[发明专利]切换式电源转换器的快速响应装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种切换式电源转换器，具体地说，是一种切换式电源转换器的快速响应装置及方法。

背景技术

图1显示传统的多相切换式电源转换器10。图2显示图1中信号的波形图。其中电源转换器10可以提供稳定的输出电压Vcore给其它的电子装置，例如CPU，在电源转换器10中，误差放大器14根据输出电压Vcore及由参考电压产生器12提供的参考电压Vref之间的差值产生误差信号Vcomp，如波形32所示，锯齿波产生器16提供锯齿波Vramp1及Vramp2，如波形28及30所示，脉宽调变(Pulse Width Modulation;PWM)比较器18根据误差信号Vcomp及锯齿波Vramp1产生信号Vpwm1，如波形34所示，当锯齿波Vramp1小于误差信号Vcomp时，信号Vpwm1为高准位，此时，通道22被打开(turn on)以提供电荷至电容C1使输出电压Vcore上升，如波26所示，PWM比较器20根据误差信号Vcomp及锯齿波Vramp2产生信号Vpwm2，如波形36所示，当锯齿波Vramp2小于误差信号Vcomp时，信号Vpwm2为高准位，此时，通道24被打开以提供电荷至电容C2使输出电压Vcore上升。

然而，现今CPU的负载电流不论是由低变高或由高变低，其变化是相当快速，变化的时间在1us之内，这与电源转换器10的切换周期相比是相当短的，如果负载瞬时出现在信号Vpwm1或Vpwm2的脉冲时，如区间t2，由于通道22或24打开，因此能缓和输出电压Vcore下降的速度，但是当负载瞬时出现在信号Vpwm1及Vpwm2的脉冲之间时，如区间t1，由于信号Vpwm1及Vpwm2均为低准位，因此输出电压Vcore将脱离控制，另外，就算负载瞬时是出现在信号Vpwm1或Vpwm2的脉冲期间，如果负载变化太大，输出电压Vcore仍然剧降，故需要快速响应(quick response)回路以在负载瞬时出现时能同时打开通道22及24。

要有良好的输出电压Vcore，就要有良好的快速响应，而要达成良好的快速响应有两个关键，一个是触发快速响应的时机，另一个是快速响应的时间长短。如果太慢触发快速响应，可能使输出电压Vcore低于规格的要求，即出现低超(undershoot)的情况；相反，如果太快触发快速响应，可能导致输出电压Vcore出现尖波(spike)。如果快速响应的时间太短，输出电压Vcore仍然会出现低超的情况，但是如果快速响应的时间太长，输出电压Vcore将上升过头而出现回弹(ringback)情况。

图3显示一种已知用以实现快速响应的适应相位校准(Adaptive Phase Alignment;APA)电路40，其包括误差放大器42根据电源转换器的输出电压Vcore及参考电压Vref之间的差值产生误差信号Vcomp，低通滤波器44滤波误差信号Vcomp产生信号V2，电流源48提供电流Iapa经电阻Rapa产生电压Vapa偏移误差信号Vcomp产生信号V1，比较器46根据信号V1及V2产生快速响应信号QR。当负载瞬时时，误差信号Vcomp将下降，信号V2也将随之下降，由于电容Capa的关系，信号V1不会立即下降，当信号V2低于信号V1时，快速响应信号QR转为高准位以触发快速响应，在快速响应期间，多相切换式电源转换器的所有通道都将被打开。由于快速响应的触发是由信号V1决定，而信号

V1=Vcomp-Iapa×Rapa                           公式1

因此，可以通过由调整在芯片外部的电阻Rapa来改变触发快速响应的时间点，例如，使用较大的电阻Rapa来延迟快速响应的触发时间，然而，在APA电路40中，快速响应的持续时间是由低通滤波器44决定，而低通滤波器44是内建在芯片中，因此无法调整快速响应的时间。

另外，快速响应的目的是为了得到良好的输出电压Vcore，APA技术利用误差信号Vcomp的信息取代输出电压Vcore来触发快速响应，然而，本领域的技术人员都清楚，误差放大器42需要补偿器来对误差信号Vcomp进行补偿，也就是说，当输出电压Vcore开始下降至误差信号Vcomp开始上升之间会有一补偿延迟，如果负载瞬时变化非常快时，这补偿延迟将导致输出电压Vcore在快速响应触发前低于规定值。

因此已知的快速响应装置存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种可以准确触发快速响应而且能调节快速响应的时间的切换式电源转换器的快速响应装置及方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：