[发明专利]纹波调节器的控制电路及方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种纹波调节器(ripple regulator)，特别是关于一种纹波调节器的控制电路及方法。

背景技术

在固定导通时间(Constant On Time；COT)或磁滞模式(hysteretic mode)的自行计时(self-clocking)直流对直流转换器中，脉宽调变信号的产生是依赖输出电压上的纹波做触发控制。较大的纹波可以让回路的稳定性提升，但是可能超出转换器的规范。相反的，较小的纹波可以符合规范的要求，但却可能破坏回路的稳定性。因此，拥有小的输出电压纹波而又不丧失回路的稳定性是一项具有挑战性的工作。

如图1所示，传统的COT纹波调节器包括一对高压侧元件Q1和低压侧元件Q2经相节点Phs连接在电压输入端Vin和地端GND之间，控制电路10提供脉宽调变信号UG及LG分别控制高压侧元件Q1及低压侧元件Q2以调节对输出稳压电容Co充电的电感电流IL，进而控制输出电压Vout，电阻R1及R2组成的分压器分压输出电压Vout产生回授电压Vfb1给控制电路10，电阻R3是输出稳压电容Co的等效串联电阻(Effective SeriesResistance；ESR)。在控制电路10中，误差比较器14比较回授电压Vfb1及参考电压Vref产生比较信号Sc，脉宽调变控制器12根据比较信号Sc触发脉宽调变信号UG以控制高压侧元件Q1，反相器16将信号UG反相产生脉宽调变信号LG以控制低压侧元件Q2。在脉宽调变控制器12中，固定时间产生器18决定脉宽调变信号UG的固定时间Ton，逻辑控制器22根据比较信号Sc产生触发信号St给单击电路20以触发脉宽调变信号UG。

图2是图1的电路的波形图，用以说明COT纹波调节器的运作方式。参照图1及图2，在时间t1时，回授电压Vfb1降到低于参考电压Vref，因此比较信号Sc由高准位转为低准位，逻辑控制器22因而产生触发信号St以触发脉宽调变信号UG使高压侧元件Q1打开(turnon)固定时间Ton，在高压侧元件Q1打开期间，回授电压Vfb1上升，在固定时间Ton结束后，高压侧元件Q1关闭(turn off)而低压侧元件Q2打开，回授电压Vfb1下降，当回授电压Vfb1再次降到低于参考电压Vref时，高压侧元件Q1再次打开固定时间Ton。如此周期性地运作，使得COT纹波调节器的输出电压Vout稳定在设定值。

然而，若使用陶瓷(ceramic)电容作为输出稳压电容Co，因为其等效串联电阻R3很小，所以输出电压Vout及回授电压Vfb1的纹波也会很小，甚至可以视为直流信号，导致COT纹波调节器几乎不可能运作在稳定的状况下。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种使纹波调节器具有小纹波及高回路稳定性的控制电路及方法。

本发明的目的之一，在于提出一种改善纹波调节器的输出电压偏移的控制电路及方法。

根据本发明，一种纹波调节器的控制电路包括误差比较器比较参考电压以及与该纹波调节器的输出电压相关的回授电压产生比较信号，脉宽调变控制器根据该比较信号触发脉宽调变信号以控制电感电流，纹波产生电路提供与该电感电流同步且同相的纹波信号迭加到该参考电压或回授电压上，以提升回路稳定性，以及偏移消除电路从该纹波产生电路取得正比于该纹波信号的振幅的纹波信息产生偏移消除信号给该误差比较器，以改善该输出电压因该纹波信号而产生的偏移。

根据本发明，一种纹波调节器的控制方法包括比较参考电压以及与该纹波调节器的输出电压相关的回授电压产生比较信号，供触发脉宽调变信号以控制电感电流，提供与该电感电流同步且同相的纹波信号迭加到该回授电压或参考电压上，以提升回路稳定性，以及取得正比于该纹波信号的振幅的纹波信息，并据以产生偏移消除信号以改善该输出电压因该纹波信号而产生的偏移。

附图说明

图1是传统的COT纹波调节器；

图2是图1的电路的波形图；

图3是本发明的实施例；

图4是图3的电路的波形图；

图5是图3中的纹波产生电路的实施例；以及

图6是图3中的偏移消除电路的实施例。

附图标号

10  控制电路

12  脉宽调变控制器

14  误差比较器

16  反相器

18  固定时间产生器

20  单击电路

22  逻辑控制器

30  纹波产生电路

32  偏移消除电路

34  回授电压Vfb2