[发明专利]定频式导通时间控制系统、方法以及电压调节器

说明书

技术领域

本发明涉及电源调节器或转换器，尤其涉及定频式导通时间控制系统、方法以及电压调节器。

背景技术

请参考图1A，其为先前技术中的一种固定导通时间(constant ON-time, COT)的电压调节器。图1A中的电压调节器100包括反馈电路111、误差比较器CMP、导通时间控制电路(ON-time control circuit)113、驱动及电源电路(driver & power stage)130以及输出滤波电路(output filter)150；在此，误差比较器CMP与导通时间控制电路130构成固定导通时间控制系统。具体地，误差比较器CMP比较反馈电路111提供的输出电压的反馈值VFB与参考电压VREF之间的大小产生输出电压逻辑信号COMP，由导通时间控制电路113根据输出电压逻辑信号COMP的转态时间产生关闭时间与导通时间TON并告知驱动及电源电路130，之后由驱动及电源电路130根据所接收到的导通时间TON决定输入电压VIN导入至其内的时间长度来控制输出滤波电路150中的电感电流IL，进而调节输出电压VOUT。图1B为图1A中驱动及电源电路130中的电源部分1302，驱动及电源电路130会根据导通时间TON来产生脉宽调变信号VPWM，以决定开关晶体管HS-MOS的导通时间及关闭时间(等于相邻两个导通时间之间的时间间隔)；而相互串接的开关晶体管HS-MOS与LS-MOS交替导通。

图1A示出的固定导通时间控制系统拥有电路简单、不需补偿电路以及反应快速的优点，其缺点则是工作频率不固定，也因此有许多方法被发展出来，以使固定导通时间控制系统达到定频，例如图2所示的定频式(constant frequency)导通时间的电压调节器200。

如图2所示，电压调节器200包括反馈电路211、误差比较器CMP、定频式导通时间控制电路213、驱动及电源电路230以及输出滤波电路250；在此，误差比较器CMP与定频式导通时间控制电路213构成定频式导通时间控制系统。其中，定频式导通时间控制电路213利用输入电压VIN与输出电压VOUT以求得电压调节器200的系统责任周期(Duty)(例如是图1B中的脉宽调变信号VPWM的责任周期)或近似的系统责任周期值再配合预定的频率设定参数FSET0输出相对应的导通时间TON(等于VOUT/(VIN×FSET0)或Duty×(1/FSET0)或者Duty×(1/FSET0)的近似值)至驱动及电源电路230，使定频式导通时间控制系统的工作频率等于或近似等于预定的频率设定参数FSET0所对应的频率；而关闭时间则是通过误差比较器CMP比较输出电压的反馈值VFB与参考电压VREF来自动决定。

然而，在实际电路实现时，会有最小关闭时间的限制，亦即必须维持关闭时间不小于某一最小关闭时间；因此，当图2中的定频式导通时间控制电路213产生的导通时间TON所对应的关闭时间小于最小关闭时间，系统会因为最小关闭时间的限制将关闭时间维持于最小关闭时间，使得此时定频式导通时间控制电路所产生的导通时间TON与最小关闭时间所合成的脉宽调变控制信号无法维持输出电压VOUT在所设定的准位并导致其下降。

发明内容

因此，本发明提供一种定频式导通时间控制系统，以避免先前技术中在遭遇到最小关闭时间限制时输出电压下降的问题。

本发明另提供一种定频式导通时间控制方法，以避免先前技术中在遭遇到最小关闭时间限制时输出电压下降的问题。

本发明再提供一种适用上述控制系统及控制方法的电压调节器，以避免先前技术中在遭遇到最小关闭时间限制时输出电压下降的问题。

为达上述目的，本发明提出一种定频式导通时间控制系统，适于应用于电压调节器。本实施例中的电压调节器根据导通时间决定输入电压导入至电压调节器内的时间长度来调节输出电压。具体地，定频式导通时间控制系统包括定频式导通时间控制电路以及频率设定参数调整电路；定频式导通时间控制电路根据电压调节器的系统责任周期(例如由输入电压与输出电压求得)或系统责任周期的近似值以及频率设定参数设定上述的导通时间；频率设定参数调整电路根据电压调节器的与导通时间相对应的关闭时间的大小产生频率设定参数调整值，并根据频率设定参数调整值与预定的频率设定参数进行运算产生上述的频率设定参数。其中，频率设定参数调整电路在关闭时间小于关闭时间参考值时利用频率设定参数调整值改变运算结果来改变频率设定参数以增大导通时间。