抑制輸出電壓過(guò)沖的電壓轉(zhuǎn)換器的制造方法【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明揭示一種抑制輸出電壓過(guò)沖的電壓轉(zhuǎn)換器，其用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓。在本發(fā)明一實(shí)施例中，該電壓轉(zhuǎn)換器包含一誤差放大器、一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和一選擇電路。該誤差放大器具有接收參考電壓的正相輸入端、接收關(guān)聯(lián)于該輸出電壓的反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端。該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用以補(bǔ)償該誤差放大器的穩(wěn)定度。該選擇電路用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)至該誤差放大器的該輸出端。在運(yùn)作時(shí)，當(dāng)該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當(dāng)該反饋電壓的電壓電平實(shí)質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償電路連接于該誤差放大器的該輸出端?！緦?zhuān)利說(shuō)明】抑制輸出電壓過(guò)沖的電壓轉(zhuǎn)換器【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器。【
背景技術(shù)：
】[0002]直流至直流電壓轉(zhuǎn)換器可用以將一輸入電壓調(diào)節(jié)成一穩(wěn)定的輸出電壓，藉以供應(yīng)負(fù)載所需的電流。一般而言，直流至直流電壓轉(zhuǎn)換器根據(jù)輸入電壓和輸出電壓值的大小分為升壓式電壓轉(zhuǎn)換器(boostconverter)、降壓式電壓轉(zhuǎn)換器(buckconverter)和升降壓式電壓轉(zhuǎn)換器(buck-boostconverter)。圖1繪示一典型的升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10的架構(gòu)不意圖。參照?qǐng)D1，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10包含一輸入電容Cin、一電感L、兩開(kāi)關(guān)SW1和SW2、一輸出電容Qm及一控制電路12。該控制電路12用以提供控制兩開(kāi)關(guān)SW1和SW2的兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1和D2,使得開(kāi)關(guān)SW1和SW2能被交替地導(dǎo)通及關(guān)閉。[0003]參照?qǐng)D1，該控制電路12包含一誤差放大器122、一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)124、一比較器126以及一脈沖寬度調(diào)制(PulseWidthModulation,PWM)電路128。該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10還包含一分壓電路14，其用以檢測(cè)輸出電壓Vott的變化。該分壓電路14通過(guò)兩串聯(lián)電阻R1和R2將輸出電壓Vott進(jìn)行分壓以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的反饋電壓VFB。接著，根據(jù)參考電壓Vkef和反饋電壓Vfb之間的電壓差值，該誤差放大器122產(chǎn)生一相對(duì)應(yīng)的輸出電壓VE。該比較器126在比較誤差放大器10傳來(lái)的輸出電壓V1^P—鋸齒波信號(hào)Vsaw后,產(chǎn)生一脈沖信號(hào)。該脈沖信號(hào)傳送至該P(yáng)WM電路128以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1和D2。通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)D1和D2開(kāi)啟或關(guān)閉開(kāi)關(guān)SW1和SW2而對(duì)電感L進(jìn)行充電或放電，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10可產(chǎn)生所需要的負(fù)載電流及穩(wěn)定的輸出電壓。[0004]為了補(bǔ)償該誤差放大器122的穩(wěn)定度，該誤差放大器122的輸出端會(huì)連接至該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)124，以補(bǔ)償輸出電壓VE。然而，在系統(tǒng)啟動(dòng)初期，受限于該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)124的響應(yīng)時(shí)間，該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10會(huì)產(chǎn)生輸出電壓過(guò)沖(overshoot)的狀況。圖2繪示該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器10在開(kāi)機(jī)時(shí)的波形圖。參照?qǐng)D2，在系統(tǒng)啟動(dòng)初期(t〈tSTAKT)時(shí)，由于輸出電壓Ve無(wú)法快速到達(dá)一穩(wěn)定的電壓電平，因此在開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的電感電流Iy且輸出電壓Vott會(huì)有過(guò)沖的現(xiàn)象。該過(guò)沖電壓可能會(huì)對(duì)負(fù)載元件造成損害。[0005]因此，有必要提出一種可抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，以解決系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)的潛在問(wèn)題?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0006]本發(fā)明的目的是提供一種抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，其用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓。[0007]為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)換器的一實(shí)施例包含一誤差放大器、一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和一選擇電路。該誤差放大器具有接收一參考電壓的一正相輸入端、接收關(guān)聯(lián)于該輸出電壓的一反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端。該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)用以補(bǔ)償該誤差放大器的穩(wěn)定度。該選擇電路用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)至該誤差放大器的該輸出端。在運(yùn)作時(shí)，當(dāng)該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當(dāng)該反饋電壓的電壓電平實(shí)質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償電路連接于該誤差放大器的該輸出端。【專(zhuān)利附圖】【附圖說(shuō)明】[0008]圖1繪示一典型的升壓式電壓轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖；[0009]圖2繪示該升壓式電壓轉(zhuǎn)換器在開(kāi)機(jī)時(shí)的波形圖；[0010]圖3顯示結(jié)合本發(fā)明一實(shí)施例的抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器的架構(gòu)示意圖；[0011]圖4顯示結(jié)合本發(fā)明一實(shí)施例的選擇電路的細(xì)部電路圖；[0012]圖5顯示結(jié)合本發(fā)明另一實(shí)施例的選擇電路的細(xì)部電路圖；以及[0013]圖6顯示結(jié)合本發(fā)明又一實(shí)施例的選擇電路的細(xì)部電路圖。[0014][主要元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明][0015]10升壓式電壓轉(zhuǎn)換器12控制電路[0016]122誤差放大器124補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)[0017]126比較器128PWM電路[0018]14分壓電路30電壓轉(zhuǎn)換器[0019]32控制電路322誤差放大器[0020]324選擇電路3242信號(hào)轉(zhuǎn)換電路[0021]3244~3252開(kāi)關(guān)3254電壓箝制電路[0022]325補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)326比較器[0023]328PWM電路34分壓電路[0024]CIN,Cout,C1,C2,Cc電各I”I2，Iconst電流源[0025]L,L1電感MpM2晶體管[0026]R1,R2,Ra,Rb,Rc電阻SW1,Sff2,SffA,SWb開(kāi)關(guān)[0027]X1~X2反相器【具體實(shí)施方式】[0028]本發(fā)明在此所探討的方向?yàn)橐环N用以抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器。為了能徹底地了解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結(jié)構(gòu)。顯然地，本發(fā)明的施行并未限定于本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。另一方面，眾所周知的結(jié)構(gòu)或步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的較佳實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述之外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以上述的專(zhuān)利范圍為準(zhǔn)。[0029]圖3顯示結(jié)合本發(fā)明一實(shí)施例的抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器30的架構(gòu)示意圖。該電壓轉(zhuǎn)換器30用以接收一輸入電壓Vin以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電&VTOT。參照?qǐng)D3，該電壓轉(zhuǎn)換器30包含一輸入電容C1、一電感L1、兩開(kāi)關(guān)SWa和SWb、一輸出電容C2及一控制電路32。該控制電路32用以提供控制開(kāi)關(guān)SWa和SW2的兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)Da和DB，使得開(kāi)關(guān)SWa和SWb能被交替地導(dǎo)通及關(guān)閉。[0030]參照?qǐng)D3，該控制電路32包含一誤差放大器322、一選擇電路324、一比較器326以及一PWM電路328。該誤差放大器322具有接收一參考電壓Vkef的一正相輸入端、接收關(guān)聯(lián)于該輸出電壓Vmjt的一反饋電壓Vfb的一反相輸入端及提供一誤差電壓Vea的輸出端。為了補(bǔ)償該誤差放大器322的回路穩(wěn)定度，一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325通過(guò)該選擇電路324連接至該誤差放大器322的輸出端，以補(bǔ)償該誤差電壓Vea。圖4顯示結(jié)合本發(fā)明一實(shí)施例的選擇電路324的細(xì)部電路圖。參照?qǐng)D4，該選擇電路324包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242和一開(kāi)關(guān)3244。該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242用以根據(jù)該誤差電壓Vea的電壓電平以產(chǎn)生一邏輯信號(hào)S1，該開(kāi)關(guān)3244則根據(jù)該邏輯信號(hào)S1以選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325至該誤差放大器322的輸出端。[0031]參照?qǐng)D3，該比較器326具有接收一鋸齒波信號(hào)Vsaw的一正相輸入端、接收該誤差電壓Vea的一反相輸入端及提供一脈沖信號(hào)Vpm的輸出端。該P(yáng)WM電路328在接收該脈沖信號(hào)Vm后，產(chǎn)生兩驅(qū)動(dòng)信號(hào)Da和Db以控制兩開(kāi)關(guān)SWa和SWB，藉以使開(kāi)關(guān)SWa和SWb能被交替地導(dǎo)通及關(guān)閉。[0032]該電壓轉(zhuǎn)換器30的工作原理現(xiàn)配合圖3及圖4說(shuō)明如下。當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換器30運(yùn)作于正常模式時(shí)，會(huì)輸出一穩(wěn)定的電壓Votjt,且其電壓電平大于輸入電壓Vin的電壓電平。該電壓轉(zhuǎn)換器30還包含一分壓電路34，其用以檢測(cè)輸出電壓Vqut的變化。該分壓電路34通過(guò)兩串聯(lián)電阻1^和&以將輸出電壓Vott進(jìn)行分壓，藉以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的反饋電壓VFB。接著，根據(jù)參考電壓Vkef和反饋電壓Vfb之間的電壓差值，該誤差放大器322產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的輸出電壓VEA。為了補(bǔ)償該輸出電壓VEA，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)36會(huì)通過(guò)該開(kāi)關(guān)3244的導(dǎo)通而連接至該誤差放大器322的輸出端。在本實(shí)施例中，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325是由以串聯(lián)方式連接的一電阻Rc和一電容(^所組成。然而，本發(fā)明不應(yīng)以此為限。該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325可由連接于該誤差放大器322的輸出端和接地端之間的一單一電容或其它具有補(bǔ)償功能的補(bǔ)償元件以任意串聯(lián)或并聯(lián)的組合方式所形成。[0033]在產(chǎn)生輸出電壓Vea后,該比較器326比較該輸出電壓Vea和該鋸齒波信號(hào)Vsaw以產(chǎn)生該脈沖信號(hào)Vm。該脈沖信號(hào)Vm傳送至該P(yáng)WM電路328以產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)Da和Db以控制開(kāi)關(guān)SWa和SWB。通過(guò)開(kāi)啟或關(guān)閉開(kāi)關(guān)SWa和SWb來(lái)充電或放電電感L1,使得輸出電壓Votit能具有穩(wěn)定的電壓電平。[0034]當(dāng)該電壓轉(zhuǎn)換器30運(yùn)作于正常模式時(shí)，反饋電壓Vfb的電壓電平會(huì)接近于參考電壓Vkef的電壓電平,且該誤差放大器322的輸出電壓Vea會(huì)根據(jù)負(fù)載電流的大小維持在一固定值VEA，stable。然而，在該電壓轉(zhuǎn)換器30啟動(dòng)初期時(shí)，其所產(chǎn)生的輸出電HVotit尚在相當(dāng)?shù)偷碾妷弘娖?，因此反饋電壓Vfb其值接近于O。此時(shí)，通過(guò)圖4中的該開(kāi)關(guān)3244的斷開(kāi)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325將不連接于該誤差放大器322的該輸出端。因此，該誤差放大器322可等效為一比較器，且其輸出電壓Vea會(huì)很快到達(dá)一電平最大值，使得輸出電壓Vtot可以快速地增加。[0035]隨著輸出電壓Vott的增加，該反饋電壓Vfb通過(guò)該分壓電路34亦會(huì)逐漸上升。當(dāng)該反饋電壓Vfb的電壓電平上升至接近于參考電壓Vkef的電壓電平時(shí)，該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242會(huì)輸出一轉(zhuǎn)態(tài)的邏輯信號(hào)S1，使得該開(kāi)關(guān)3244導(dǎo)通。此時(shí)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325將連接于該誤差放大器322的該輸出端，以補(bǔ)償該誤差電壓VEA。[0036]在本發(fā)明另一實(shí)施例中，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)初期會(huì)連接至一定電流源或一電壓箝制電路，以箝制該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325上的跨壓。圖5顯示結(jié)合本發(fā)明另一實(shí)施例的選擇電路324’的細(xì)部電路圖。參照?qǐng)D5，該選擇電路324’包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242’和開(kāi)關(guān)3246及3248。該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242’具有和圖4中的該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242相同或近似的電路配置。此外，該開(kāi)關(guān)3246根據(jù)該選擇電路3242’的輸出信號(hào)S2選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325至該誤差放大器322的輸出端，而該開(kāi)關(guān)3248根據(jù)該選擇電路3242’的另一輸出信號(hào)S3選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325至一定電流源IrasT。圖6顯示結(jié)合本發(fā)明又一實(shí)施例的選擇電路324”的細(xì)部電路圖。參照?qǐng)D6，該選擇電路324”包含一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242”和開(kāi)關(guān)3250及3252。該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242”具有和圖4中的該信號(hào)轉(zhuǎn)換電路3242相同或近似的電路配置。此外，該開(kāi)關(guān)3250根據(jù)該選擇電路3242”的輸出信號(hào)S4選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325至該誤差放大器322的輸出端，而該開(kāi)關(guān)3252根據(jù)該選擇電路3242”的另一輸出信號(hào)S5選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325至一電壓箝制電路3254。在本實(shí)施例中，該電壓箝制電路3254由一定電流源I2和一柵-源極短路的晶體管M2所組成。然而，本發(fā)明不應(yīng)以此為限。[0037]參照?qǐng)D5，在運(yùn)作上，在該電壓轉(zhuǎn)換器30啟動(dòng)初期，該反饋電壓Vfb的電壓電平會(huì)小于參考電壓Vkef的電壓電平，因此圖5中的開(kāi)關(guān)3246會(huì)截止且開(kāi)關(guān)3248會(huì)導(dǎo)通，使得該誤差放大器322的該輸出端不會(huì)連接至該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325。此時(shí)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325會(huì)連接至該定電流源IOTST。該定電流源1tst會(huì)對(duì)該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325進(jìn)行充電，使得該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325上的電壓V。在該邏輯信號(hào)S2轉(zhuǎn)態(tài)時(shí)上升至一預(yù)定值。該預(yù)定值較佳為小于或等于前述固定值VEA,stable0因此，在該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325切換至該誤差放大器322的該輸出端后，由于該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)325上的電壓V。已為固定值VEA，stable，該電壓轉(zhuǎn)換器30可較快進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。類(lèi)似地，圖6中的定電流源I2其值可進(jìn)行調(diào)整，使得該晶體管M2的柵極端電壓維持在固定值VEA，stable。[0038]在上述實(shí)施例中，是以升壓式電壓轉(zhuǎn)換器為例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式及其功效，然而本發(fā)明不應(yīng)以此為限。舉例而言，降壓式電壓轉(zhuǎn)換器和升降壓式電壓轉(zhuǎn)換器由于具有相同或近似配置的控制電路，故本發(fā)明亦可施行于其上。[0039]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容及技術(shù)特點(diǎn)已揭示如上，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的教示及揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示者，而應(yīng)包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為上述的權(quán)利要求范圍所涵蓋?！緳?quán)利要求】1.一種抑制輸出電壓過(guò)沖狀況的電壓轉(zhuǎn)換器，用以接收一輸入電壓以調(diào)節(jié)產(chǎn)生一輸出電壓，該電壓轉(zhuǎn)換器包含:一誤差放大器，具有接收一參考電壓的一正相輸入端、接收關(guān)聯(lián)于該輸出電壓的一反饋電壓的一反相輸入端及提供一誤差電壓的輸出端；一補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，用以補(bǔ)償該誤差放大器的穩(wěn)定度；以及一選擇電路，用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平以選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)至該誤差放大器的該輸出端；其中當(dāng)該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)不連接于該誤差放大器的該輸出端，而當(dāng)該反饋電壓的電壓電平實(shí)質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該補(bǔ)償電路連接于該誤差放大器的該輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)包含一電容。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路包含:一信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，用以根據(jù)該誤差電壓的電壓電平產(chǎn)生一邏輯信號(hào)；一第一開(kāi)關(guān)，用以根據(jù)該邏輯信號(hào)選擇性地連接該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)至該誤差放大器的該輸出端。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路還包含:一第二開(kāi)關(guān)，用以根據(jù)該邏輯信號(hào)選擇性地連接一定電流源至該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；其中在該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時(shí)，該定電流源對(duì)該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行充電，以使該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上的電壓電平在該反饋電壓的電壓電平實(shí)質(zhì)等于該參考電壓的電壓電平時(shí)上升至一預(yù)定值。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該選擇電路還包含:一第三開(kāi)關(guān)，用以根據(jù)該邏輯信號(hào)選擇性地連接一電壓箝制電路至該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；其中該電壓箝制電路用以在該反饋電壓的電壓電平小于該參考電壓的電壓電平時(shí)，維持該補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上的電壓電平至一預(yù)定值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓轉(zhuǎn)換器，其中該電壓轉(zhuǎn)換器為一升壓式電壓轉(zhuǎn)換器?！疚臋n編號(hào)】H02M3/10GK103532378SQ201210231992【公開(kāi)日】2014年1月22日申請(qǐng)日期:2012年7月5日優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日【發(fā)明者】游東明申請(qǐng)人:晶豪科技股份有限公司