[发明专利]平均电感电流式电压补偿控制装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种控制技术，特别是关于一种平均电感电流式电压补偿控制装置及其控制方法。

背景技术

电压转换器依类型不同大致可分为数种，交流转交流（AC/AC）转换器、交流转直流（AC/DC）转换器、直流转直流（DC/DC）转换器以及直流转交流（DC/AC）；其中，就直流转直流（DC/DC）转换器而言，在许多电子电路中，常有一些电子元件需要双电源以上的电源供电，例如液晶显示器、电压比较器、运算放大器等，或是由于多组电子元件的工作电压各不相同有多组不同电位的需求，此时便需要有直流转直流转换器来获取想要的电压。

如图1所示，直流转直流转换器10包含一电容12、一二极管14、一电感16、一晶体管开关18与一电阻20，其中晶体管开关18的开关状态受一反馈控制器22所控制。在晶体管开关18导通（ON）阶段，输入电源24会有电流流过电感16，使能量储存在电感16上；而当晶体管开关18接收到截止信号时，晶体管开关18截止（OFF），此时电感16上的感应电流会释放到电阻20上以稳定维持电压的输出。反馈控制器22可以侦测电感16上的电流，并由此去控制晶体管开关18，其中反馈控制器22产生用来控制晶体管开关18的控制信号，与电感16上的电流波形如图2所示。在电感电流的波形中，其波峰电流值等于二倍平均电感电流值减去波谷电流值，且在上述控制信号中，低准位电压的时间区间是固定的。利用上述负反馈控制方式，当输入电源24增加到数百伏特时，波峰电流值与波谷电流值将不再保持固定而产生变动，且为了固定平均电感电流，当波谷电流值愈低，波峰电流值愈高；当波谷电流值愈高，波峰电流值愈低。此外，量测波形如图3所示，其中虚线波形为晶体管开关18的源极电压波形，其下方依序为通过二极管串26的电流波形与电感电流波形。由此可知，电感电流的峰值与谷值是不断在变动的。

因此，本发明是在针对上述的困扰，提出一种平均电感电流式电压补偿控制装置及其控制方法，以解决现有所产生的问题。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种平均电感电流式电压补偿控制装置及其控制方法，其是利用电感上的至少两相邻时间点的一平均谷值电压，与对应二倍电感的平均电感电流的二倍外部电压，以固定电感上的峰值电流，且无须感应高电压端(high side)的感应电流，并同时避免受到直流对直流转换器内的独立电感影响，以提高电压调整的准确度。

为达上述目的，本发明提供一种平均电感电流式电压补偿控制装置，包含一谷值电压取样保持单元，连接一直流对直流转换器中的一电感，并接收电感上的至少两相邻时间点的至少二谷值电流，并将其转换为一平均谷值电压。谷值电压取样保持单元与直流对直流转换器中的一电子开关同时连接一参考电压产生器，其是并接收对应二倍电感的平均电感电流的二倍外部电压，以将其减去平均谷值电压，产生一参考电压来控制电子开关，以由此使电感上的峰值电流保持定值。

其中，所述直流对直流转换器为固定截止时间的直流对直流转换器。

其中，更包含一比较器，其是连接所述电感、所述谷值电压取样保持单元、所述参考电压产生器与所述电子开关，以接收所述参考电压与所述电感的电感电压，并依据其比较结果，控制所述电子开关，以由此使所述峰值电流保持所述定值。

其中，所述参考电压与所述电感电压相同时，所述比较器导通所述电子开关，以由此使所述峰值电流达到所述定值。

其中，所述参考电压与所述电感电压相同时，所述比较器关闭所述电子开关。

其中，所述二谷值电流包含分别对应先、后的所述时间点的一第一谷值电流与一第二谷值电流，所述平均谷值电压为分别对应所述第一谷值电流与所述第二谷值电流的一第一半谷值电压与一第二半谷值电压的总和，且所述谷值电压取样保持单元更包含：

一第一时序开关，连接所述电感，并在所述两相邻时间点暂时导通，以分别供所述第一谷值电流与所述第二谷值电流通过；

一第一谷值电压保持单元，连接所述第一时序开关，以接收所述第一谷值电流或所述第二谷值电流，并分别将其转换为所述第一半谷值电压或所述第二半谷值电压，且保持其输出；

一第二时序开关，连接所述第一谷值电压保持单元，并在所述两相邻时间点之间，且所述电感电流逐渐下降时，暂时导通，以作为所述第一半谷值电压的传送路径；以及

一第二谷值电压保持单元，连接所述第二时序开关，以接收所述第一半谷值电压，并保持其输出。

其中，所述第一谷值电压保持单元更包含：