[发明专利]改善交互干扰的降压式电源转换器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源供应器，具体地说，是一种改善电源供应器 输出端之间交互干扰(cross-interference)的降压式电源转换器及其方 法。

背景技术

图1显示传统的降压式电源转换器10，其包括一输入端Vin连接 12V的高压以及三个输出端Vout1、Vout2和Vout3分别提供5V、3.3V 和1.8V的电压。图2显示一简化的电压转换电路12，用以说明如何 将输入电压Vin转换为输出电压Vout1，在电路12中，上桥开关14 和下桥开关16串联在输入电压Vin和地端GND之间，开关14和16 分别受控于脉宽调变(pulse width modulation；PWM)信号18和20 而交互切换，进而产生电感电流IL通过电感L对电容C充电产生输 出电压Vout1。输出电压Vout2和Vout3也可以用相同的方式得到。 由于输入电压Vin为12V的高压，因此开关14和16必须使用高压组 件，故开关14和16的切换频率较低，约为1MHz以下，因此，电感L 和电容C的尺寸也比较大。

图3显示已知的两级式电源转换器22，其中第一转换级24将12V 的高压转换为5V的低压，第二转换器26用以将第一转换级24所输 出5V电压再转换为3.3V和1.8V的电压。在转换器22中，由于第一 转换级24连接12V的高压，故其必须使用高压组件，而第二转换级 26连接5V的低压，因此无需使用高压组件，故切换频率可以提高到 4MHz以上，因而在第二转换级24中的电容和电感的尺寸也较小，由 于两级式电源转换器22使用较少的高压组件和尺寸较小的电容和电 感，故在架构上比传统的电源转换器10更简单，而且成本也较低。 然而，两级式电源转换器22也衍生了新的问题，即是不同输出端电 压的相互干扰(cross-channel-interference)。

一般来说，为了稳定电源转换器的各输出端Vout1、Vout2和 Vout3上的电压，每一输出端Vout1、Vout2和Vout3都有一PWM控制 回路来监视其上的电压。图4显示传统的PWM控制回路28，其包括误 差放大器30根据参考电压Vref和回授电压VFB产生误差信号Vc，PWM 比较器32比较误差信号Vc和锯齿波信号34产生PWM信号以切换上 桥和下桥开关，其中回授电压VFB为输出电压Vout1、Vout2和Vout3 的函数。图5用以说明电源供应器30输出端之间交互干扰，其中波 形36为输出端Vout2上的电流IL2，波形38为输出电压Vout2，波 形40为对应输出电压Vout2的误差信号Vc2，波形42为输出端Vout1 上的电流IL1，波形44为输出电压Vout1，波形46为对应输出电压 Vout1的误差信号Vc1。参照图3、图4和图5，当两级式电源转换器 22的输出Vout1发生负载瞬时而使输出电压Vout1产生涟波时，如果 转换器22的输出电压Vout2和Vout3设计为电流模式控制时，其将 具有快速的线性瞬时响应来避免输出电压Vout2和Vout3被影响，然 而，当两级式电源转换器22的输出Vout2发生负载瞬时时，如时间 t1所示，电流IL2上升而输出电压Vout2下降，如波形36和38所示， 为了稳定输出电压Vout2，误差信号Vc2的准位也跟着上升，如波形 40所示，然而，转换级26的输入端Vin2是连接转换级24的输出端 Vout1，因此，当电流IL2上升时，转换级24的电流IL1也将跟着上 升，如波形42所示，进而使输出电压Vout1下降，接着误差信号Vc1 上升以使输出电压Vout1回至原准位。如图5的波形图所示，在两级 式电源转换器22中，当输出电压Vout2因负载发生变化而变化时， 输出电压Vout1将受到干扰。

在美国专利号第7,026,800号中提出另一种两级式电源转换器， 其同样包括一第一转换级将一输入电压转换为一调变电压作为一第 二转换级的输入，只是所述调变电压并没作为所述电源转换器的输 出，因此所述两级式电源转换器没有输出端之间交互干扰的问题，但 是，所述电源转换器的第一转换级的输出也等于是浪费掉了，这不符 合经济效益。

因此已知的电源转换器输出端之间消除交互干扰的方法存在着 上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种改善交互干扰的降压式电源转换器及其 方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：