[发明专利]脉宽调制模式或脉冲省略模式下的电压转换器及切换方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种可运作于一脉冲宽度调制模式或一脉冲省略模式下的电压转换器及其切换方法。

背景技术

直流至直流电压转换器可用以将一输入电压调节成一稳定的输出电压，藉以供应负载所需的电流。一般而言，直流至直流电压转换器根据输入电压和输出电压值的大小分为升压式电压转换器(boost converter)、降压式电压转换器(buck converter)和升降压式电压转换器(buck-boost converter)。图1绘示一典型的降压式电压转换器10的架构示意图。参照图1，该降压式电压转换器10包含一电感L、两开关SW₁和SW₂、一输出电容C_OUT及一控制电路12。该控制电路12用以提供控制两功率开关SW₁和SW₂的两驱动信号D₁和D₂，使得该些功率开关SW₁和SW₂能被交替地导通及关闭。

参照图1，该控制电路12包含一误差放大器122、一比较器124以及一脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)逻辑控制电路126。该降压式电压转换器10还包含一分压电路14，其用以检测输出电压V_OUT的变化。该分压电路14通过两串联电阻R₁和R₂将输出电压V_OUT进行分压以产生相对应的反馈电压V_FB。接着，根据一参考电压V_REF和该反馈电压V_FB之间的电压差值，该误差放大器122产生一相对应的输出电压V_C。该比较器124在比较误差放大器122传来的输出电压V_C和一锯齿波信号V_SAW后，产生一脉冲信号PWM。该脉冲信号PWM传送至该PWM逻辑控制电路126以产生相对应的驱动信号D₁和D₂。通过驱动信号D₁和D₂开启或关闭该些功率开关SW₁和SW₂而对电感L进行充电或放电，该降压式电压转换器10可产生所需要的负载电流及稳定的输出电压。

在上述直流至直流电压转换器中，于轻载(指所需要的负载电流较小)或无载时，如果仍然以相同的脉冲信号PWM控制功率开关，则会由于切换损失而有效率不佳的问题。为了解决直流至直流电压转换器轻载或无载时的效率问题，已知技术中该PWM逻辑控制电路126会另接收一脉冲省略信号SKIP。当该脉冲省略信号SKIP致能时，该电压转换器10会进入一脉冲省略模式。此时，驱动信号D₁会保持逻辑低电平，而驱动信号D₂会保持逻辑高电平，如图2所示。依此方式，可降低开关SW₁和SW₂的切换损失，从而改善电压转换器轻载或无载时的效率问题。

在已知技术中，当该误差放大器122的输出电压V_C小于一设定电压V_SET时，该脉冲省略信号SKIP会致能，使得该电压转换器由脉冲宽度调制模式进入脉冲省略模式。然而，由于该输出电压V_C会受到输入电压V_IN、输出电压V_OUT和负载电流I_LOAD的影响而产生不同的电压值，该电压转换器的模式切换转态点会差距颇大。举例而言，当输入电压V_IN=3.6V，输出电压V_OUT=3.3V时，该电压转换器可能在负载电流I_LOAD=10mA时从脉冲宽度调制模式进入至脉冲省略模式，而当输入电压V_IN=5V，输出电压V_OUT=1.2V时，该电压转换器可能在负载电流I_LOAD=300mA时从脉冲宽度调制模式进入至脉冲省略模式。

当该电压转换器从脉冲宽度调制模式进入至脉冲省略模式时，其整体效率会提高，然而，涟波电流(ripple current)会增大。较大的涟波电流在电感L和输出电容C_OUT上会造成额外的损耗。因此，有必要提出一种可运作于一脉冲宽度调制模式或一脉冲省略模式下的电压转换器及其切换方法，该电压转换器的模式切换转态点不会受到不同输入电压和不同输出电压的影响。