethod thereof)。

背景技术

电池寿命为可携式电子系统中非常重要的考量因素，尤其对消费性电子产品(例如行动电话、数字相机、可携式计算机与其它手持式的装置)而言更是一个不争的事实。这些产品的设计人员都必须面对产品尺寸(与电池尺寸)不断地变小的需求，同时提升电池的寿命来匹配或超越竞争者的产品。

为了使电池寿命变长，它必须要许多不同电子组件的效能达到最佳化，在这些电子组件中最重要的就是电压调整器。在可携式电子系统中，电压调整器用来执行一些电源处理工作，例如升压、降压与变压。

图1为一种电压控制型切换式电压调整器，用以将直流高电压转换成一直流低电压。电压控制型的优点在于易于分析，并具有可以提供很好的抗噪声能力(noise immunity)的一个大三角波形(ramp wave)。然而，对瞬时响应而言，由于在线路或负载中的任何改变，都必须先被反馈电阻分压器检测到之后，接着才会由错误放大器与脉波宽度调变(PWM：Pulse-Width Modulation)产生器来反应，因此反应速度将会变慢。再者，由于输出LC网络会具有复杂的极点对(complex-pole pair)并且回路增益会随着输入电压产生变动，因此回路补偿的设计更是十分复杂。

发明内容

本发明提供一种切换式电压调整器，包括一电感，耦接至一负载；一脉波宽度调变(PWM)单元，包括一输出级，脉波宽度调变单元产生一脉波宽度调变驱动信号，用以控制输出级，使得电感传送一电感电流信号至负载；以及一斜率补偿单元，用以根据电感电流信号，输出具有一补偿斜率的一斜率补偿信号至脉波宽度调变单元，其中补偿斜率与电感电流信号的一下降斜率成比例。

本发明还提供一种切换式电压调整器的斜率补偿方法，包括检测由一脉波宽度调变单元流往一负载的一电感电流信号的一上升斜率；检测脉波宽度调变单元所产生的一脉波宽度调变驱动信号的一工作周期；根据脉波宽度调变驱动信号的工作周期与电感电流信号的上升斜率，产生具有一补偿斜率的一斜率补偿信号，其中补偿斜率与电感电流信号的一下降斜率成比例；以及根据斜率补偿信号，控制脉波宽度调变单元。

本发明另提供一种切换式电压调整器，包括一电感，耦接至一负载；一斜率补偿单元，耦接至电感，用以根据一脉波宽度调变驱动信号的一工作周期与流经电感的一电感电流信号的一上升斜率，取得电感电流信号的一下降斜率，并产生具有一补偿斜率的一斜率补偿信号，其中补偿斜率与电感电流信号的下降斜率成比例；一电流检测单元，用以检测电感电流信号，产生与电感电流信号成比例的一电流检测信号至上述斜率补偿单元；一脉波宽度调变单元，包括一比较器，耦接电流检测信号、斜率补偿信号与一反馈信号，以及至少一输出晶体管，用以输出脉波宽度调变驱动信号至电感；以及一反馈单元，耦接于比较器与电感之间，用以根据切换式电压调整器的一输出电压，产生反馈信号。

本发明可以对电源进行良好的升压、降压与变压。

附图说明

图1为一种电压控制型切换式电压调整器。

图2显示一电流控制型切换式电压调整器的一实施例。

图3为一电流控制型切换式电压调整器于稳态时的一控制回路波形。

图4为一电流控制型切换式电压调整器于稳态时的另一控制回路波形。

图5为错误放大器中的输出信号中所取出的斜率补偿信号的波形。

图6中显示电感电流信号IAVG1～IAVG3的平均值之间的关系。

图7显示一个具有补偿斜率的一斜率补偿波形。

图8显示一个具有补偿斜率的另一斜率补偿波形。

图9中为不同工作周期D值与的列表。

图10为电流控制型切换式电压调整器的另一实施例。

图11显示电流检测单元与斜率补偿单元的一实施例。

图12表示斜率补偿单元的一实施例。

图13为工作周期检测单元的一实施例。

图14为电流镜303的一实施例。

图15为斜率补偿单元的另一实施例。

图16显示电流检测信号、初始电流信号与电流信号间的关系。

图17为本发明斜率补偿方法的一流程图。

主要组件符号说明：

10：脉波宽度调变(PWM)单元；

12：PWM比较器；            14：SR栓锁；